一种新型多层结构像元、像元阵列及图像传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及图像传感器技术领域，具体涉及一种新型多层结构像元、像元阵列及图像传感器；多层结构像元包括用于读出电路的衬底、固定于衬底上并与读出电路电连接的微桥、微桥能够将电磁波辐射信号转换成电信号、以及用于扩大电磁波吸收面积的吸收盖，以热传递的方式固定在微桥上；吸收盖表面上有感光层，感光层表面有一绝缘层，绝缘层表面上的设有若干中空立体结构；本实用新型专利技术通过在感光层的基础上增设若干表面涂覆有石墨烯等新型材料的中空立体结构，使得在空间保持不变的情况下，增加了接收面积，提高了接收灵敏度，相对于常规像元来说，有效提升30%以上；而且本实用新型专利技术工艺简单，适用于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及图像传感器
，具体涉及一种新型多层结构像元、像元阵列及图像传感器。
技术介绍
错位增像是应用于下一代图像传感器的新技术，采用错位增像的图像传感器，可广泛应用于近红外、可见光、紫外、X射线、微波、THZ、远红外等频谱，其核心优势是在相同物理空间、相同像元尺寸的前提下，分辨率大幅度提升。现有技术中，材料涂覆的不好（厚度、均匀性）或者MEMS加工精度不好，都会造成指标下降。因此，如果在此技术基础上，增加全新的立体结构，就可增加吸收面积，同时涂覆新的材料，有助于增加光电信号的接收强度，提高接收灵敏度。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供了一种新型多层结构像元、像元阵列及图像传感器，通过现有感光层的基础上，增设若干表面涂覆有新型材料的中空立体结构，扩大了其接触面积，增加了光电信号的接收强度，从而提高了接收灵敏度。为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：一种新型多层结构像元，包括用于读出电路的衬底1、固定于衬底1上并与读出电路电连接的微桥2，所述微桥能够将电磁波辐射信号转换成电信号，其特征在于：还包括用于扩大电磁波吸收面积的吸收盖3，以热传递的方式固定在微桥2上，所述吸收盖3表面上有感光层4，感光层4上表面包括一层绝缘层，感光层表面上设有若干中空立体结构5。优选地，所述中空立体结构5为中空规则形状或不规则形状的立体结构。优选地，所述中空规则形状的立体结构为长方体或圆柱体。优选地，所述中空立体结构5的表面填涂有采用纳米印刷工艺涂覆的石墨烯。优选地，所述吸收盖3中间开“口”字型孔，并通过孔周向下延伸的壁固定在微桥2上，与微桥2保持热传递。优选地，微桥2包括用于支撑微桥的桥墩、设置在桥墩上的桥面、与桥面电连接的电极和桥面盖，所述电极能够将桥面上发生的电流或电阻变化传递至衬底上的读出电路。一种多层结构像元阵列，其特征在于：采用多个新型多层结构像元重复排列组成。一种图像传感器，其特征在于：包括采用多个新型多层结构像元重复排列组成的像元阵列，用于采集图像信号；ASIC电路，用于多层结构像元阵列采集图像信号，并将采集到的信号进行读取、处理、分析、输出。本技术的有益效果:本技术的新型多层结构像元，是在现有感光层的基础上，设置了若干表面上涂覆有石墨烯等材料的中空立体结构，试验表明，在空间保持不变的情况下，增加了接收面积，提高了接收灵敏度，相对于常规像元来说，有效提升30%以上；而且本技术工艺简单，适用于大规模生产。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术的新型多层结构像元立体结构示意图；图2是图1的爆炸分解示意图；图3是图1的平面结构原理图；图4是本技术的中空结构的长方体单个放大图;图5是本技术的新型多层结构像元俯视图；图6是本技术的多层结构像元阵列俯视图；图7是本技术中空结构的圆柱体的立体结构示意图；其中，1：衬底；2：微桥；3：吸收盖；4：感光层；5：中空立体结构。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。当今，错位增像是应用于下一代图像传感器的新技术，其核心优势是在相同物理空间、相同像元尺寸的前提下，分辨率大幅度提升。