本发明专利技术揭示影像传感器结构及其制法以避免或减轻暗影效应。该影像传感器结构包括基底；传感元件阵列，其设置于基底表面；介电层，其覆盖传感元件阵列，介电层包括上表面，上表面包括凹盘结构；底层，其填入于凹盘结构，底层具有折射率，其折射率大于介电层的折射率；滤光片阵列，设置于底层上，对应传感元件阵列；及微透镜阵列，对应设置于滤光片阵列上。可另设置顶层覆盖滤光片阵列，再设置微透镜阵列。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种影像传感器结构及制造该影像传感器结构的方法，特别涉及一 种能改善暗影效应问题的影像传感器结构及制造该影像传感器结构的方法。
技术介绍
对于数字成像装置(例如数字相机、数字摄影机)而言，如何提高影像画质是 设计上的一大重点。由传统数字成像装置的影像传感器所产生的影像，其中央部分通常 较其周围部分亮，这种现象被称为暗影效应(lens shadingeffect)或周边暗角(vignetting)现 象，这是由于当光穿透数字成像装置的镜头后，入射至传感器结构的主入射角太大，使 得光感应不一致所致。发现若最大的主入射角为20度，则影像周边的亮度是影像中心的 亮度的78%或更少。因此在已知技术中，有各式各样的方法来减轻暗影效应对影像的影 响。图1显示已知的CMOS影像传感器结构的剖面示意图。CMOS影像传感器结 构10，其中感光二极管(photodiode) 12形成于基底(substrate) 14的表面中，三层的金属 导体层16、18、及20由保护层(passivation layer) 22覆盖，然后于各保护层22上覆盖介 电层24并且平坦化，再于最上层的介电层24上形成大致上厚度均勻且平坦的底层(under layer) 26,及于底层26上形成彩色滤光片28，例如红色滤光片30、绿色滤光片32、及蓝 色滤光片34。再于彩色滤光片28上形成顶层27。在顶层(top layer) 27上形成微透镜 36。这样的结构，焦距的长度足以供光线聚焦于基底14表面中的感光二极管12，因此暗 影效应并不明显。然而，随着数字成像装置轻薄短小的需求，必须使焦距长度缩短，因而主入射 角(chief-ray angle)的角度也随之增大，于是产生暗影效应。如图2所示的已知CMOS影 像传感器与镜头模块结合的示意图。感光二极管12位于基底14的表面15中，为了附图 简洁易读，并未绘示出全部的感光二极管、各层介电层或保护层、以及内连线。如图所 示，当焦距相对过短时，光线38自镜头模块40入射，到达边缘位置的光线经由边缘的微 透镜42或43通过顶层27、彩色滤光片28、底层26及介电层46而聚焦至A或A'点， 到达中间位置的光线经由中间的微透镜44通过顶层27、彩色滤光片28、底层26及介电 层46而聚焦至中心的B点，可发现B点与A或A'点的位置并非在同一平面上，B点相 对下凹一些深度。弧线48大致描绘聚焦点连成的线。以一个面来看，聚焦点所形成的 面是凹面，与感光二极管12所在的基底14的水平表面15相差一个深度d，导致光感应的 不一致，使得周围的影像较暗。图3显示已知的改善上述暗影效应的方法，利用微透镜位置的往内迁移 (microlens shift)及/或彩色滤光片位置的往外迁移(color filter shift)，使聚焦点所形成的面与基底表面中的感光二极管位置尽量贴合，减少位置上的差异，意即，使深度d'值 (B'点)尽量为零。但是，随着焦距需要更短的要求，主入射角更大，微透镜或彩色滤 光片迁移的距离有限，不足够矫正聚焦位置的差异，而仍然会有暗影效应存在。因此，仍需要一种新颖的影像传感器结构，能够轻薄短小，但不会有暗影效应。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种影像传感器结构，能够避免或减轻暗影效应，而有一 致的光感应。依据本专利技术的影像传感器结构，包括基底；传感元件阵列，其设置于基底表 面；介电层，其覆盖传感元件阵列，介电层包括上表面，上表面包括凹盘结构；底层， 其填入于凹盘结构，底层具有折射率，其折射率大于介电层的折射率；滤光片阵列，设 置于底层上，对应传感元件阵列；及微透镜阵列，对应设置于滤光片阵列上。在本专利技术的另一方面，依据本专利技术的制造影像传感器结构的方法，包括下列步 骤。首先，提供基底；在基底表面形成传感元件阵列。接着，形成介电层覆盖于传感元 件阵列及基底上；将介电层的上表面形成凹盘结构。然后，在凹盘结构中填入底层，底 层具有折射率，其大于介电层的折射率；在底层上形成滤光片阵列；在滤光片阵列上形 成微透镜(microlens)阵列。依据本专利技术的影像传感器结构，在滤光片阵列下方设置的底层填充于其下方的 介电层的凹盘形状表面中，并且选择底层材料，使得所形成的底层除了具有粘着与提供 平坦表面的功能之外，尚具有如同凸透镜的角色一样，可对传感区中心与边缘之间的焦 距差异予以补偿。因此，在同一芯片中的光感应会更均勻。附图说明图1显示已知的CMOS影像传感器结构的剖面示意图。