具有用於色彩分離的光柵的圖像傳感器的製作方法

2023-04-29 10:03:06

專利名稱：具有用於色彩分離的光柵的圖像傳感器的製作方法
技術領域：
本發明大體來說涉及具有細分成若干像素核心的像素陣列的圖像傳感器，且更特定來說涉及具有針對所述核心中的像素的不同光學路徑以改進色彩分離並增加量子效率的所述圖像傳感器。
背景技術：
一般來說，隨著使用CMOS過程為圖像傳感器製作的像素按比例調整到較小尺寸， 使用這些像素的成像器的數個性能性質降級。一種性能性質(特定來說，量子效率(QE))快速地降級。性能的損失與濾色器陣列(CFA)在像素陣列頂部上的添加混淆。CFA的用途是允許傳入光的色彩分離以提供重構彩色圖像的能力。然而，對於給定波長，大多數的濾波器為吸收的。因此，任一給定波長有效地經歷像素陣列上面的一系列小孔口。隨著像素間距收縮，CFA圖案中的此有效孔口的大小變得與可見光的波長相當。光衍射使光轉向到鄰近像素上且減小目標色彩陣列的有效QE。舉例來說，考慮圖la。對於傳入的紅色光，藍色像素103 及綠色像素101、104的藍色及綠色CFA有效地進行阻擋。針對拜耳圖案105，圖Ib圖解說明此在紅色像素102上面形成用於紅色光的小孔口 112。尤其在低於2μπι像素間距時，衍射將傳入的紅色光散布到鄰近的藍色及綠色像素上，這是因為CFA定位於圖像傳感器的其中光子轉換成電荷載流子的有源層上面的有限距離處。衍射破壞CFA分離色彩的有效性， 從而增加色彩串擾。其還有效地減小紅色像素的QE。圖2展示現有技術的背照式圖像傳感器的四個pmos像素的穿過紅色及綠色CFA 的橫截面。此還將用作在本發明的具體實施方式
中描述本發明的參考點。仍參考圖2，其展示其中收集光生電荷載流子的光電二極體200。為了讀出，通過調整傳送柵極201上的電壓將所述電荷載流子電傳送到浮動擴散部205。浮動擴散部信號饋送源極隨耦電晶體203的輸入。源極隨耦器203的低阻抗輸出驅動輸出線204。在讀出之後，通過控制復位柵極202上的電壓將浮動擴散部205中的信號注入到復位漏極213中。 所述光電二極體之間的側壁隔離物210將光生電荷載流子引導到最近的光電二極體200 中，從而減少裝置層內的色彩串擾。為了減少暗電流，接近光電二極體200的矽與電介質之間的表面處存在薄釘扎層212。也為了減少暗電流，沿著側壁隔離物210存在薄η摻雜層 211。傳入光250首先穿過濾色器陣列層230、接著穿過抗反射塗覆層222、接著穿過通常為二氧化矽的間隔物層221，之後到達有源裝置層220。然而，光學堆疊221、222及230可取決於應用而由更多或更少層組成，且通常包含用於頂部層的微透鏡陣列。圖3提供圖2的此非共享釘扎式光電二極體結構的單個像素示意圖。圖4展示具有拜耳圖案的現有技術1. 1 μ m像素陣列的QE的模擬結果。與藍色像素103相關聯的藍色響應曲線503的峰值QE為40%。與綠色像素101、104相關聯的綠色響應曲線501、504的峰值QE為35%。與紅色像素102相關聯的紅色響應曲線502的峰值 QE為23%。對於這些模擬，電介質間隔物221層的厚度為0.5 μ m。增加電介質間隔物厚度 221會使性能降級，從而導致較低的峰值QE及增加的色彩串擾。
雖然目前已知及利用的圖像傳感器令人滿意，但需要解決上述缺點。

發明內容
本發明的目標是通過用二元光學路徑光柵替換CFA來改進鄰近像素之間的色彩串擾並增加QE。有效QE可大於100%。此目標通過以下操作來實現調整色彩核心中的每一像素的光學路徑差，使得對於特定波長，落到圖像傳感器上的光強度接近色彩核心內的一個像素的表面而以相長方式進行幹涉且針對色彩核心內的其它像素以相消方式進行幹涉。對於另一特定波長，光接近色彩核心內的第二像素的表面而以相長方式進行幹涉且針對色彩核心內的其它像素以相消方式進行幹涉。在結合其中展示並描述本發明的說明性實施例的圖式閱讀下文詳細說明之後，所屬領域的技術人員將即刻明了本發明的這些及其它目標、特徵及優點。本發明的有利效果本發明具有改進鄰近像素之間的色彩串擾且增加QE的優點。


