提高入射光利用率的彩色及灰度图像传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种提高入射光利用率的彩色及灰度图像传感器。其彩色图像传感器中每个像素单元从下到上依次包括：衬底、金属层、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底和所述颜色滤镜层之间开设有光通道，在光通道的底部设置有感光单元，用于感测光通道中的入射光并输出对应的电信号，光通道中还设置有光线汇聚结构，光线汇聚结构的顶端设置在颜色滤镜层下表面，光线汇聚结构的底端设置在感光单元上表面，用于对光通道中传送的入射光进行汇聚处理；金属层用于向外围电路传输感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；颜色滤镜层用于进行颜色还原以使图像传感器输出彩色图像；微透镜层对进入光通道的入射光进行汇聚处理。本发明专利技术提高了入射光的利用率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种提高入射光利用率的彩色及灰度图像传感器。其彩色图像传感器中每个像素单元从下到上依次包括：衬底、金属层、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底和所述颜色滤镜层之间开设有光通道，在光通道的底部设置有感光单元，用于感测光通道中的入射光并输出对应的电信号，光通道中还设置有光线汇聚结构，光线汇聚结构的顶端设置在颜色滤镜层下表面，光线汇聚结构的底端设置在感光单元上表面，用于对光通道中传送的入射光进行汇聚处理；金属层用于向外围电路传输感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；颜色滤镜层用于进行颜色还原以使图像传感器输出彩色图像；微透镜层对进入光通道的入射光进行汇聚处理。本专利技术提高了入射光的利用率。【专利说明】提高入射光利用率的彩色及灰度图像传感器
本专利技术属于图像传感器
，具体地说，涉及一种提高入射光利用率的彩色及灰度图像传感器。
技术介绍
图像传感器在民用和商业范畴内得到了广泛的应用。目前，图像传感器包括CMOS图像传感器(CMOS IMAGE SENSOR,以下简称CIS)和电荷耦合图像传感器(Charge-coupledDevice,以下简称CCD)。 在专业的科研和工业领域，具有高信噪比的CXD成为首选；在高端摄影摄像领域，能提供高图像质量的CCD也颇受青睐。CCD在网络摄像头和手机拍照模块得到了广泛应用。 CCD与CIS相比来说，前者功耗较高、集成难度较大，而后者功耗低、易集成且分辨率较高。虽然说，在图像质量方面CCD可能会优于CIS，但是，随着CIS技术的不断提高，一部分CIS的图像质量已经接近于同规格的(XD。 现有技术中，CIS中的像素阵列采用有源像素侦测结构(Active Pixel Sensor，简称APS)。一个APS侦测结构APS包括一个感光二极管(Photo D1de，简称H))。侦测结构表面通常有金属材质，该金属材质会反射掉一部分入射光，剩余的入射光被微透镜汇聚，通过颜色滤镜和光通道，被感光二极管H)接收。光线通过光通道时，侦测结构中设置有传输信号的金属布线，这些金属布线会不同程度得再次反射掉一部分入射光，从而导致进一步损失光线，被感光二极管接收到的有效入射光进一步减少，从而导致入射光的利用率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种提高入射光利用率的彩色及灰度图像传感器，用以克服侦测结构表面的金属材质反射掉一部分入射光，侦测结构的金属布线不同程度得再次反射掉一部分入射光，导致入射光的利用率较低的缺陷。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种提高入射光利用率的彩色图像传感器，其包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括:衬底、金属层、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底和所述颜色滤镜层之间开设有光通道，在所述光通道的底部设置有感光单元，用于感测所述光通道中的入射光并输出对应的电信号，所述光通道中还设置有光线汇聚结构，所述光线汇聚结构的顶端设置在所述颜色滤镜层下表面，所述光线汇聚结构的底端设置在所述感光单元上表面，用于对所述光通道中传送的入射光进行汇聚处理；所述金属层用于向外围电路传输所述感光单兀输出的与感测的入射光对应的电信号；所述颜色滤镜层用于进行颜色还原以使所述图像传感器输出彩色图像；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种提高入射光利用率的彩色图像传感器，其包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括:金属层、衬底、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底中开设有光通道，所述光通道的底部设置有感光单元，用于感测所述光