图像传感器

文献发布时间：2023-06-19 09:30:39

技术领域

所公开的技术的实施方式总体上涉及图像传感器装置。

背景技术

图像感测装置是用于通过使用对光起反应的光敏半导体材料将光转换成电信号来捕获图像的装置。近年来，随着计算机和通信行业技术的不断发展，在诸如智能电话、数码相机、游戏机、物联网(IoT)、机器人、监控相机、医疗微型相机等各种技术领域中，对高质量、高性能图像传感器的需求正在迅速增长。

图像传感器可以大致分类为基于电荷耦合器件(CCD)的图像传感器和基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像传感器。CCD图像传感器提供最佳的可用图像质量，但与CMOS图像传感器相比，它们往往更大并且消耗更多的电力。CMOS图像传感器比CCD图像传感器尺寸更小且耗电更低。可以使用许多不同的扫描方案来实现CMOS图像传感器，并且由于使用CMOS制造技术来制造CMOS传感器，因此 CMOS图像传感器和其它信号处理电路能够集成到单个芯片中，从而降低了生产成本。近年来，正在对CMOS图像传感器进行深入研究并且CMOS图像传感器迅速地被广泛使用。

发明内容

本专利文档除了其它内容之外提供了能够避免暗电流噪声的图像传感器的设计。

根据所公开的技术的实施方式，图像传感器可以包括：基板，该基板被配置为包括多个像素，每个像素包括检测光的光电二极管；多个深沟槽隔离(DTI)结构，多个深沟槽隔离(DTI)结构形成于基板中，以将多个像素中的每一个与相邻像素光学隔离；以及透明电极层，该透明电极层布置在光电二极管上方并电连接至多个DTI 结构。

根据所公开的技术的另一实施方式，图像传感器可以包括：有源像素，该有源像素包括至少一个光电二极管并被配置为具有深沟槽隔离(DTI)结构和第一透明电极层，DTI和第一透明电极层彼此联接并被配置为接收用于沿着DTI结构累积电荷的第一偏置；以及光学黑像素，该光学黑像素包括至少一个光电二极管并配置为具有DTI 结构和第二透明电极层，DTI和第二透明电极层彼此联接并被配置为接收用于沿着 DTI结构累积电荷的第二偏置。第一偏置能独立于第二偏置而调整。

根据所公开的技术的又一实施方式，图像传感器可以包括：有源像素，该有源像素被配置为生成与入射光相对应的像素信号；光学黑像素，该光学黑像素被配置为生成不是由入射光引起的另一像素信号；第一偏置发生器，该第一偏置发生器被配置为生成用于沿着DTI结构累积电荷的第一偏置，以将第一偏置施加到布置在有源像素中的深沟槽隔离(DTI)结构和第一透明电极层；以及第二偏置发生器，该第二偏置发生器被配置为生成用于沿着DTI结构累积电荷的第二偏置，以将第二偏置施加到布置在光学黑像素中的DTI结构和第二透明电极层。第一偏置能独立于第二偏置而调整。

应该理解，本专利文档中的前述概括描述、附图和以下详细描述是对所公开的技术的技术特征和实现的例示和解释。

附图说明

图1是例示基于所公开的技术的实施方式的图像传感器的示例的框图。

图2是例示基于所公开的技术的实施方式的图1所示的图像传感器的示例配置的框图。

图3例示了基于所公开的技术的实施方式的图2所示的有源像素阵列和光学黑像素阵列的输入/输出(I/O)信号的示例。

图4是例示基于所公开的技术的实施方式的图3所示的有源像素或光学黑像素的示例的电路图。

图5是例示基于所公开的技术的实施方式的有源像素的示例的截面图。

图6是例示基于所公开的技术的实施方式的光学黑像素的示例的截面图。

图7是例示基于所公开的技术的实施方式的在有源像素和光学黑像素之间的暗偏移的概念图。

图8是例示基于所公开的技术的实施方式的用于将有源像素的暗电平调整为与光学黑像素的暗电平相等的方法的流程图。

图9是例示基于所公开的技术的一些实施方式的一种方法中的一制造步骤处的有源像素的图。

图10是例示基于所公开的技术的一些实施方式的一种方法中的另一制造步骤处的有源像素的图。

图11是例示基于所公开的技术的一些实施方式的一种方法中的另一制造步骤处的有源像素的图。

图12是例示基于所公开的技术的一些实施方式的一种方法中的另一制造步骤处的有源像素的图。

图13是例示基于所公开的技术的一些实施方式的一种方法中的另一制造步骤处的有源像素的图。

具体实施方式

现在将参照所公开的技术的实施方式详细进行说明，其示例在附图中示出。将尽可能在整个附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。虽然本公开易于进行各种变型和替代形式，但是在附图中通过示例的方式示出了其具体实施方式。然而，本公开不应被解释为限于本文阐述的实施方式，而是相反，本公开旨在覆盖落入实施方式的精神和范围内的所有变型、等同形式和替代形式。在附图中，为了便于描述和清楚起见，可能夸大了元件的尺寸和形状。