儘管本說明書是通過特別指出並明確請求本發明的標的物的權利要求書而得出結論，但相信，當結合附圖閱讀以下說明時將更好地理解本發明，其中圖Ia到圖Ib展示現有技術的拜耳濾色器陣列圖案；圖2展示現有技術的背側照射式圖像傳感器的四個像素的穿過拜耳CFA圖案切割的紅色及綠色部分的橫截面。像素電路是針對pmos圖像傳感器；圖3展示現有技術的pmos非共享像素示意圖；圖4是拜耳濾色器陣列的波長對QE的曲線圖；圖5圖解說明本發明的第一實施例。所述平面圖展示具有光學路徑光柵的像素陣列。W、X、Y及Z表示透明層在色彩核心內的每一像素上面的不同厚度；圖6展示具有光學路徑光柵(W、X、Y及Z)的色彩核心及像素裝置結構的更多細節的平面圖；圖7展示背側照射式圖像傳感器的四個像素的穿過光學路徑光柵(Y及Z)的色彩核心的紅色及綠色部分切割的橫截面；圖8是圖4的色彩核心中的每一像素的QE對波長的模擬曲線圖(針對1. 1 μ π!像素)；圖9a到圖9d圖解說明如何使用相長及相消幹涉來改進色彩串擾且針對給定像素在給定波長下產生大於100%的峰值的QE值。針對圖4的色彩核心針對四個不同波長展示恰在矽表面上面的光強度曲線圖。所述曲線圖為平面圖及法向入射的光。對於四個曲線圖，波長為 420nm、470nm、590nm 及 650nm ；圖10圖解說明用以製作光學路徑光柵的一個方法的開始。展示各自為四個像素的兩個橫截面。一個橫截面是穿過圖7的像素303及304切割的。另一橫截面是穿過圖7 的像素301及303切割的；圖11是具有微透鏡的光學路徑光柵的3D視5
圖12a到圖12b圖解說明將微透鏡置於透明層上的方法；圖13a到圖13b圖解說明將微透鏡圖案轉移到透明層的方法；圖14a到圖14b圖解說明用於執行第一蝕刻的方法；圖1 到圖1 圖解說明在對第二抗蝕劑進行圖案化之後製作光學路徑光柵的方法；圖16a到圖16b圖解說明在第二蝕刻步驟之後的最終光學路徑光柵；圖17是使用具有不同折射率的兩種材料的光學路徑光柵及微透鏡陣列的3D視圖；圖18是使用具有不同折射率的兩種材料的光學路徑光柵及其中將單個微透鏡置於四個像素上方的微透鏡陣列的3D視圖；且圖19是具有圖7的圖像傳感器陣列的成像裝置。
具體實施例方式如本文中所定義的光學路徑為光學路徑=nXd,(方程式1)其中η為折射率且d為光正穿過的材料的厚度。現在轉到圖7，其展示本發明的第一實施例的圖像傳感器的圖像傳感器陣列401 的一部分。注意，雖然為簡單起見橫截面僅展示四個像素，但圖像傳感器陣列401通常包含數千或數百萬個像素。進一步注意，圖像傳感器陣列401通常為如將在圖19中論述的有源像素傳感器的一部分。返回參考圖7，圖像傳感器陣列401包含安置於有源層420中的多個像素301及302。像素301及302優選地被一起分組於2X2陣列中，下文稱所述陣列為色彩核心，其在所述陣列上重複，如下文將詳細描述。雖然2X2陣列為優選的，但也可使用其它色彩核心大小。每一像素301及302包含稍遠離接收入射光250的有源層的表面安置的電荷收集區域(優選地為釘扎式光電二極體400)。與有源層420的照射側相對的多晶矽柵極401、402、403及金屬導線404的配置稱為背側照射。釘扎式光電二極體400響應於所述入射光而收集電荷。釘扎式光電二極體400包含釘扎層412，其位於安置於其上的相反導電性類型的經摻雜區域下方。雖然釘扎式光電二極體400及背側照射用於優選實施例，但也可使用光電二極體作為電荷收集區域且可使用前部照射作為電荷收集區域，此兩者是眾所周知的且本文中將不加以論述。在被激活時，傳送柵極401將來自釘扎式光電二極體400的電荷傳遞到將電荷轉換為電壓信號的電荷/電壓轉換區域405 (優選地為浮動擴散部)。放大器或緩衝器403 (優選地為源極隨耦器放大器)將所述電壓傳遞到輸出線上以供進一步處理。激活復位柵極 402以用於將浮動擴散部405復位到預定信號電平。