如果此基础上，增加全新的立体结构，可以更好的增加吸收面积，通过涂覆新的材料，更能增加光电信号的接收强度，提高接收灵敏度。现有技术中，一方面，材料涂覆的不好（厚度、均匀性）或者MEMS加工精度不好，都直接对指标造成影响，另一方面，传统的像元结构采用水平逐行排列，目前技术已非常成熟，要提高图像传感器分辨率和图像质量的方法一般有两种，第一是增大光学系统焦距，但是这样则会造成整机设备的体积、质量、成本大大增加，且必须重新设计光学系统，实施起来较为繁琐；第二是减小图像传感器像元尺寸，一般情况下，在光机系统不变的情况下，如果减小像元尺寸，又会造成成像系统MTF下降、信噪比降低，影响成像质量，基于此，本技术提供了一种新型图像传感器的多层结构像元。如图1、图2所示，一种新型多层结构像元，包括用于读出电路的衬底1、固定于衬底1上并与读出电路电连接的微桥2，微桥能够将电磁波辐射信号转换成电信号，还包括用于扩大电磁波吸收面积的吸收盖3，以热传递的方式固定在微桥2上，吸收盖3表面上有感光层4，感光层4上表面包括一层绝缘层，感光层表面上设有若干中空立体结构5。进一步地，中空立体结构5为中空规则形状或不规则形状的立体结构。进一步地，中空规则形状的立体结构为长方体或圆柱体。进一步地，中空立体结构的表面填涂有采用纳米印刷工艺涂覆的石墨烯。更进一步地，中空立体结构的表面还可填涂黑金、纳米涂层、有机光导电膜等其它新型材料。进一步地，吸收盖3中间开“口”字型孔，并通过孔周向下延伸的壁固定在微桥2上，与微桥2保持热传递。进一步地，微桥2包括用于支撑微桥的桥墩、设置在桥墩上的桥面、与桥面电连接的电极和桥面盖，电极能够将桥面上发生的电流或电阻变化传递至衬底上的读出电路。图3是本技术新型多层结构像元的平面结构示意图。图4是本技术中空结构的长方体放大示意图。基于新型多层结构像元，本技术还提供了一种多层结构像元阵列，如图6所示，采用若干个新型多层结构像元重复排列组成。根据上述的多层结构像元阵列，本技术还提供了一种图像传感器，包括多层结构像元阵列，用于采集图像信号；ASIC电路，用于多层结构像元阵列采集图像信号，并将采集到的信号进行读取、处理、分析、输出。在本技术中，新型多层结构像元，是在感光层的基础上，增加了若干表面上涂覆有石墨烯、纳米图层等新型材料的中空立体结构，使得接收面积、接收灵敏度都有了很大提高，数据表明，本技术在空间保持不变的情况下，其接收灵敏度有效提升30%以上；而且本技术相对于常规技术（采用其它立体结构，但是工艺复杂，会造成成品率下降）来说，工艺简单，可以大规模生产。另外，通过新型多层结构像元重复排列组成的多层结构像元阵列，相对于传统的像元水平排列，本技术使得图像传感器的图像分辨率以及成像质量上都有了很大提高。以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型多层结构像元，包括用于读出电路的衬底（1）、固定于衬底（1）上并与读出电路电连接的微桥（2），所述微桥能够将电磁波辐射信号转换成电信号，其特征在于：还包括用于扩大电磁波吸收面积的吸收盖（3），以热传递的方式固定在微桥（2）上，所述吸收盖（3）表面上有感光层（4），感光层（4）上表面包括一层绝缘层，感光层表面上设有若干中空立体结构（5）。

【技术特征摘要】
1.一种新型多层结构像元，包括用于读出电路的衬底（1）、固定于衬底（1）上并与读出电路电连接的微桥（2），所述微桥能够将电磁波辐射信号转换成电信号，其特征在于：还包括用于扩大电磁波吸收面积的吸收盖（3），以热传递的方式固定在微桥（2）上，所述吸收盖（3）表面上有感光层（4），感光层（4）上表面包括一层绝缘层，感光层表面上设有若干中空立体结构（5）。2.如权利要求1所述的一种新型多层结构像元，其特征在于：所述中空立体结构（5）为中空规则形状或不规则形状的立体结构。3.如权利要求2所述的一种新型多层结构像元，其特征在于：所述中空规则形状的立体结构为长方体或圆柱体。4.如权利要求1所述的一种新型多层结构像元，其特征在于：所述中空立体结构（5）的表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵照，
申请(专利权)人：合肥芯福传感器技术有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34