图1是例示基于所公开的技术的实施方式的图像传感器100的示例的框图。

参照图1，图像传感器100可以包括像素阵列110、行解码器120、相关双采样 (CDS)电路130、模数转换器(ADC)140、输出缓冲器150、列解码器160和定时控制器170。在这种情况下，图像传感器100的上述构成元件仅是示例，并且可以根据需要将构成元件当中的至少一些构成元件添加到图像传感器100中或从图像传感器100中省略。

像素阵列110可以包括以由多行和多列组成的二维(2D)矩阵布置的多个像素。每个像素可以将光学图像(例如，入射到多个像素上的光)转换成电信号以表示光学图像。在将光学图像转换为电子图像时，像素阵列110可以基于来自行解码器120的像素控制信号而操作。

行解码器120可以响应于定时控制器170的控制信号来选择像素阵列110中的一个或更多个像素。在一个示例中，行解码器120可以基于来自定时控制器170的控制信号，生成行选择信号以从多个行当中选择至少一行。以这种方式，行解码器120 可以选择被选行中所包括的像素。在一些实现中，行解码器120可以顺序地使能被选像素的像素复位信号，并且可以使能被选像素的传输(Tx)信号。结果，模拟类型的参考信号和从被选行的每个像素中生成的图像信号可以顺序地传输到CDS电路130。在本专利文档的上下文中，词“像素信号”可以是用于指示参考信号和图像信号二者。

图像感测装置可以使用相关双采样器(CDS)通过对像素信号采样两次从而取这两次采样的差来去除像素的偏移值。例如，相关双采样器(CDS)可以通过比较光入射在像素上之前和之后获得的像素输出电压来去除像素的偏移值，从而能够实际测量到仅基于入射光的像素信号。在一些实现中，CDS电路130可以顺序地采样并保持从像素阵列110传送到多条列线中的每一条的参考信号和图像信号。也就是说，CDS 电路130可以采样并保持与像素阵列110的每一列相对应的参考信号和图像信号的电压电平。

一旦从定时控制器170接收到控制信号，CDS电路130可以向ADC 140传输每列的与参考信号和图像信号相对应的相关双采样(CDS)信号。

在一些实现中，ADC 140可以使用参考信号(例如，斜坡信号)以使用参考信号多次采样输入信号(例如，像素信号)，并且通过对直到交叉点为止的时钟的数量进行计数来对采样的输入信号进行模数转换。例如，ADC 140可以在输入信号高于参考信号的时间段期间对时钟脉冲进行计数，并且一旦检测到交叉点(参考信号与输入信号的交叉)就停止对时钟脉冲进行计数。

一旦从CDS电路130接收到每一列的CDS信号，ADC 140可以将接收到的模拟 CDS信号转换成数字信号并输出数字信号。ADC 140可以基于每一列的CDS信号和从定时控制器170接收到的斜坡信号来执行计数和计算操作，使得ADC 140可以针对每一列生成不包括任何噪声数据(例如，每个像素的独有复位噪声)的数字图像数据。

在所公开的技术的实施方式中，ADC 140可以包括与像素阵列110的各个列相对应的多个列计数器，以使用列计数器将每一列的CDS信号转换为数字信号。在所公开的技术的另一实施方式中，ADC 140可以包括单个全局计数器，以使用从全局计数器接收的全局代码将与每一列相对应的CDS信号转换为数字信号。

CDS电路130和ADC 140可以包括能够处理像素信号的任何电路。

输出缓冲器150可以从ADC 140接收每一列的图像数据，并且可以输出所捕获的图像数据。一旦从定时控制器170接收到控制信号，输出缓冲器150可以临时存储从ADC 140输出的图像数据。输出缓冲器150可以作为图像传感器100和联接到图像传感器100的另一装置之间的接口而操作，以补偿诸如传输(Tx)速度和处理速度之类的操作特性的差异。

一旦从定时控制器170接收到控制信号，列解码器160可以在输出缓冲器150 的多个列之间选择一个或更多个列。列解码器160可以将临时存储的图像数据顺序输出到输出缓冲器150中的一个或更多个被选列中。在一些实现中，列解码器160可以从定时控制器170接收地址信号，以基于接收到的地址信号来生成列选择信号。列解码器160可以选择输出缓冲器150的列，使得来自输出缓冲器150的被选列的图像数据作为输出信号SO输出。