具有變化的厚度的透明光柵層300安置成橫跨像素301及302(以及圖式中未展示的像素)以用於將入射光250引導到有源層420中，如下文將詳細描述。所述透明層可由二氧化矽、氮化矽或透明有機材料製成。參考圖5中的圖像傳感器陣列401 (通常稱為像素陣列)的平面圖，其展示上面疊加有所述透明層的2X2色彩核心310。色彩核心310中的每一像素301、302、303及304(所有四個像素參見圖5及圖6)上方的透明層300(參見圖7)的厚度為不同的(Y、Z、W及X)。此形成四個光學路徑。雖然本發明在其優選實施例中使用厚度來形成不同的光學路徑，但可使用具有不同折射率的材料來形成不同的光學路徑。在所述實例中，二氧化矽透明層300 的厚度Y、Z、W及X分別為2. 5 μ m、3. 0 μ m、1. 5 μ m及2. 0 μ m。因此，形成了四個光學路徑。 藍色光恰在像素303上面以相長方式進行幹涉且被有效地引導到此像素中。同樣地，綠色-藍色光被引導到像素301中，綠色-紅色光被引導到像素304中，且紅色光被引導到像素302中。注意，透明層300的重複圖案針對每一像素核心而重複。圖6展示色彩核心310內的四個像素301、302、303及304以及埋置於成像器表面下方的裝置組件的更詳細平面圖。這些組件包含光電二極體400、傳送柵極401、復位柵極 402、源極隨耦器403、源極隨耦器輸出404、浮動擴散部405、側壁隔離物410、復位漏極413 及從金屬線(未展示)到柵極401、402、403的觸點350以及源極/漏極植入區域405、413、 404。這些裝置組件也圖解說明於圖7的橫截面中。光學堆疊僅為透明層300。穿過圖7中的此橫截面，僅存在兩個高度Y及Z。圖8展示使用如圖5到圖7所描述的本發明第一實施例的1. 1 μ m像素陣列的QE 的模擬結果。與藍色像素303相關聯的藍色響應曲線603的峰值QE為120%。與綠色/藍色像素301相關聯的綠色/藍色響應曲線601的峰值QE為116%。與綠色/紅色像素304 相關聯的綠色/紅色響應曲線604的峰值QE為105%。與紅色像素302相關聯的紅色響應曲線604的峰值QE為86%。對於給定像素，給定波長的QE可大於100%，這是因為光學路徑是以利用相長及相消幹涉的此方式調整的。圖9a到圖9d圖解說明相長及相消幹涉如何產生具有大於100%的峰值的QE曲線。針對不同波長展示恰在照射側上的矽有源層420上面的光強度的四個平面圖曲線圖。 對於藍色光G20nm)，大多數的光強度703在像素303上面。同樣地，對於綠色/藍色光 G70nm)，大多數的光強度701在像素301上面。又同樣地，對於綠色/紅色光(590nm)，大多數的光強度704在像素304上面。最後，對於紅色光(650nm)，大多數的光強度702在像素302上面。為了幫助使光學路徑光柵可見，圖10展示圖5到圖7的4X4像素剖面。清晰可見的是有源層420的頂部上的光學堆疊300。識別單個色彩核心內的四個像素(301、302、 303及304)，連同四個透明柱之間的Δ高度差1050。如圖8中所展示，藍色、綠色/藍色、綠色/紅色以及紅色響應曲線(603、601、604 以及60 的峰值QE分別處於440nm、485nm、585nm及645nm的波長。此是針對法向入射。 遺憾地，使傳入光的角度遠離法向入射傾斜會增加不同像素的光學路徑差。此改變相長及相消幹涉的細節且導致對於不同響應曲線QE為峰值所處的波長的微小差。峰值位置的差進一步隨著傾斜角度的增加而增加。當將此成像器置於相機系統中時，像素陣列的中心處的主光線為法向入射；然而，接近所述陣列的邊緣的像素的主光線角度可超過30度。由於響應曲線取決於傾斜角度，因此此導致跨越圖像的色彩偏移(色調偏移)，其並非始終容易校正。存在用以最小化與入射光的傾斜角度的改變相關聯的色調偏移的數種方式。一種方法是以更多高度差細化二元光學路徑光柵且優化此經細化系統。此涉及較多蝕刻以在透明層中提供更多可能高度。此細化還涉及將像素分為若干個子像素區域。舉例來說，考慮其中存在八個可能高度且將每一像素分解為十六個正方形子區域的情況。在四個像素的情