通道中的入射光并输出对应的电信号，所述光通道中还设置有光线汇聚结构，所述光线汇聚结构的顶端设置在所述颜色滤镜层下表面，所述光线汇聚结构的底端设置在所述感光单元上表面，用于对所述光通道中传送的入射光进行汇聚处理；所述金属层用于向外围电路传输所述感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述颜色滤镜层用于进行颜色还原以使所述图像传感器输出彩色图像；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种提高入射光利用率的灰度图像传感器，其包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括:衬底、金属层、微透镜层，所述衬底和所述微透镜层之间设有光通道，所述光通道的底部设置有感光单元，用于感测所述光通道中的入射光并输出对应的电信号，所述光通道中还设置有光线汇聚结构，所述光线汇聚结构的顶端设置在所述微透镜层下表面，所述光线汇聚结构的底端设置在所述感光单元上表面，用于对所述光通道中传送的入射光进行汇聚处理；所述金属层用于向外围电路传输所述感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种提高入射光利用率的灰度图像传感器，其包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括:金属层、衬底、微透镜层，所述衬底中开设有光通道，所述光通道的底部设置有感光单元，用于感测所述光通道中的入射光并输出对应的电信号，所述光通道中还设置有光线汇聚结构，所述光线汇聚结构的顶端设置在所述微透镜层下表面，所述光线汇聚结构的底端设置在所述感光单元上表面，用于对所述光通道中传送的入射光进行汇聚处理；所述金属层用于向外围电路传输所述感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理。 优选地，在本专利技术的一实施例中，所述颜色滤镜层中每一个颜色滤镜的几何中心与所述衬底对应设置的感光单元几何中心重叠。 优选地，在本专利技术的一实施例中，所述光线汇聚结构横向剖面的几何中心、所述颜色滤镜层中每一个颜色滤镜的几何中心、所述衬底对应设置的感光单元几何中心重叠。 优选地，在本专利技术的一实施例中，所述金属层设置在氧化硅层中。 与现有的方案相比，本专利技术中，通过在光通道中增加了光线汇聚结构比如光纤，对光通道中传送的入射光进行汇聚处理，避免侦测结构表面的金属材质反射掉一部分入射光以及进入光通道的入射光被金属层中金属布线反射，从而提高了入射光的利用率。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例彩色图像传感器的平面结构示意图； 图2为本专利技术实施例一彩色图像传感器的剖视图； 图3为本专利技术实施例二彩色图像传感器的剖视图； 图4为本专利技术实施例三灰度图像传感器的剖视图； 图5为本专利技术实施例四灰度图像传感器的剖视图。 【具体实施方式】 以下结合附图和优选实施例对本专利技术的技术方案进行详细地阐述。应该理解，以下列举的实施例仅用于说明和解释本专利技术，而不构成对本专利技术技术方案的限制。 本专利技术的核心思想一 针对正面照射式(front side illuminated,简称FSI)的彩色图像传感器,本专利技术的下述实施例提供的一图像传感器，其核心思想在于，图像传感器包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括:衬底、金属层、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底中开设有光通道，在所述光通道的底部设置有感光单元，用于感测所述光通道中的入射光并输出对应的电信号，所述光通道中还设置有光线汇聚结构，所述光线汇聚结构的顶端设置在所述颜色滤镜层下表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高入射光利用率的彩色图像传感器，其特征在于，包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括：衬底、金属层、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底和所述颜色滤镜层之间开设有光通道，在所述光通道的底部设置有感光单元，用于感测所述光通道中的入射光并输出对应的电信号，所述光通道中还设置有光线汇聚结构，所述光线汇聚结构的顶端设置在所述颜色滤镜层下表面，所述光线汇聚结构的底端设置在所述感光单元上表面，用于对所述光通道中传送的入射光进行汇聚处理；所述金属层用于向外围电路传输所述感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述颜色滤镜层用于进行颜色还原以使所述图像传感器输出彩色图像；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈嘉胤，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31