定时控制器170可以生成行解码器120、ADC 140、输出缓冲器150和列解码器 160的控制信号。

在一些实现中，定时控制器170可以生成用于图像传感器100的内部电路的时钟信号。例如，定时控制器170可以向行解码器120、列解码器160、ADC 140和输出缓冲器150提供定时控制信号和地址信号，通过定时控制信号和地址信号在某一定时处选择一个或更多个行和/或列。在一些实施方式中，定时控制器170可以包括逻辑控制电路、锁相环(PLL)电路、定时控制电路、通信接口电路等。

图2是例示基于所公开的技术的实施方式的图1所示的图像传感器的示例配置的框图。

图2简要地例示了与改善暗特性(暗电流特性)有关的一些内部电路。

图像传感器200可以包括有源像素阵列112、光学黑像素阵列114、第一偏置发生器210和第二偏置发生器220。

有源像素阵列112和光学黑像素114可以(至少部分地)构成图1所示的像素阵列110。

有源像素阵列112可以包括以由多个行和多个列组成的矩阵形状布置的多个有源像素。每个有源像素可以被配置为将入射光转换为电信号，如图1所示。

光学黑像素阵列114可以包括至少一个光学黑像素，每个光学黑像素对应于有源像素阵列112的每一行。光学黑像素中的每一个可以用于生成不是由于入射光而引起的暗电平信号。虽然每个光学黑像素在结构上与属于同一行的每个有源像素几乎相同，并且通过与属于同一行的有源像素相同的像素控制信号而操作，但是该光学黑像素可以具有有源像素没有的遮光结构。这样，光学黑像素可以生成指示有源像素由于入射光以外的因素(例如，温度、每个像素结构的独有噪声等)而生成的暗噪声的信号。

可以通过从属于某一行的有源像素基于入射光而生成的值中减去与该行相对应的至少一个光学黑像素的暗电平信号的平均值，来获得属于该行的有源像素的图像数据(免于暗噪声的图像数据)。作为示例并非限制，这种减法处理可以由图像信号处理器(未示出)执行。

第一偏置发生器210可以将第一偏置BS1施加到有源像素阵列112以抑制从每个有源像素生成的暗电流。稍后将参照图5描述基于第一偏置BS1抑制这种暗电流的生成的原理。

第二偏置发生器220可以将第二偏置BS2施加到光学黑像素阵列114，以抑制从每个光学黑像素生成的暗电流。稍后将参照图6描述基于第二偏置BS2抑制这种暗电流的生成的原理。

可以在晶圆探针测试过程中决定第一偏置BS1和第二偏置BS2的适当电压值。这种第一偏置(BS1)电压值和所决定的第二偏置(BS2)电压值可以存储在一次性可编程(OTP)存储器中，以在图像传感器100的操作期间使用。第一偏置发生器210可以生成与第一偏置(BS1)电压值相对应的电压，并且第二偏置发生器220可以生成与第二偏置(BS2)电压值相对应的电压。在所公开的技术的实施方式中，图像传感器100可以包括OTP存储器。在一个示例中，第一偏置发生器210和第二偏置发生器220中的每一个可以包括OTP存储器。

在一个示例中，第一偏置BS1可以与第二偏置BS2相同。在另一示例中，第一偏置BS1不同于第二偏置BS2。第一偏置BS1和第二偏置BS2中的每一个的电压值可以使得每个像素中的暗电流被抑制。第一偏置BS1和第二偏置BS2中的每一个的电压值也可以准确地反映暗噪声。稍后将参照图7和图8描述用于决定第一偏置BS1 和第二偏置BS2的方法。

作为示例而非限制，第一偏置BS1和第二偏置BS2中的每一个可以是负(-)电压。

在所公开的技术的实施方式中，第一偏置BS1可以被施加到布置在有源像素阵列112中的所有有源像素，并且第二偏置BS2可以被施加到布置在光学黑像素阵列 114中的所有光学黑像素。在所公开的技术的其中将有源像素阵列112划分为两个或更多个有源像素组的另一实施方式中，将两个或更多个电压值用作第一偏置BS1，使得两个或更多个电压值分别施加到两个或更多个有源像素组。另外，在光学黑像素阵列114划分为两个或更多个光学黑像素组的情况下，可以将两个或更多个电压值用作第二偏置BS2，从而两个或更多个电压值分别施加到两个或更多个光学黑像素阵列组。以此方式，基于所公开的技术的实施方式实现的图像传感器可以减小有源像素阵列112和光学黑像素阵列114中的暗电流，从而能够使从有源像素阵列112和光学黑像素阵列114中发生的暗噪声最小化。