7況下，此給出光學堆疊的512個自由度。使用數值模擬，可針對一波長範圍對所有情況進行建模，且可以此方式優化系統使得四個像素均存在良好色彩分離且色調偏移為最小的。然而，迫使系統最小化色調偏移與迫使每一像素上面的光學路徑相同是相同的。此問題的解決方案是看起來像具有恰在矽表面上面的焦點的微透鏡的事物。因此，替代使用二元光學技術形成類微透鏡結構，僅形成一系列連續微透鏡為較容易的。圖11展示類似於圖10的光學路徑光柵的光學路徑光柵，其中像素之間的光學路徑差為Δ 1250，但每一像素1210上面還存在一微透鏡。此新結構將隨著改變的傾斜角度而具有更佳色調偏移性能。圖12到圖16圖解說明用於製作具有呈如圖11中的微透鏡的形狀具有彎曲表面的光學路徑光柵的方法。注意圖12到圖16描述通過未直接展示於圖12到圖16中但展示於圖10、圖11、圖17及/或圖18中的編號參考的Δ改變。以下所描述的程序需要比拜耳 CFA的光刻步驟少的光刻步驟。圖1 到圖12b各自展示四個像素的兩個橫截面，一個橫截面穿過色彩核心的像素303及304，另一個橫截面穿過色彩核心的像素301及302。完成所述裝置在有源層420內的製作，且使背照式成像器變薄。已在有源層420的照射側上生長或沉積厚度大於D的二氧化矽或某一其它透明層300。層300的頂部上是經圖案化微透鏡陣列1025。存在用於製作此微透鏡陣列的若干種方法，包含微間隙圖案化及回流以及灰度光學光刻。圖13a到圖13b展示在將微透鏡表面轉移到透明層材料中的1 1定向蝕刻之後的二氧化矽層300。層300在微透鏡的邊緣處的厚度為D。將抗蝕劑層1020施加到圖像陣列的一部分且對其進行圖案化使得用抗蝕劑1020覆蓋像素301及302，且所述圖案使得像素303及304內的透明層300被暴露。將經暴露透明層300蝕刻2 Δ 1030的厚度。圖14a到圖14b展示在如先前段落中所論述的那樣蝕刻並移除透明層的2 Δ 1030 的厚度之後的兩個橫截面。接著移除抗蝕劑1020。圖1 到圖1 圖解說明過程中的在如先前段落中所論述的那樣移除第一蝕刻的經圖案化抗蝕劑1020之後的下一步驟。將第二抗蝕劑層1040施加到圖像陣列且對其進行圖案化。此圖案暴露像素301、303內的透明層300且覆蓋像素302及304內的透明層300。 蝕刻並移除經暴露透明層300。圖16a到圖16b展示在如前面段落中所論述的那樣蝕刻並移除透明層的Δ 1050 的厚度之後的兩個橫截面。移除(圖15b的)抗蝕劑1040。對於像素302、301、304及303， 透明層300的最終厚度分別為D、D- Δ、D-2 Δ及D-3 Δ。圖11中的光學路徑光柵將具有優於圖10中的光學路徑光柵的色調偏移性能，然而，對于越來越陡的角度，最高的透明材料柱(像素30 在較短的柱(像素301、304及303) 上投下陰影，因為所述材料並非100%透明。此陰影導致色調偏移，其根本原因並非光學路徑長度的變化，而是較短像素上的光強度減小。圖17圖解說明用以最小化因陰影及光學路徑長度差所致的色調偏移的方式。在原始光學路徑光柵300與微透鏡1430之間插入第二透明材料1320。為了維持色彩核心內的不同像素之間的光學路徑差，兩種材料(300及1320)的折射率必須為不同的。將微透鏡陣列1430置於層1320的平面表面的頂部上。所述平面微透鏡陣列消除因陰影所致的問題。最終，圖18展示類似於圖17隻不過微透鏡1530的大小等於色彩核心但不等於個別像素(301、302、303及304)的大小的結構。此具有使來自每一微透鏡1530的光束聚焦穿過每一光學光柵塊(301、302、303及304)從而甚至在更大程度上減少色調偏移的優點。圖19是可與本發明的圖像傳感器陣列401 —起使用的成像系統的框圖。成像系統1200包含數位相機電話1202及計算裝置1204。