彩色滤光阵列及其应用的图像传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种彩色滤光阵列及其应用的图像传感装置，所述彩色滤光阵列包括：由多个第一色彩滤光物、多个第二色彩滤光物以及多个第三色彩滤光物构成的二维阵列图样，其中所述多个第一、第二与第三色彩滤光物周期性地排列，且至少于所述二维阵列图样内的第一区域内的所述多个第一、第二与所述多个第三色彩滤光物与于所述二维阵列图样内的第二区域内的所述多个第一、第二与第三色彩滤光物镜像地对称。本发明专利技术的实施例也提供了应用上述彩色滤光阵列的一种图像传感装置。本发明专利技术可得到具有均匀色彩一致性与对称性的对称图像，因而可降低或甚至避免了公知色散现象并可获得具有较佳白平衡（ｗｈｉｔｅ　ｂａｌａｎｃｅ）表现的图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像传感装置(image sensors),且特别涉及用于改善图像传感 装置的色彩对称性的一种彩色滤光阵列(color filter array)。
技术介绍
图像传感装置为当今如数码相机、移动电话以及玩具等众多光电装置内 的必要构件之一。公知图像传感装置则包括电耦合装置(charge coupled device, CCD)图像传感装置与互补型金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)图像传感装置。图像传感装置通常包括了平面阵列化的多个像素胞(pixel cells),其中各 像素胞包括了光电管(photogate)、光电导体(photoconductor)或具有用于累积 光电电荷用的掺杂区的光电二极管(photodiode)。于此平面阵列化的像素胞上则叠设有由不同色彩的染料所构成的周期 性图样(periodic pattem)。上述的周期性图样即为公知的彩色滤光阵列(color filter array)。于彩色滤光阵列上则叠设有多个微透镜(microlens)。利用圆形或 方形的微透镜可聚焦入射光于各像素胞内的电荷累积区处。通过收集来自广 大的光线收集区的光线并将之透过图像传感装置微透镜而聚焦于小的感光 区处可显著地改善图像传感器的感测度。图la与图2等的示意图绘示了由Takahashi等人于US 6,995,800号专利 中公开的公知图像传感装置10。图la为显示了图像传感装置10内像素群组 的平面图，而图2则为绘示了如图la内的像素群组内的第一行A、第三行B 与第五行C等处像素剖面情形的示意图。如图la与图2所示，于硅基底18 的表面层内形成有像素1，其内具有光电二极管/光电转换元件5。遮光层2 则具有遮光区，以遮蔽各像素1内的部分区域但不遮蔽光电二极管/光电转换 元件5的区域。遮光层2内则形成有开口区3，以使得光线15可穿透遮光层 2并入射至光电二极管/光电转换元件5处。微透镜(microlens)4则将光线15聚集至光电二极管/光电转换元件5处。彩色滤光层6则例如为具有红(R)、 绿(G)、蓝(B)等色彩或其他色彩的滤光层。基于解说目的，于图la内以绘示 为5x5像素阵列为例，然而实际上于图像传感装置10内可能为包括依照二 维模式排列的数百x数百的像素阵列。如图la与图2所示，设置于邻近周边区的像素1与设置于像素群组中 心区的像素1相比，具有光电二极管/光电转换元件5的受光区(light reception region)的重心(center of gravity)较其内开口区3与微透镜4的重心而更邻近周 边区的设置情形。因此，光线15的光轴20可通过微透镜4聚焦后而与光电 二极管/光电转换元件5的受光区(light reception region)的重心(center of gravity)的重心相符合。更精确地说，于第一行A内的像素1中，对应于如图la中所述的光电 二极管/光电转换元件5的受光区的重心，微透镜4与开口区3的重心设置于 其右侧。而第三行B的像素1中，对应如图la所述的于光电二极管/光电转 换元件5的受光区的重心，微透镜4与开口区3的重心设置于其中心处。而 第五行C内的像素1中，对应于光电二极管/光电转换元件5的受光区的重 心，微透镜4与开口区3的重心设置于其左侧。如前所述，由于设置于邻近周边区的像素1与设置于像素群组中心区的 像素1相比，具有光电二极管/光电转换元件5的受光区(light reception region) 的重心(center of gravity)较其内开口区3与微透镜4的重心而更邻近周边区的 设置情形。因此，当光线15穿透微透镜4并入射至光电二极管/光电转换元 件5处时并不会被遮光层2的遮光区所拦截。如此，位于如图la与图2所 示图像传感装置的不同位置处的所述多个像素的输出信号的最大值与最小 值间的差距可因而縮减至低于输出信号平均值的10%。上述表现起因于聚集 至光电二极管的光线并不会为遮光层2所拦截，因而縮减了受光敏感度的变 异量。如图la与图2内所示的图像传感装置10内的彩色滤光层6通常如图3 所示的采用了包括如红(R)、蓝(B)与绿(G)等不同色彩染料所构成的周期性图 样(periodic pattern)的二维彩色滤光阵列(2-D color filter array)。如图3所示的 周期性图样通称为贝叶尔图样(Bayerpattem)，其包括红、蓝、绿等三种色彩 滤光物。此外，如图4所示，如图la与图2内所示的图像传感装置10内的彩色滤光层6也可采用包括青蓝(Cyan， Cy)、洋红(magenta， Mg)与黄(yellow, Ye)等不同色彩染料所构成色彩滤光物所组成的周期性图样的二维彩色滤光 阵列。虽然图la所示的相对位置设置情形有助于改善了图像传感装置内的不 同位置处间的像素处的输出信号的变异值。然而，于具有相似于图la与图2 所示的图像传感装置结构的图像传感装置仍存在有如色散(color separation) 现象的问题。色散现象可于芯片探针(chip probe)测试时经由准直白色光 (collimated white light)检测图像传感装置时所发现。基于线路绕线以及其他 元件设计需求，光电二极管或光电转换元件5内可能为不规则图样(irregular pattern)而非径向对称图样(radially symmetrical pattern),如此于图像传感装置 内便可能产生了色散现象。