在一个示例中，第一偏置发生器210和第二偏置发生器220可以位于图1所示的行解码器120中。在另一示例中，第一偏置发生器210和第二偏置发生器220可以位于行解码器120的外部。

图3例示了基于所公开的技术的实施方式的图2所示的有源像素阵列和光学黑像素阵列的输入/输出(I/O)信号的示例。

图3示出了布置在有源像素阵列的同一行中的有源像素AP1-AP4的输入/输出 (I/O)信号和布置在光学黑像素阵列114的同一行中的光学黑像素OBP1-OBP2的I/O 信号。尽管为了便于描述，图3中仅示出了四个有源像素和两个光学黑像素，但是应当注意，每一行可以包括任意数量的有源像素和任意数量的光学黑像素。

在一些实现中，有源像素AP1-AP4和光学黑像素OBP1-OBP2可以接收相同的像素控制信号PCS。像素控制信号PCS可以用于操作有源像素和光学黑像素，并且可以包括传输控制信号、复位控制信号、选择控制信号等。另外，有源像素AP1-AP4 中的每一个可以接收第一偏置BS1，并且光学黑像素OBP1-OBP2中的每一个可以接收第二偏置BS2。

有源像素AP1、AP2、AP3和AP4可以分别输出像素信号Vout1、Vout2、Vout3 和Vout4。光学黑像素OBP1可以输出像素信号Vref1，并且光学黑像素OBP2可以输出像素信号Vref2。

图4是例示基于所公开的技术的实施方式的图3所示的有源像素或光学黑像素的示例的电路图。

作为示例而非限制，有源像素和光学黑像素中的每一个可以包括光电二极管PD、传输晶体管TX、复位晶体管RX、驱动晶体管DX和选择晶体管SX。尽管为了便于描述在图4中仅示出了4TR(即，四晶体管)结构，但是应当注意，有源像素或光学黑像素可以包括3TR(即，三晶体管)结构、5TR(即，五晶体管)结构或多个像素共享至少一些晶体管的共享像素结构。

光电二极管PD可以累积基于入射在光电二极管PD上的光而生成的光电荷。光电二极管PD可以联接在源极电压VSS和一个或更多个传输晶体管TX之间。作为示例而非限制，源极电压VSS可以是接地电压。光电二极管PD可以是光电转换元件的示例。在另一示例中，光电二极管PD也可以实现为光电晶体管、光电门、钉扎光电二极管(pinned photodiode)或其组合。

传输晶体管TX可以联接在光电二极管PD和浮置扩散(FD)区之间。传输晶体管TX可以响应于传输控制信号TG而导通或截止，使得传输晶体管TX可以将光电二极管PD中所累积的光电荷传递到浮置扩散(FD)区。

浮置扩散(FD)区可以通过传输晶体管TX接收光电二极管PD的光电荷，使得接收到的光电荷可以累积(或存储)在浮置扩散(FD)区中。在这种情况下，可以将浮置扩散(FD)区建模为单结电容器。

复位晶体管TX可以联接在漏极电压(VDD)端子与浮置扩散(FD)区之间，并且可以响应于复位控制信号RG而将浮置扩散(FD)区的电压电平复位为漏极电压VDD。作为示例而非限制，漏极电压VDD可以是电源电压。

驱动晶体管DX可以生成跟随在浮置扩散(FD)区处的电荷的变化的输出电压，该电荷的变化基于光电二极管PD中所累积的光电荷。换句话说，驱动晶体管DX可以作为源极跟随晶体管操作。然后，驱动晶体管DX的输出电压被施加到选择晶体管 SX。

选择晶体管SX可以选择至少一个像素以执行读出。在一个示例中，读出是以行为基础执行的。选择晶体管SX可以通过选择控制信号SEL而导通，并且可以生成与驱动晶体管DX的输出电压相对应的输出电压Vout或Vref，驱动晶体管DX的输出电压基于浮置扩散(FD)区处的电荷。如上所述，选择晶体管SX的漏极(即，源极跟随晶体管的源极)处的电压跟随浮置扩散(FD)区处的电压。

选择晶体管SX的输出电压Vout或Vref可以对应于图1所示的参考信号(即，与复位之后在浮置扩散区处的电压相对应的信号)以及图像信号(即，与从光电二极管PD接收的光电荷被累积于的浮置扩散区处的电压相对应的信号)。

