[實用新型]具有光學黑色像素的圖像傳感器和像素陣列

有效

• 申請號: 201821098523.4
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN208797003U
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: S·博爾塔庫爾;L·福特;B·P·巴納卓維茨
• 申請（專利權）人: 半導體組件工業公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 章蕾

本實用新型涉及具有光學黑色像素的圖像傳感器和像素陣列。所述圖像傳感器可包括用于獲得暗電流測量的光學黑色像素。所述圖像傳感器可包括在所述有源像素陣列和所述光學黑色像素之間的虛擬像素。入射在所述虛擬像素上的光可被重新導向到所述光學黑色像素，從而導致不準確的暗電流測量。光阻擋結構可被設置在所述虛擬像素中以防止光到達所述光學黑色像素。開口的柵格可形成在所述有源像素陣列和所述虛擬像素區域中。所述柵格可被填充有所述有源區域中的濾色器以及所述虛擬像素區域中的光阻擋元件。所述虛擬像素區域可包括所述柵格中的單個開口，其中形成覆蓋多個虛擬像素光電二極管的單個光阻擋元件。

技術領域

本申請涉及圖像傳感器，并且更具體地講為具有光學黑色像素的圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器常在電子設備，例如，移動電話、相機和計算機中用來捕獲圖像。在典型布置中，電子設備設置有被布置成像素行和像素列的圖像像素陣列。圖像像素包含光電二極管以便響應于光而生成電荷。通常將電路耦接到各個像素列以讀出來自圖像像素的圖像信號。

該類型的圖像傳感器可包括圍繞用于生成圖像信號的圖像像素的陣列的周邊布置的光學黑色像素。圖像傳感器可在光學黑色像素上方設置有光阻擋結構以幫助防止光到達光學黑色像素并且使光學黑色像素響應于光而生成電荷。以這種方式，可使用光學黑色像素來進行暗電流測量，該暗電流測量可用于圖像信號中的噪聲補償并且用于圖像傳感器校準操作。

虛擬像素可被設置在圖像像素的陣列和光學黑色像素之間以允許制造公差。然而，通過虛擬像素進入圖像傳感器的光可被重新導向到光學黑色像素，從而導致光學黑色像素響應于入射光而生成電流。這可產生不準確的暗電流測量，并且導致不正確的噪聲補償和校準。

因此期望為圖像傳感器提供用于光學黑色像素的光阻擋結構。

實用新型內容

根據一實施方案，圖像傳感器可具有有源像素陣列，光學黑色像素區域，以及插置在有源像素陣列和光學黑色像素區域之間的虛擬像素區域。該圖像傳感器可包括光電二極管層，該光電二極管層在有源像素陣列、光學黑色像素區域和虛擬像素區域中具有光電二極管；以及與光電二極管層重疊的濾色器層。該濾色器層可包括有源像素陣列中的濾色器元件，該濾色器元件將光傳遞到有源像素陣列中的光電二極管；以及光阻擋結構，該光阻擋結構與虛擬像素區域中的光電二極管重疊并且防止光穿過虛擬像素區域中的濾色器層。

根據另一實施方案，像素陣列可具有有源區域、虛擬像素區域和光學黑色像素區域。該像素陣列可包括其中形成光電二極管的陣列的硅層，形成在硅層上方的介電層，延伸穿過介電層并且各自與陣列中的光電二極管重疊的開口的柵格，形成在有源區域中的開口中的將光傳輸到有源區域中的光電二極管的濾色器，以及形成在虛擬像素區域中的開口中的光阻擋材料。該光阻擋材料可阻擋光穿過虛擬像素區域中的開口的柵格。該虛擬像素區域可被插置在有源區域和光學黑色像素區域之間。

附圖說明

圖1是根據本實用新型的實施方案的示例性電子設備的示意圖，該電子設備具有處理電路以及具有用于光學黑色像素的光阻擋結構的圖像傳感器。

圖2是根據本實用新型的實施方案的示例性像素陣列和相關聯的讀出電路的示意圖。

圖3是根據本實用新型的實施方案的示例性圖像傳感器的剖面側視圖，該圖像傳感器具有圖像像素的陣列、一組虛擬像素以及一組光學黑色像素。

圖4是根據本實用新型的實施方案的示例性圖像傳感器的剖面側視圖，該圖像傳感器具有包括光阻擋結構的虛擬像素。

圖5是根據本實用新型的實施方案的示例性圖像傳感器的剖面側視圖，該圖像傳感器具有包括光阻擋結構的虛擬像素和光學黑色像素。

圖6是根據本實用新型的實施方案的示例性圖像傳感器的剖面側視圖，該圖像傳感器具有被金屬光阻擋層覆蓋的虛擬像素和光學黑色像素。