当图像传感装置内具有色散现象时，其可能造成 采用此图像传感装置的光电装置内产生图像遮蔽(image shielding)现象，因而 于其上可能呈现不正常的图像。图lb与图lc为具有相似于如图la所示结构的图像传感装置的模拟图 像，此时图像传感装置内采用了具有如图3所示贝叶尔图样的彩色滤光层。 图lb与图lc内的图像为于芯片探针测试时采用准直白光照射所得到的模拟 图像，其中图lb显示了图像传感装置内的光电二极管/光电转换元件具有单 一轴不对称性(如于x轴上不对称)的模拟图像，而图lc则显示了图像传感装 置内的光电二极管/光电转换元件具有两轴向上不对称性(如于x轴上与y轴 上皆不对称)的模拟图像。如图lb所示，模拟图像中显示了图像传感装置上部呈现偏红图像而其下部 呈现偏蓝的不均匀图像轮廓情形。而如图lc所示，模拟图像中则显示了于 图像传感装置左上部呈现偏红图像、于图像传感装置的右下部呈现偏蓝图像 以及于图像传感装置的右上部与左下部呈现偏绿图像的不均匀的图像轮廓 情形。如图lb与图lc的不均匀图像轮廓情形即为前述的色散现象，且为 图像传感装置中所不期望出现的不良情形。于具有色散现象的图像传感装置 的光电装置中将导致图像遮蔽(image shielding)情形的发生。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供了一种彩色滤光阵列及其应用的图像传感装置，以解决上述色散现象以及图像遮蔽等公知问题。依据一个实施例，本专利技术的彩色滤光阵列包括:二维阵列图样，其包括多个第一色彩滤光物；多个第二色彩滤光物；以及多个第三色彩滤光物，其 中所述多个第一色彩滤光物、所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种彩色滤光阵列，包括：　二维阵列图样，其包括：　多个第一色彩滤光物；　多个第二色彩滤光物；以及　多个第三色彩滤光物，其中所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光物周期性地排列；　其中至少于所述二维阵列图样内的第一区域内的所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光物与于所述二维阵列图样内的第二区域内的所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光物镜像地对称。

【技术特征摘要】
US 2007-7-23 11/878,2571.一种彩色滤光阵列，包括二维阵列图样，其包括多个第一色彩滤光物；多个第二色彩滤光物；以及多个第三色彩滤光物，其中所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光物周期性地排列；其中至少于所述二维阵列图样内的第一区域内的所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光物与于所述二维阵列图样内的第二区域内的所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光物镜像地对称。2. 如权利要求1所述的彩色滤光阵列，其中所述二维阵列图样内的所述 第一区域内的所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多 个第三色彩滤光物与于所述二维阵列图样内的所述第二区域内的所述多个 第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光物对应 于所述二维阵列图样的x轴或y轴而镜像地对称。3. 如权利要求1所述的彩色滤光阵列，其中所述二维阵列图样对应于第 一轴与第二轴的交点而顺时针地定义出第一区域、第二区域、第三区域与第 四区域，其中形成于所述二维阵列图样内的所述第二区域与所述第四区域内 的所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩 滤光物分别与形成于所述二维图样阵列内的所述第一区域内与所述第三区 域内的所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三 色彩滤光物对应于所述二维图样阵列的所述第一轴与所述第二轴之一而镜 像对称，形成于所述二维阵列图样内的所述第二区域与所述第四区域内的所 述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光 物则分别对应于所述第一轴与所述第二轴的所述交点而径向地对称，形成于 所述二维阵列图样内的所述第一区域内与所述第三区域内的所述多个第一 色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光物分别对应 于所述第一轴与所述第二轴的所述交点而径向地对称。4. 如权利要求3所述的彩色滤光阵列，其中形成于所述二维阵列图样内 的所述第三区域内的所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与 所述多个第三色彩滤光物与形成于所述二维图样阵列内的所述第二区域与 第四区域内的所述多个第一色彩滤光物、所述多个第二色彩滤光物与所述多 个第三色彩滤光物对应于所述二维图样阵列的所述第一轴与所述第二轴之 一而镜像地对称。5. 如权利要求1或3所述的彩色滤光阵列，其中所述多个第一色彩滤光 物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光物包括择自由绿、蓝 与红所组成族群中的不同色彩。6. 如权利要求1或3所述的彩色滤光阵列，其中所述多个第一色彩滤光 物、所述多个第二色彩滤光物与所述多个第三色彩滤光物包括择自由青蓝、 洋红与黄所组成族群中的不同色彩。7. —种图像传感装置，包括 半导体基底，其上设置有多个光电转换元件；遮光层，位于所述半导体基底上，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭进宝，刘宇杰，
申请(专利权)人：采钰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]