图5是例示基于所公开的技术的实施方式的有源像素500的示例的截面图。

这里，有源像素500可以包括图2所示的有源像素阵列中的有源像素的光电二极管PD。

有源像素500可以包括基板510、光电二极管520、深沟槽隔离(DTI)结构530、透明电极层540、绝缘层542、滤色器550、微透镜560和栅格(grid)570。

基板510可以是包括光电二极管PD和DTI结构530的硅(Si)基板。基板510 可以是掺杂有P型离子的P型基板。在图5中，基板510的底表面可以定义为指示前表面的“前侧”，并且基板510的顶表面可以定义为指示后表面的“后侧”。因此，图 5中所示的有源像素500可以形成为具有通过基板510的后侧接收入射光的后侧照射 (BSI)结构。

光电二极管520可以包括通过离子注入掺杂有N型离子的N型掺杂区。在一个实施方式中，可以通过层叠多个掺杂区来形成光电二极管520。在一个示例中，可以通过注入N

当在平面中观察时，DTI结构530可以形成为围绕有源像素500的至少一部分。另外，DTI结构530可以包括通过在垂直方向上深蚀刻到基板中而形成的沟槽，使得 DTI结构530可以将每个有源像素与相邻像素电隔离和/或光学隔离。在一些实现中，可以通过与基板510的后侧相关联的DTI制造工艺来形成DTI结构530，并且DTI 结构530可以被称为后侧DTI(BDTI)。

DTI结构530可以包括侧壁532和电极534。

侧壁532可以由折射率与基板510不同的绝缘材料形成。在一些实现中，侧壁 532可以由诸如氧化硅膜、氮化硅膜和氮氧化硅膜之类的高反射率的绝缘材料形成。侧壁532可以用于避免当入射到有源像素500中的光传播到相邻像素时可能发生的潜在光学串扰。以这种方式，可以降低信噪比(SNR)。

电极534可以由在侧壁532的内部区域中填充DTI结构530的沟槽区的导电材料形成。作为示例而非限制，电极534可以由多晶硅或掺杂有杂质的多晶硅形成。电极534可以接收第一偏置BS1。在所公开的技术的一些实施方式中，第一偏置BS1 是负(-)电压，并且在这种情况下，电极534中的电子可以移动到更靠近侧壁532 的位置。结果，基板中的电子空穴510可以流入侧壁532的界面中，使得能够累积并固定电子空穴。累积并固定在侧壁532的界面处的那些电子空穴能够抵抗从基板510 的表面生成的可以导致暗电流的电子流。

当在平面中观察时，透明电极层540可以形成为覆盖有源像素500的至少一部分。当在透明电极层540的截面中观察时，透明电极层540可以定位为在光电二极管520 的上部与基板510相邻。透明电极层540可以由具有高透光率和导电性的导电材料(例如，铟锡氧化物)形成。透明电极层540的厚度可以基于其导电性和透光率来决定。

另外，绝缘层542可以设置在基板510和透明电极层540之间。绝缘层542可以沿着透明电极层540布置，以使透明电极层540与基板510隔离。作为示例而非限制，绝缘层542由高透光率的氧化物材料形成。

透明电极层540可以接收负(-)电压作为第一偏置BS1。随着负的第一偏置BS1 施加到透明电极层540时，透明电极层540中的电子移动到更靠近基板510的位置。结果，基板510中的电子空穴可以流入透明电极层540的界面中，从而能够累积并固定电子空穴。累积并固定在透明电极层540的界面处的电子空穴能够抵抗从基板510 的表面生成的可以导致暗电流的电子流。

另一方面，透明电极层540可以形成为直接接触电极534，或者可以通过形成为穿过绝缘层542的接触544而电联接到电极534。接触544可以由高电导率的材料(例如，金属)形成。第一偏置发生器210可以通过电线(未示出)和电压供应结构将第一偏置BS1传输到电极534和/或透明电极层540。

在另一实施方式中，DTI结构530可以是通过与基板510的前侧而不是基板510 的后侧相关联的DTI制造工艺形成的前侧DTI(FDTI)结构。在这种情况下，电极 534和透明电极层540可以彼此电隔离。第一偏置发生器210可以通过电线(未示出) 将第一偏置BS1施加到电极，并且可以通过电线(未示出)和电压供应结构独立地将第一偏置BS1施加到透明电极层。相反，即使当DTI结构530用作FDTI结构时，第一偏置BS1也可以通过接触544联接到透明电极层540。

滤色器550可以形成于透明电极层540上方，并且可以按波长范围(例如，红光、绿光、蓝光、品红光、黄光、青光)过滤光。在所公开的技术的实施方式中，可以在滤色器550下方形成防反射层(未示出)。在所公开的技术的实施方式中，当有源像素500对应于深度像素时，可以省略滤色器550，或者也可以用红外线(IR)滤色器代替滤色器550。