數位相機電話1202為可使用併入有本發明的圖像傳感器的圖像捕獲裝置的實例。其它類型的圖像捕獲裝置也可與本發明一起使用，例如數碼靜止相機及數碼攝錄像機。在根據本發明的實施例中，數位相機電話1202為可攜式、手持式電池操作的裝置。數位相機電話1202產生存儲於存儲器1206中的數字圖像，存儲器1206可為(例如) 內部快閃EPROM存儲器或可裝卸存儲器卡。或者，可使用其它類型的數字圖像存儲媒體(例如，磁性硬驅動器、磁帶或光碟)來實施存儲器1206。數位相機電話1202使用透鏡1208將來自場景(未展示)的光聚焦到有源像素傳感器1212的圖像傳感器陣列401上。在根據本發明的實施例中，圖像傳感器陣列401使用拜耳濾色器圖案來提供彩色圖像信息。圖像傳感器陣列401由定時產生器1214控制，而定時產生器1214還控制閃光燈1216以在周圍照射為低時照射所述場景。從圖像傳感器陣列410輸出的模擬輸出信號經放大且由模/數(A/D)轉換器電路1218轉換為數字數據。所述數字數據存儲於緩衝器存儲器1220中且隨後由數字處理器1222進行處理。數字處理器1222由存儲於固件存儲器12M中的固件控制，固件存儲器 12 可以是快閃EPROM存儲器。數字處理器1222包含實時時鐘1226，時鐘12 甚至在數位相機電話1202及數字處理器1222處於低功率狀態中時仍保持日期及時間。經處理的數字圖像文件存儲於存儲器1206中。存儲器1206還可存儲其它類型的數據，例如，音樂文件 (例如，MP3文件)、鈴音、電話號碼、日曆及待辦事項列表。在根據本發明的一個實施例中，數位相機電話1202捕獲靜止圖像。數字處理器 1222執行色彩內插隨後執行色彩及色調校正，以產生經再現的sRGB圖像數據。所述經再現的sRGB圖像數據接著經壓縮且被作為圖像文件存儲於存儲器1206中。僅以實例方式，可按照JPEG格式(其使用已知的「Exif」圖像格式)來壓縮所述圖像數據。此格式包含使用各種TIFF標籤存儲特定圖像元數據的Exif應用程式段。舉例來說，可使用單獨TIFF標籤來存儲捕獲圖片的日期及時間、透鏡f/數以及其它相機設定，且存儲圖像標題。在根據本發明的實施例中，數字處理器1222產生由用戶選擇的不同圖像大小。 一個此大小為低解析度的「拇指指甲」大小圖像。產生拇指指甲大小的圖像描述於庫赫達 (Kuchta)等人的標題為「提供全解析度圖像和經減小解析度圖像的多格式存儲的電子靜止相機(Electronic Still Camera Providing Multi-Format Storage Of Full And Reduced Resolution Images) 」的共同轉讓的第5，164，831號美國專利中。所述拇指指甲圖像存儲於RAM存儲器12 中且供應到顯示器1230，舉例來說，顯示器1230可以是有源矩陣IXD或有機發光二極體(OLED)。產生拇指指甲大小圖像允許在彩色顯示器1230上快速觀察所捕獲的圖像。在根據本發明的另一實施例中，數位相機電話1202還產生並存儲視頻剪輯。視頻剪輯是通過將圖像傳感器陣列410的多個像素一起求和(例如，對圖像傳感器陣列410的每一4列X4行區內的相同色彩的像素進行求和)以形成較低解析度的視頻圖像幀而產生的。舉例來說，視頻圖像幀是使用每秒15幀的讀出速率以規律間隔從圖像傳感器陣列410讀取的。音頻編解碼器1232連接到數字處理器1222且從麥克風(Mic) 1234接收音頻信號。音頻編解碼器1232還向揚聲器1236提供音頻信號。這些組件既用於電話交談又用於記錄與播放音軌連同視頻序列或靜止圖像。在根據本發明的實施例中，揚聲器1236還用於告知用戶傳入的電話呼叫。此可使用存儲於固件存儲器12M中的標準鈴音或通過使用從行動電話網絡1238下載並存儲於存儲器1206中的定製鈴音來完成。另外，振動裝置(未展示)可用於提供傳入的電話呼叫的無聲(例如，非可聽的)通知。數字處理器1222連接到無線數據機1240，其使數位相機電話1202能夠經由射頻(RF)信道1242發射及接收信息。