图2显示已知CMOS影像传感器与镜头模块结合的示意图。图3显示已知的改善暗影效应的方法。图4显示依据本专利技术的影像传感器结构的具体实施例的剖面示意图。图5显示依据本专利技术的影像传感器结构与镜头模块结合的示意图。图6显示依据本专利技术的影像传感器结构的另一具体实施例的剖面示意图。图7至图10说明依据本专利技术的制造影像传感器结构的方法的各阶段的示意图。附图标记说明10 CMOS影像传感器结构 12:感光二极管14 基底15 表面16、18、20:金属导体层 22:保护层24:介电层26:底层27 顶层28 彩色滤光片30 红色滤光片 32 绿色滤光片34 蓝色滤光片 36 微透镜38 光线40 镜头模块42、43、44:微透镜 46 介电层48 弧线50 影像传感器结构52 基底54 传感元件阵列55:水平表面56:介电层58:上表面60 底层62 滤光片阵列 64 微透镜阵列64a、64b、64c 微透镜 66 顶层70 影像传感器结构 72 滤光片74 微透镜 80 遮蔽层82:切割道具体实施例方式本专利技术的影像传感器结构可应用于CMOS影像传感元件(CIS)或电荷耦合元件 (CCD)。图4显示依据本专利技术的影像传感器结构的具体实施例的剖面示意图。如图4所 示，影像传感器结构50包含有基底52、传感元件阵列54、介电层56、底层60、滤光片 阵列62、及微透镜阵列64。基底52可为例如半导体基底。传感元件阵列54设置于基 底52表面，是阵列的传感元件，可依元件性质或设计设置于基底表面中或上，并无特别 限制。传感元件可为例如光传感元件，光传感元件包括例如感光二极管。介电层56覆 盖于传感元件阵列54及基底52上。介电层56包括上表面58，上表面58往下凹，而形 成浅凹盘状或凹盘状，即，为凹盘结构。介电层56中可进一步设置有多层金属内连线， 可作为导电或遮光之用。底层材料填入于上表面58所形成的凹盘结构中，形成底层60。底层60具有折 射率，此折射率可大于介电层56的折射率，优选为稍大于介电层56的折射率，并可进一 步小于微透镜的折射率。例如折射率可在约1.5至1.6之间，但不限于此，可依整体光学 性质而定。使用于本专利技术的底层材料，除了折射率的要求之外，优选具有高光穿透度， 进一步具有粘着层的功能以将滤光片与介电层56黏合在一起，及进一步具有平坦化功能 以提供平坦化表面供滤光片设置。再者，为便利制造，优选为适合填入工艺的材料。可 于已知的滤光片底层或顶层材料中挑选出，但不限于此。可举之例有，例如聚合物，其 为例如压克力聚合物，但不限于此。滤光片阵列62设置于底层60上，位置对应于传感 元件阵列54。滤光片阵列62可由多个滤光片排列而成，滤光片可为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种影像传感器结构，包括：基底；传感元件阵列，其设置于该基底表面；介电层，其覆盖该传感元件阵列，该介电层包括上表面，该上表面包括凹盘结构；底层，其填入于该凹盘结构，该底层具有折射率，该折射率大于该介电层的折射率；滤光片阵列，设置于该底层上，对应该传感元件阵列；及微透镜阵列，对应设置于该滤光片阵列上。
【技术特征摘要】
1.一种影像传感器结构，包括 基底；传感元件阵列，其设置于该基底表面；介电层，其覆盖该传感元件阵列，该介电层包括上表面，该上表面包括凹盘结构； 底层，其填入于该凹盘结构，该底层具有折射率，该折射率大于该介电层的折射率；滤光片阵列，设置于该底层上，对应该传感元件阵列；及 微透镜阵列，对应设置于该滤光片阵列上。2.如权利要求1所述的影像传感器结构，其中该传感元件阵列为光传感单元阵列。3.如权利要求1所述的影像传感器结构，其中该底层的折射率为1.5至1.6。4.如权利要求1所述的影像传感器结构，其中该底层的折射率小于该等微透镜的折射率。5.如权利要求1所述的影像传感器结构，其中该底层为粘着层，并且其顶部平坦。6.如权利要求1所述的影像传感器结构，进一步包括遮蔽层，其设置于该介电层内， 并围绕该凹盘结构。7.如权利要求6所述的影像传感器结构，其中该遮蔽层包括金属材料。8.如权利要求6所述的影像传感器结构，其中该遮蔽层包括至少一环形结构。9.如权利要求8所述的影像传感器结构，其中该遮蔽层包括多层环形结构，及该遮蔽 层的分布密度由外往中心逐渐减少。10.如权利要求6所述的影像传感器结构，其中该遮蔽层包括多个区段。11.如权利要求10所述的影像传感器结构，其中该遮蔽层的分布密度由外往中心逐渐 减少。12.如权利要求1所述的影像传感器结构，其中该等微透镜位于边缘的形状与位于中 心的形状不相同。13.如权利要求1所述的影像传感器结构，其中该等微透镜位于边缘的节距与位于中 心的节距不相同。14.如权利要求1所述的影像传感器结构，...
【专利技术属性】
技术研发人员：余政宏，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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