微透镜560可以形成于滤色器560上方，并且可以增加入射光的光收集能力，从而导致增加光接收(Rx)效率。

栅格570可以形成为减少相邻的滤色器550之间的光学串扰。作为示例而非限制，栅格570由具有高吸收性(即，高吸收率)的金属材料(例如，钨)形成。

尽管为了便于描述，图5仅例示了包括滤色器550、微透镜560和栅格570的一个像素，但是应当注意，各自包括滤色器550、微透镜560和栅格570的多个像素可以按行和列排列以形成像素阵列。

图6是例示基于所公开的技术的实施方式的光学黑像素600的示例的截面图。

这里，光学黑像素600可以包括图2所示的光学黑像素阵列114中的光学黑像素的光电二极管PD。

光学黑像素600可以包括基板610、光电二极管620、DTI结构630、透明电极层640、绝缘层642和遮光层650。在这种情况下，图6中示出的基板610、光电二极管620、DTI结构630、透明电极层640和绝缘层642分别与图5所示的基板510、光电二极管520、DTI结构530、透明电极层540和绝缘层542相似或相同。在一些实现中，图6中描绘的DTI结构630和透明电极层640以与图5不同的方式接收第二偏置BS2，但DTI结构630和透明电极层640的其余特性在结构和功能上与DTI 结构530和透明电极层540相似或相同。

另一方面，与有源像素500不同，光学黑像素600可以包括形成为防止入射光传送到透明电极层640的上部的遮光层650。

在一些实现中，遮光层650可以被布置为覆盖与透明电极层640相对应的所有光学黑像素600，从而防止入射光穿过其下部。作为示例而非限制，遮光层650可以由具有高吸收性(即，高吸收率)的金属材料(例如，钨)形成，并且应当注意，高反射率的材料也可以根据需要沉积在遮光层650上。

图7是例示基于所公开的技术的实施方式的在有源像素和光学黑像素之间的暗偏移的概念图。

有源像素500可以生成与入射光中的光子数量相对应的像素信号，并且光学黑像素600可以在入射光被阻挡或遮蔽的情况下生成像素信号。因此，在理想情况下，在暗环境中从每个有源像素500生成的信号和从每个光学黑像素600生成的信号应该彼此相等。

然而，实际上，由于有源像素500和光学黑像素600之间的结构差异(例如，透明电极层的上结构)、和/或由于形成有源像素500和光学黑像素600之间的上述结构差异的制造工艺差异，在暗环境中由每个有源像素500生成的信号和由每个光学黑像素600生成的信号可以彼此不同。

在暗环境中由每个有源像素500生成的信号和由每个光学黑像素600生成的信号在下文中将称为暗电平信号。

在理想环境中，光学黑像素600的暗电平信号应等于与有源像素500的暗电平信号对应的第二暗电平信号(Dark level 2)。

然而，由于如上所述存在有源像素500和光学黑像素600之间的结构差异，光学黑像素600的暗电平信号可以是比第二暗电平信号(Dark Level 2)高第一电压电平 (V1)的第一暗电平信号(Dark Level 1)，或者可以是比第二暗电平信号(Dark Level 2)低第二电压电平(V2)的第三暗电平信号(Dark Level 3)。在这种情况下，第一电压电平V1或第二电压电平V2可以定义为暗偏移。

如果光学黑像素600的暗电平信号是第一暗电平信号(Dark Level 1)，则在从有源像素500所生成的信号中减去光学黑像素600的暗电平信号的过程中，会丢失从入射光所转换的实际信号的至少一部分。

如果光学黑像素600的暗电平信号是第三暗电平信号(Dark Level 3)，则即使在从有源像素500所生成的信号中减去光学黑像素600的暗电平信号之后，可以仍然残留有暗噪声分量的至少一部分。这会阻碍表达黑色的能力。

所公开的技术的实施方式能够用于将光学黑像素600的暗电平信号调整为与有源像素500的暗电平信号相同。

图8是例示基于所公开的技术的实施方式的用于将有源像素的暗电平调整为与光学黑像素的暗电平相同的方法的流程图。

如图8所示，该方法包括：在开始晶圆探针测试过程(S10)之后，在暗环境中从有源像素500和光学黑像素600中的每一个获取暗电平信号(S20)。

该方法还可以包括：基于从每个有源像素500获取的暗电平信号与从每个光学黑像素600获取的另一暗电平信号之间的比较，来调整施加到光学黑像素600的第二偏置BS2(S30)。在另一实施方式中，该方法可以包括：基于暗电平信号的比较来调整施加到有源像素500的第一偏置BS1。在另一实施方式中，可以基于暗电平信号的比较来同时或交替地调整第一偏置BS1和第二偏置BS2。