無線數據機1240使用例如3GSM網絡的另一 RF 鏈路(未展示)與行動電話網絡1238通信。行動電話網絡1238與存儲從數位相機電話 1202上載的數字圖像的照片服務提供者1244通信。其它裝置(包含計算裝置1204)經由網際網路1246存取這些圖像。在根據本發明的實施例中，行動電話網絡1238還連接到標準電話網絡(未展示)以提供正常電話服務。圖形用戶接口(未展示)顯示於顯示器1230上且由用戶控制件1248控制。在根據本發明的實施例中，用戶控制件1248包含用以撥打電話號碼的專用按鈕(例如，電話小鍵盤)、用以設定模式(例如，「電話」模式、「日曆」模式、「相機」模式)的控制件、包含4路控制(向上、向下、向左、向右)的操縱杆控制器及按鈕中心「0K」或「選擇」開關。塢1251給數位相機電話1202中的電池(未展示)再充電。塢1251經由塢接口 1252將數位相機電話1202連接到計算裝置1204。在根據本發明的實施例中，塢接口 1252 實施為有線接口，例如USB接口。或者，在根據本發明的其它實施例中，塢接1252實施為無線接口，例如藍牙或IEEE 802. Ilb無線接口。塢接口 1252用於將圖像從存儲器1206下載到計算裝置1204。塢接1252還用於將日曆信息從計算裝置1204 傳送到數位相機電話1202中的存儲器1206。部件列表
100拜耳CFA圖案
101綠色濾色器
102紅色濾色器
103藍色濾色器
104綠色濾色器
105拜耳色彩核心
112紅色光的有效孔口
200光電二極體植入物
201傳送柵極
202復位柵極
203源極/隨耦器晶體
204輸出
205浮動擴散部
210側壁隔離物
211N摻雜層
212釘扎植入物
213復位漏極
220有源層
221電介質層
222抗反射層
230CFA層
250法向入射光
300透明層
301綠色/藍色像素
302紅色像素
303藍色像素
304綠色/紅色像素
310色彩核心
350觸點
400釘扎式光電二極
401圖像傳感器陣列
401傳送柵極
402紅色響應曲線
402復位柵極
403多晶矽柵極
403藍色響應曲線
403緩衝器
404源極隨耦器輸出
404金屬導線
404植入區域
404綠色響應曲線
405植入區域
405轉換區域
405浮動擴散部
410側壁隔離物
412釘扎層
413植入區域
413復位漏極
420有源層
501綠色響應曲線
502紅色響應曲線
503藍色響應曲線
504綠色響應曲線
601綠色/藍色響應曲線
602紅色響應曲線
603藍色響應曲線
604綠色/紅色響應曲線
701470nm光的強度峰值區域
702650nm光的強度峰值區域
703420nm光的強度峰值區域
704590nm光的強度峰值區域
1010穿過像素303及304的橫截
1011穿過像素301及302的橫截
1020經圖案化抗蝕劑層
1025經圖案化微透鏡陣列
1030透明層的經蝕刻量
1040第二經圖案化抗蝕劑層
1050透明層的經蝕刻量
1200成像系統
1202成像裝置
1204計算裝置
1206存儲器
1208透鏡
1210微透鏡
1212有源像素傳感器
1214定時產生器
1216閃光燈
1218模/數轉換器
1220緩衝器存儲器
1222處理器
1224固件
1226時鐘
1228RAM
1230顯不器
1232音頻編解碼器
1234麥克風
1236揚聲器
1238網絡
1240無線數據機
1242連接
1244服務提供者
1246網際網路
9/10 頁
12
1248用戶控制件1250像素之間的透明層厚度差1251塢1252接口1320第二透明材料層1430微透鏡1530微透鏡
權利要求
1.一種圖像傳感器，其包括(a)像素陣列，其包括周期性重複的多個核心，且每一核心包含用於響應於光而收集電荷的η個光敏區域，η等於或大於2 ；及(b)透明層，其橫跨所述光敏區域，具有η個光學路徑，所述η個光學路徑中的至少兩者為不同的，其中每一光學路徑將預定光譜帶的光引導到特定光敏區域中。
