一种CMOS图像像素阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种CMOS图像像素阵列，从下到上依次包括：基底，所述基底中设置有传感器层，用于进行光电转换；金属层，用于将所述传感层经光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；滤镜层，所述滤镜层中滤镜的材质为电致变色材料，用以通过多次曝光实现全像素分辨率。通过所述滤镜层中滤镜的材质为电致变色材料，用以通过多次曝光实现全像素分辨率，同时避免了颜色失真。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种CMOS图像像素阵列，从下到上依次包括：基底，所述基底中设置有传感器层，用于进行光电转换；金属层，用于将所述传感层经光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；滤镜层，所述滤镜层中滤镜的材质为电致变色材料，用以通过多次曝光实现全像素分辨率。通过所述滤镜层中滤镜的材质为电致变色材料，用以通过多次曝光实现全像素分辨率，同时避免了颜色失真。【专利说明】—种CMOS图像像素阵列
本专利技术属于集成电路领域，具体地说，涉及一种CMOS图像像素阵列。
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，图像传感器有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)。对于CXD来说，一方面，在专业的科研和工业领域，具有高信噪比的C⑶成为首选；另外一方面，在高端摄影摄像领域，能提供高图像质量的CCD也颇受青睐。而相比之下，对于CIS来说，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，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。因此，CIS图像传感器的应用范围在不断扩大。由于现有的CIS图像传感器大多采用Bayer模式的横向排布(horizontalarrangement)的彩色图像阵列,在给定传感器感光面积和像素数量的条件下,彩色图像像素阵列的各颜色通道的分辨率都低于全像素阵列的分辨率。在彩色图像像素阵列中，虽然RGB三元色中绿色通道的分辨率最高，但是也只有全像素分辨率的1/2，红色通道和蓝色通道的分辨率分别只有全像素分辨率的1/4。由此可见，RGB三色的分辨率不一致，导致数字图像的高空间频率处出现颜色失真(Color Aliasing或False Color)。下面结合附图对现有技术做进一步说明。如图1所示，为现有技术中像素阵列的剖面图。该像素阵列为bayer模式，为了便于理解，图1中只示意出了像素阵列第一行中三个子像素的剖视图。从剖面上来看，像素阵列从上到下分为三层，上层为滤镜层101，中层为氧化硅材料层102，该氧化硅材料层102中设置有金属层103,下层为娃材料层104,该娃材料层104中设置有感光二极管105。滤镜层101之上设置有微透镜层106 (Micro-lens layer),滤镜层101中的各个滤镜111位于同一平面，图中示意出了从左到右依次为红色滤镜、绿色滤镜、红色滤镜、绿色滤镜.....；且每一滤镜111与微透镜层106中的微透镜116是--对应的，一个微透镜116对应一个光通道及一个感光二极管105。微透镜116用于聚集光线，聚焦的光线经过滤镜111经由光通道到达下层的感光二极管105。金属层103即Ml?M4之间电连接,用来传递电信号，相邻金属层之间留有光通道。·图2为图1中bayer模式的像素阵列的平面图。如图2所示，感光二极管的感光表面为正方形，因此，所有子像素可认为是正方形。该正方形的边长为d。列与列之间距离Ll=d，行与行之间距离L2=d。每个感光二极管的对应的滤镜Color Filter为RGB中的一种，滤镜排布形成的阵列Array呈RGRGRG......GBGBGB.......Bayer模式中也有其他的模式 pattern，比如为 GRGRGR......BGBGBG......，或 GBGBGB......RGRGRB......，或BGBGBG......GRGRGR。由Bayer模式获得的数字图像称Bayer模式的原始Raw图像,此Raw图像需要经过图像插值算法才能还原彩色的数字图像。即使使用理想的插值算法对图像的色彩进行还原，如前所述，虽然RGB三元色中绿色通道的分辨率最高，但是也只有全像素分辨率的1/2，红色通道和蓝色通道的分辨率分别只有全像素分辨率的1/4。因此，图像的分辨率最多只能达到全像素分辨率的一半，RGB三色的分辨率不一致，从而导致数字图像的高空间频率处出现颜色失真(Color Aliasing 或 False Color)。因此，现有技术中亟待提供一种图像像素阵列在实现全像素分辨率时避免颜色失真的出现。
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CMOS图像像素阵列，用以在实现全像素分辨率时避免颜色失真的出现。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种CMOS图像像素阵列，其从下到上依次包括:基底，所述基底中设置有传感器层，用于进行光电转换；金属层，用于将所述传感层经光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；滤镜层，所述滤镜层中滤镜的材质为电致变色材料，用以通过多次曝光实现全像素分辨率。优选的，在本专利技术的一实施例中，所述滤镜层之上还设置有微透镜层，用于聚焦入射光。优选的，在本专利技术的一实施例中，所述金属层设置在氧化硅材质的中间层中。优选的，在本专利技术的一实施例中，曝光时，所述滤镜层为所述电致变材料制成的透明层、或半透明层。优选的，在本专利技术的一实施例中，所述滤镜层包括处于不同层的红色滤镜层、绿色滤镜层和蓝色滤镜层。优选的，在本专利技术的一实施例中，所述滤镜层中的各滤镜的布设方向与所述传感器层中的感光兀件布设方向垂直。优选的，在本专利技术的一实施例中，每次曝光时，按照像素列赋以不同的电压编码序列。优选的，在本专利技术的一实施例中，每次曝光时，所述滤镜的颜色变化与像素的曝光动作同步。优选的，在本专利技术的一实施例中，所述滤镜呈条状。优选的，在本专利技术的一实施例中，所述滤镜层中不同颜色的滤镜位于不同的面，以通过电压和时序编程不同滤镜的颜色，从而实现全像素分辨率。与现有的方案相比，本专利技术中，通过所述基底中设置有传感器层用于进行光电转换；金属层用于将所述传感层经光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；所述滤镜层中滤镜的材质为电致变色材料，用以通过多次曝光实现全像素分辨率，同时避免了颜色失真。【专利附图】【附图说明】图1为现有技术中像素阵列的剖面图；图2为图1中bayer模式的像素阵列的平面图；图3为本专利技术实施例一中CMOS图像像素阵列剖视图；图4为本专利技术实施例二中CMOS图像像素阵列的平面示意图；图5为本专利技术实施例二中CMOS图像像素阵列剖视图；图6为本专利技术实施例二中CMOS图像像素阵列的平面示意图；图7为本专利技术实施例二中CMOS图像像素阵列曝光时的电压编码示意图。【具体实施方式】以下将配合图式及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。本专利技术的下述实施例中，通过所述基底中设置有传感器层用于进行光电转换；金属层用于将所述传感层经光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；所述滤镜层中滤镜的材质为电致变色材料，用以通过多次曝光实现全像素分辨率，同时避免了颜色失真。·如图3所示，为本专利技术实施例一中CMOS图像像素阵列剖视图，其从下到上依次包括:基底301、金属层302、滤镜层303。其中:所述基底301中设置有传感器层311，用于进行光电转换；每层传感层311中设置有感光元件321，用于将入射光经光子转换为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMOS图像像素阵列，其特征在于，从下到上依次包括：基底，所述基底中设置有传感器层，用于对光通路中的入射光进行光电转换；金属层，用于将所述传感层经光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；滤镜层，包括微透镜层和滤镜阵列层，所述微透镜层位于所述滤镜阵列层之上，所述微透镜层的材料为梯度折射率材料，以将入射光形成两个不同的所述光通路，从而通过所述外围电路的处理形成模拟左右眼道的数字图像。

【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，
类型：发明
国别省市：