可以连续地执行调整施加到光学黑像素600的第二偏置BS2的过程，直到能够使从每个有源像素500获取的暗电平信号和从每个光学黑像素600获取的暗电平信号之间的差最小化。以此方式，能够最终决定用于最小化暗电平信号之间的差的第二偏置BS2(S40)。

在步骤S40中决定的第一偏压(BS1)电压值和第二偏压(BS2)电压值可以存储在OTP存储器中(S50)。

可以在晶圆探针测试过程中完成步骤S10至S40。在被测图像传感器芯片的操作期间，第一偏置发生器210可以基于OTP存储器中所存储的第一偏置(BS1)电压值向有源像素阵列112输出偏置电压，并且第二偏置发生器220可以基于OTP存储器中所存储的第二偏置(BS2)电压值向光学黑像素阵列114输出偏置电压(S60)。

图9是例示基于所公开的技术的一些实施方式的一种方法中的一制造步骤处的有源像素的图。

在第一过程900中，在将图案化的掩模(未示出)设置在基板510上方之后，通过离子注入形成光电二极管520。

图10是例示基于所公开的技术的一些实施方式的一种方法中的另一制造步骤处的有源像素的图。

在第二过程1000中，在形成光电二极管520之后，可以去除图案化的掩模(未示出)，并且可以在基板510上方形成图案化的硬掩模(未示出)。可以使用图案化的硬掩模(未示出)作为蚀刻阻挡层，来蚀刻基板510，从而形成深沟槽535。深沟槽 535的深度可以被确定为能够优化相邻有源像素之间的光学串扰和电串扰的深度。

用于形成深沟槽535的DTI制造工艺可以包括博施(Bosch)工艺。也就是说，可以重复执行基于SF

图11是例示基于所公开的技术的一些实施方式的一种方法中的另一制造步骤处的有源像素的图。

在第三过程1100中，在形成深沟槽535之后，可以去除图案化的硬掩模(未示出)，并且可以在深沟槽535中形成由绝缘层形成的膜，从而形成侧壁532。

图12是例示基于所公开的技术的一些实施方式的一种方法中的另一制造步骤处的有源像素的图。

在第四过程1200中，可以用导电材料填充深沟槽535，从而形成电极534。

图13是例示基于所公开的技术的一些实施方式的一种方法中的另一制造步骤处的有源像素的图。

在第五过程1300中，在根据需要对基板510的顶表面进行平坦化之后，可以通过沉积工艺顺序地形成绝缘层542、接触544和透明电极层540。

尽管仅为了便于描述而基于有源像素500来公开图9至图13，但是第一过程至第五过程能够共同应用于有源像素500和光学黑像素600，并且应当注意，有源像素 500中设置在透明电极层540上方的构成元件可以与光学黑像素600中设置在透明电极层540上方的构成元件结构不同。

基于所公开的技术的实施方式所实现的图像传感器100不仅可以在DTI表面处而且还在基板的表面处累积并固定空穴，并且可以高效地防止在DTI表面和基板表面中发生的暗源(例如，电子)，从而降低每个像素信号中的噪声。

基于所公开的技术的实施方式所实现的图像传感器可以独立地调整要施加到每个有源像素的偏置值和要施加到每个光学黑像素的偏置值，使得能够使会降低像素信号质量的暗偏移最小化。

在所公开的技术的一些实施方式中，图像传感器包括光电二极管和被配置为使光电二极管彼此光学隔离的深沟槽隔离(DTI)结构以及形成于光电二极管上方的透明电极层。DTI结构电连接至透明电极层以接收负偏置，从而沿着DTI结构和透明电极层累积能够抵抗可能会导致暗电流的电子流的电子空穴。

应当理解，本文中使用的各种实施方式和术语并非旨在将本文档中描述的技术构思限于特定实施方式，而是包括实施方式的各种变型、等同形式和/或替代形式。尽可能在整个附图中将使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。如说明书和所附权利要求书中所使用的，术语“一”、“一个”、“该”、“所述”以及其它类似术语包括单数和复数形式二者，除非上下文另外明确指出。除非上下文另外指出，否则单数表示可以包括复数表示。在本申请中，诸如“A或B”、“A和B中的至少一个”，“A或B 中的至少一个”、“A、B或C”、“A、B和C中的至少一个”、或“A、B或C中的至少一个”可以包括从列出相关项当中选择的一个或更多项的所有可能组合。在本申请中使用的诸如“第一”和“第二”之类的表达可以指示相应构成元件，而与顺序和/ 或重要性无关，用于将一个构成元件与另一构成元件区分开，并且不限制相应构成元件。当描述构成元件(例如，第一构成元件)是“(功能地或通信地)联接到”或“连接至”另一构成元件(例如，第二构成元件)时，应理解为该构成元件可以直接(例如，通过线缆)连接至该另一构成元件，可以无线地连接至该另一构成元件，或者可以通过又一构成元件(例如，第三构成元件)连接至该另一构成元件。