2.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其中所述光學路徑的差是通過透明材料的不同厚度形成的。
3.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其中所述光學路徑的差是通過不同折射率形成的。
4.根據權利要求3所述的圖像傳感器，其中所述透明層為二氧化矽、氮化矽或透明有機材料。
5.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其中所述光學路徑為彼此不同的。
6.根據權利要求2所述的圖像傳感器，其中所述透明材料包含彎曲表面。
7.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其進一步包括安置成橫跨所述透明層的第二層，且所述第二層在與所述第二層的接觸所述透明層的表面相對的表面上包含平面或大致平面表面。
8.根據權利要求7所述的圖像傳感器，其進一步包括安置成橫跨所述第二層的多個微透鏡。
9.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其中每一微透鏡橫跨一個別像素。
10.根據權利要求9所述的圖像傳感器，其中每一微透鏡橫跨一像素核心。
11.一種用於製造圖像傳感器的方法，所述方法包括以下步驟(a)提供具有多個光電二極體的有源層，每一光電二極體用於響應於光而收集電荷；(b)提供橫跨所述有源層的電介質；(c)提供橫跨所述電介質的多個微透鏡；(d)蝕刻所述微透鏡以將所述微透鏡的形狀轉移到所述電介質；(e)對所述電介質的一部分上方的抗蝕劑進行圖案化以形成經暴露的及未經暴露的電介質；(g)蝕刻所述經暴露的電介質；(h)移除所述抗蝕劑；及 ⑴重複步驟(e)到(h)。
12.—種成像裝置，其包括 圖像傳感器，其包括(a)像素陣列，其包括周期性重複的多個核心，且每一核心包含用於響應於光而收集電荷的η個光敏區域，η等於或大於2 ；及(b)透明層，其橫跨所述光敏區域，具有η個光學路徑，所述η個光學路徑中的至少兩者為不同的，其中每一光學路徑將預定光譜帶的光引導到特定光敏區域中。
13.根據權利要求12所述的成像裝置，其中所述光學路徑的差是通過透明材料的不同厚度形成的。
14.根據權利要求12所述的成像裝置，其中所述光學路徑的差是通過不同折射率形成的。
15.根據權利要求14所述的成像裝置，其中所述透明層為二氧化矽、氮化矽或透明有機材料。
16.根據權利要求12所述的成像裝置，其中所述光學路徑為彼此不同的。
17.根據權利要求13所述的成像裝置傳感器，其中所述透明材料包含彎曲表面。
18.根據權利要求12所述的成像裝置，其進一步包括安置成橫跨所述透明層的第二層，且所述第二層在與所述第二層的接觸所述透明層的表面相對的表面上包含平面或大致平面表面。
19.根據權利要求18所述的成像裝置，其進一步包括安置成橫跨所述第二層的多個微透鏡。
20.根據權利要求12所述的成像裝置，其中每一微透鏡橫跨一個別像素。
21.根據權利要求12所述的成像裝置，其中每一微透鏡橫跨一像素核心。
全文摘要
本發明涉及一種圖像傳感器，其包含像素陣列，其包括周期性重複的多個核心，且每一核心包含用於響應於光而收集電荷的n個光敏區域(400)，n等於或大於2；及透明層(300)，其橫跨所述光敏區域，具有n個光學路徑，所述n個光學路徑中的至少兩者為不同的，其中每一光學路徑將預定光譜帶的光引導到特定光敏區域中。
文檔編號H01L27/146GK102197486SQ200980142487
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月30日 優先權日2008年11月13日
發明者約瑟夫·蘇馬, 約翰·P·麥卡滕 申請人:全視科技有限公司