色彩精度提高的图像传感器制造技术

一种成像装置，包括在一个集成电路上设置的多个光学传感器和多组干涉滤光片，其中，多组干涉滤光片中的一组干涉滤光片包括构成某种阵列的多个干涉滤光片，其中每个干涉滤光片经过配置允许不同波长范围的光通过。本发明专利技术还包括多组吸收滤光片，其中，多组吸收滤光片中的一组吸收滤光片包括构成某种阵列的多个吸收滤光片，每个吸收滤光片与一个或多个干涉滤光片关联，形成一个吸收滤光片和干涉滤光片对。每个吸收滤光片和干涉滤光片对与一个或多个光学传感器关联，经过配置允许波长范围比单独吸收滤光片更窄的光通过。独吸收滤光片更窄的光通过。独吸收滤光片更窄的光通过。

【技术实现步骤摘要】
色彩精度提高的图像传感器


[0001]本专利技术通常涉及成像，更具体地涉及色彩精度提高的数字成像。

技术介绍

[0002]大多数数字图像传感器均使用在光电传感器网格上设置彩色滤光片，从而能够复制各种颜色。例如，红绿蓝(RGB)颜色传感器对红绿蓝三个主要“通道”叠加使用滤光片，以表现完整的光谱。RGB颜色传感器所采用的滤光片通常包含有机“吸收”滤光片，可能包含不良滤光特性。可使用滤光特性更好的滤光片(如干涉滤光片)，但是，干涉滤光片的生产工艺复杂性更高，而且滤光片通带外的光会发生不利反射从而产生重像。此外，虽然通过纳入额外滤光片提供更多通道从而提高色彩精度，但是，增加过多附加通道可能会降低图像传感器的分辨率。
附图说明
[0003]图1A显示了干涉滤光片的通带响应示例；
[0004]图1B显示了干涉滤光片的反射率响应示例；
[0005]图2A提供了图像传感器系统的侧视图，其中显示了干涉滤光片的特征反射率；
[0006]图2B显示了长通滤光片的响应示例；
[0007]图3A提供了RGB吸收滤光片的通带响应示例；
[0008]图3B提供了符合本专利技术要求的RGGB滤光片马赛克阵列的俯视图；
[0009]图4A提供了符合本专利技术要求的在所选吸收滤光片响应上覆盖的所选短通干涉滤光片和长通干涉滤光片的特征通带响应；
[0010]图4B提供了符合本专利技术要求的所选短通干涉滤光片和长通干涉滤光片与匹配RGB吸收滤光片的组合通带响应；
[0011]图5提供了符合本专利技术要求的6通道彩色滤光片阵列示例的俯视图；
[0012]图6提供了符合本专利技术要求的吸收滤光片覆盖干涉滤光片的图像传感器的侧视图；
[0013]图7提供了符合本专利技术要求的微透镜覆盖吸收滤光片和干涉滤光片的图像传感器的侧视图；
[0014]图8提供了在RGB滤光片配置的每个吸收滤光片上覆盖的多带干涉滤光片的特征通带响应。
[0015]图9提供了符合本专利技术要求的特征RGB吸收滤光片和干涉滤光片对的组合通带响应的光谱结果示例；
[0016]图10提供了符合本专利技术要求的吸收滤光片覆盖干涉滤光片的图像传感器的侧视图；
[0017]图11为说明符合本专利技术要求的一种传感器生产方法示例的流程图。
具体实施方式
[0018]在各个实施例中，数字图像传感器结合吸收彩色滤光片与干涉滤光片，以便扩展可用颜色通道，提供附加颜色通道。在其他实施例中，吸收彩色滤光片与干涉滤光片组合，提供紫外光(UV)、近红外光(NIR)和红外光(IR)波长的附加通道。在一些实施例中，将干涉滤光片与吸收滤光片布置在光电传感器阵列上方的堆栈中。在其他实施例中，选择一个或多个干涉滤光片通带，并与各吸收滤光片共同使用，为图像传感器的每个像素点提供附加色带。在其他示例实施例中，选择多个吸收滤光片来减少传感器系统中的重影状伪影。
[0019]图1A显示了干涉滤光片的通带响应示例。在该示例中，干涉滤光片的峰值透光率以通带内的目标波长为中心，所述通带为波长可通过干涉滤光片的范围。在该示例中，通带中的光通过干涉滤光片，到达像素点处。对于波长可通过干涉滤光片的范围以外的光，在干涉滤光片处发生反射。图1B显示了图1B中的干涉滤光片的反射率示例。在该示例中，所述干涉滤光片对通带外的光起到镜面作用。
[0020]图2A提供了图像传感器系统10的侧视图，其中显示了干涉滤光片的特征反射率。在该示例中，所述传感器系统接收的入射光线通过一个或多个透镜元件44，这些入射光线可通过干涉滤光片(如干涉滤光片42A
‑
42F)通带，到达像素元件(如像素元件52)和/或作为反射光62反射回来，图像传感器系统的其他元件(如护罩玻璃40)可再次反射此类反射光，通过另一个干涉滤光片通带。在一个示例中，传感器系统10可包括附加元件，如图像传感器的护罩玻璃40、透镜元件44、封装边界或接合线(未显示)，其中每个元件均可反射干涉滤光片通带外被干涉滤光片反射的光。例如，图像传感器10可采用金属、塑料、玻璃或陶瓷外壳(未显示)，任何一种外壳均可将无用光反射回来。多次反射或“反弹”图像传感器系统10中的光会产生重像，和/或使图像传感器模糊，因为反射光将被干涉滤光片处接收的入射光抵消。在一个示例中，可在护罩玻璃40的顶面上或干涉滤光片42A
–
42F的顶面上设置一个或多个带阻滤光片。