在本申请中使用的术语“模块”包括用硬件、软件或固件配置的单元，并且可以与诸如逻辑、逻辑块、组件或电路之类的术语互换使用。术语“模块”可以是执行至少一个功能的整体配置的组件或最小单元或其一部分。术语“模块”可以机械地或电气地实现，并且可以包括例如专用集成电路(ASIC)。

本申请的各种实施方式可以实现为包括在机器(例如，电子装置)可读的储存介质(例如，板载存储器或外部存储器)中存储的一条或更多条指令的软件(例如，程序)。例如，机器(例如，电子装置)的处理器(例如，处理器)可以从储存介质中所存储的指令当中取回至少一条指令，并且可以执行所取回的指令，使得机器可以响应于至少一条取回的指令而进行操作以执行至少一项功能。一条或更多条指令可以包括由编译器生成的代码或能够由解释器执行的代码。机器可读储存介质可以被实现为非暂时性储存介质。在这种情况下，术语“非暂时性储存介质”可以指示该储存介质是有形装置并且不包括信号(例如，电磁波)，并且术语“非暂时性”并不将其中数据永久存储在储存介质中的情况与其中数据临时存储在储存介质中的另一情况区分开。

根据各种实施方式，根据本申请中公开的各种实施方式的方法可以包含在计算机程序产品中，然后可以被提供给用户。计算机程序产品可以作为商品在买卖双方之间进行交易。计算机程序产品可以实现为机器可读储存介质(例如，光盘只读存储器 CD-ROM)，然后被快速分发至用户。另选地，计算机程序产品可以直接分发至两个用户设备(例如，智能电话)，可以通过应用商店(例如PlayStore

根据各种实施方式，上述构成元件中的每个(例如，模块或程序)可以包括一个或更多个实体。根据各种实施方式，可以省略来自上述构成元件当中的至少一个构成元件或至少一种操作，或者可以添加一个或更多个其它构成元件或一个或更多个其它操作。另选地或附加地，可以将多个构成元件(例如，模块或程序)集成到仅一个构成元件中。在这种情况下，集成的构成元件可以与多个构成元件当中的每一个构成元件在执行这种集成之前已经执行的先前操作相同或相似的方式，执行多个构成元件当中的相应构成元件的一个或更多个功能。根据各种实施方式，可以顺序地、并行地、重复地或试探地执行由模块、程序或另一构成元件所执行的操作，以上操作中的至少一个可以以不同顺序执行或可以被省略，或者可以添加另一操作。

从以上描述显而易见的是，根据所公开的技术的实施方式的图像传感器不仅可以在深沟槽隔离(DTI)结构的表面处而且可以在基板的表面处累积并固定空穴，并且可以高效地防止在DTI和基板表面上出现暗源(例如，电子)，从而减少每个像素信号中包含的噪声。

根据所公开的技术的实施方式的图像传感器可以独立地协调要施加到每个有源像素的偏置值和要施加到每个光学黑像素的偏置值，使得会降低像素信号质量的暗偏移能够被最小化。

所公开的技术的实施方式可以提供能够通过上述专利文档直接或间接地认识到的各种效果。

本领域技术人员将理解，在不脱离所公开的技术的精神和实质特性的情况下，所公开的技术可以以本文所阐述的方式以外的其它具体方式来实现。因此，以上实施方式在所有方面应解释为示例性的而非限制性的。所公开的技术的范围应该由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由以上描述来确定。此外，落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有变型旨在被包括在本文中。另外，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在所附权利要求书中彼此没有明确引用的权利要求可以在本申请被递交之后作为所公开的技术的实施方式组合呈现或者通过后续修改被包括为新的权利要求。

尽管已经描述了与所公开的技术一致的多个示例性实施方式，但是应当理解，本领域技术人员可以构想出落入本公开的原理的精神和范围内的许多其它变型和实施方式。具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，可以对组成部件和/或布置进行许多变型和修改。除了组成部件和/或布置的变型和修改之外，替代使用对于本领域技术人员而言也将是显而易见的。