[0021]RGB(或RGGB)图像传感器中的典型吸收彩色滤光片(如红绿蓝(RGB)滤光片)吸收给定滤光片通带外的光，因此，即使有反射现象，也很少发生。因此，吸收滤光片很少出现重像现象，但是，吸收滤光片由着色有机光刻胶等材料组成(如含光引发剂的可交联丙烯酸聚合物)，此类材料的滤光特性并不理想。另一方面，与吸收滤光片相比，除提供灵活的滤光片响应设计外，干涉滤光片还可提供有用的滤光特性，但是，除重像之外，干涉滤光片的生产工艺相对复杂，可能导致光电传感器上出现厚层(像素点)。
[0022]除红绿蓝(RGB)滤光片之外，在基于RGB(或RGGB)的图像传感器中，其他图像传感器配置使用吸收滤光片，其中每个吸收滤光片均出现类似的性能问题。示例包括：CMY成像仪的青色、洋红色和黄色滤光片；RGBW成像仪的红色、绿色、蓝色和白色滤光片；CYGM成像仪的青色、黄色、绿色和洋红色滤光片等。
[0023]图2B显示了干涉长通滤光片的响应示例。用于提供较宽光谱响应的干涉滤光片阵列需要附加生产层来抑制无用的带外光。在图2B的响应示例中，波长超过约700nm的光的长通响，应在约500nm以下也出现多次谐波和其他不利的透射异常情况，所有此类异常情况均需要附加滤光层才能去除。因此，图像传感器的给定干涉滤光片可包括厚滤光层，当在传感器上以像素化阵列实现这些厚滤光层时，在滤光片元件之间会出现不利串扰。此外，用于提供较宽光谱响应的干涉滤光片所需的厚滤光层，可能在生产时增加衬底应力，使高分辨率
成像仪小外形像素点的生产工艺变得复杂。例如，在生产时，厚滤光层可能增加半导体晶圆一侧的应力，从而使“晶圆弯曲”，导致出现工具处理问题及其他问题。
[0024]图3A提供了每个红绿蓝(RGB)吸收滤光片的通带响应示例。RGB滤光片的通常实现方式为在一个网格或一个阵列的光电传感器元件或像素上重复排列一个阵列的三个或四个滤光片。当在所述阵列中使用四个滤光片时，通常重复绿色滤光片，产生RGGB滤光片阵列。图3B提供了重复RGGB滤光片阵列的俯视图，其中，滤光片22A为绿色滤光片，滤光片22B和22C分别为红色滤光片和蓝色滤光片。
[0025]图4A提供了在所选吸收滤光片响应76上覆盖的所选短通干涉滤光片和长通干涉滤光片的特征通带响应72和74。在该示例中，第一干涉滤光片经过配置，在所需波长低于所选吸收滤光片响应峰值吸收的波长时，允许波长72通过。第二干涉滤光片经过配置，在所需波长高于所选吸收滤光片响应76峰值吸收波长时，允许波长74通过。在一个示例中，第一干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像装置，包括：在一个集成电路上设置的多个光学传感器；多组干涉滤光片，其中，多组干涉滤光片中的一组干涉滤光片包括构成某种阵列的多个干涉滤光片，其中每个干涉滤光片经过配置允许不同波长范围的光通过；以及多组吸收滤光片，其中，多组吸收滤光片中的一组吸收滤光片包括构成某种阵列的多个吸收滤光片，其中，每个吸收滤光片与一个或多个干涉滤光片关联，形成一个吸收滤光片和干涉滤光片对，其中，每个吸收滤光片和干涉滤光片对经过配置允许波长范围比单独吸收滤光片更窄的光通过，其中，每个吸收滤光片和干涉滤光片与多个光学传感器中的一个或多个光学传感器关联。2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，通过蚀刻停止层将多组干涉滤光片与多个光学传感器分离。3.根据权利要求1所述的成像装置，其中，还通过一个气隙或基本透明的材料将多组干涉滤光片与多个光学传感器分离。4.根据权利要求3所述的成像装置，其中，所述基本透明材料包括一种或多种有机材料。5.根据权利要求3所述的成像装置，其中，所述透明材料通过优化来限制反射，和/或可能包括一个合金梯度或层堆栈。6.根据权利要求1所述的成像装置，其中，从包括短通滤光片、长通滤光片、带通滤光片或带阻滤光片的一组滤光片中选择每个干涉滤光片，其中，每个干涉滤光片经过配置允许紫外光谱范围、可见光谱范围、近红外光谱范围和红外光谱范围中至少一个范围的光通过。7.根据权利要求1所述的成像装置，其中，多组干涉滤光片中的一个或多个干涉滤光片包括一个法布里
‑
珀罗滤光片。8.根据权利要求1所述的成像装置，其中，至少多组吸收滤光片中的一些吸收滤光片经过配置阻隔红外波长范围的光。9.根据权利要求1所述的成像装置，其中，至少多组吸收滤光片中的一些吸收滤光片至少包括一个有机滤光片或电浆滤光片。10.根据权利要求1所述的成像装置，其中，通过蚀刻停止层将多组吸收滤光片与多个干涉滤光片分离。11.根据权利要求1所述的成像装置，其中，还通过一个气隙或基本透明的材料将所述吸收滤光片与多个干涉滤光片分离。12.根据权利要求1所述的成像装置，其中，一组干涉滤光片中的第一干涉滤光片和一组干涉滤光片中的第二干涉滤光片与多组吸收滤光片中的一组吸收滤光片中的一个吸收滤光片关联，其中，第一干涉滤光片和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：光谱公司，
类型：发明
国别省市：