CN101490845B - 固态图像捕获设备及其制造方法以及电子信息设备 - Google Patents

Abstract

在每个像素中光电二极管的位置根据顺序而不同的固态图像捕获设备中，改善光接收灵敏度和亮度遮蔽特性。设置在对应的光电二极管11上方的微透镜12的圆周部分被形成为使和相邻的微透镜12重叠，且每一像素单元中多个微透镜12的位置根据顺序而不同。使入射到每个微透镜12上的图像光线入射到每个相应光电二极管11的近似相同位置上。

Description

固态图像捕获设备及其制造方法以及电子信息设备

技术领域

本发明涉及固态图像捕获设备，其中每一个像素单元中的相邻光电转换部件的位置根据顺序而不同，来自物体的图像的光线在每一个光电转换部件中进行光电转换，并且被图像捕获作为像素；还涉及固态图像捕获设备的制造方法以及在图像捕获部件中利用该固态图像捕获设备作为图像输入设备的电子信息设备(例如，数码相机(数码摄像机、数码照相机等)、图像输入照相机、扫描仪、传真机、具有照相机的蜂窝电话装置)。

背景技术

最近，在常规的固态图像捕获设备如CCD图像传感器或者CMOS图像传感器中，一直在减小像素单元的大小。尤其是在CMOS图像传感器中，为了减小像素单元的大小，通过多个光电二极管(光接收部件、光电转换部件)共用一个输出放大器，使得每一个像素中所需的晶体管数量的减小已经获得了快速的进展。

这里，首先参照图14说明下述情况，即为一个光电二极管设置一个输出放大器，并且在矩阵的行和列方向以平均的间隔设置光电二极管。接下来参考图15至17说明下述情况，即一个输出放大器被两个光电二极管共用，并且光电二极管的位置根据顺序而不同。

图14是示意性地示出固态图像捕获设备100的像素部分的示例性基本结构的纵向横截面图。

在图14所述的常规固态图像捕获设备100中，在构成像素的每一个光电二极管1的上方设置微透镜2。入射到像素上的图像光线被微透镜2聚焦，然后入射到光电二极管1上。入射到光电二极管1上的入射光被光电二极管1进行光电转换。

图15是示意性地示出另一固态图像捕获设备100的像素部分的示例性基本结构的纵向横截面图。

在图15的常规固态图像捕获设备100A中，相邻的每一光电二极管1A的位置在各个像素中是不相同的。例如，在CMOS图像传感器或类似部件中，当一个输出放大器被多个光电二极管共用时，如图15所示，相邻光电二极管的位置间隔不均匀。每一组中的两个相邻的光电二极管1A的位置彼此靠近。微透镜2A设置在对应的构成像素的光电二极管1A上方。但是，平面图中微透镜2A的中心位置和光电二极管1A的中心位置不匹配。从正上方入射到每一个微透镜2A的图像光线没有聚焦在各个光电二极管1A中的每一个的中心部分上。

这里给出图像的光线从正上方入射到微透镜2A上的情形。在这种情况下，图像的光线从正上方入射到微透镜2A上在光接收区域的中心部分处。但是，图像光线是从倾斜方向入射到微透镜2A上在光接收区域的***部分处。接下来，参考图16对这一情形进行说明。

图16是示意性地示出图15中的固态图像捕获设备100A的从倾斜方向入射的光线的光调焦特征的纵向横截面图。

如图16所示，当图像的光线从倾斜方向入射到每一微透镜2A上时，光电二极管1A上的光聚焦位置对于每一个像素都是不相同的。光线不能聚焦在光电二极管1A的中心部分上。同样，光电二极管1A的光接收灵敏度降低了。此外，光线不能聚焦在每一光电二极管1A的相同部分上，并且每一像素中的光聚焦特性互不相同，从而在每一像素中显示出了不同的亮度遮蔽特性。

为了解决上述问题，例如参考文件1提出了下面要说明的一种常规的固态图像捕获设备。将参考图17进行说明。

图17是示意性地示出参考文件1中公开的另一固态图像捕获设备100B的像素部分的示例性基本结构的纵向横截面图。

在图17的固态图像捕获设备100B中，相邻光电二极管1B各自的位置不相同，每一组中两个相邻光电二极管1B的位置彼此靠近，为每一组的两个像素设置公共的凸球面透明部分3。两个微透镜2B形成在凸球面透明部分3上，以向内改变光聚焦方向，从而图像的光线能够入射在每一光电二极管1B的中心部分上。

如上所述，在固态图像捕获设备(CCD图像传感器)100B中，其具有在两个像素单元中的光电二极管1B和在每一个像素单元中光电二极管的位置根据顺序而不同，通过用于覆盖两个像素而提供的凸球面透明部分3的表面的倾斜而弯曲入射光的方向。因此光线更可能地入射到每一个光电二极管1B上的中心部分上。

参考文件2公开了另一常规的固态图像捕获设备，其中为一个光电二极管设置一个输出放大器，并且和图14类似，光电二极管在矩阵的行方向和列方向上都以均匀的间隔设置。在这种情况下，为了消除由相邻微透镜之间的间隙引起的光线无效区域，使相邻微透镜彼此连接。

参考文件1：日本公开号No.2002-270811

参考文件2：日本公开号No.2003-229550

发明内容

如上所述，在图14的常规固态图像捕获设备100中，在平面图上，光电二极管1在矩阵的行方向和列方向上以均匀的间隔设置，并且光电二极管1的位置和对应的微透镜2彼此匹配。因此，图像的入射光聚焦在光电二极管1的中央部分上。但是，在图15的常规固态图像捕获设备100A中，微透镜2A以均匀的间隔设置在以不均匀的间隔设置的光电二极管1A上方。因此，在平面图中，光电二极管1A的位置与对应的微透镜2A彼此不匹配，并且入射到每一个微透镜2A上的图像光线没有入射到每一个相应光电二极管1A的中央部分上。从而出现下面的问题。

首先，检查光接收灵敏度。一般来说，从微透镜入射并且然后聚焦在CCD传感器或者CMOS传感器上的图像光线包括和F数值一致的倾斜入射光。当微透镜的曲率不是恒定值时，图像光线不会聚焦在一点上。甚至当图像光线从正上方入射时，图像光线也以一定的分散度聚焦。由于这一原因，要入射到光电二极管上的图像光线不聚焦在一点上，但分布在具有一定分散度的某一点的中心附近。同样，已经认识到，如果从正上方入射的图像光线尽可能多地聚焦在光电二极管的中央部分，则可以获得较好的光接收灵敏度。出于上述原因，在图15所示的常规的固态图像捕获设备100A中，和图14示出的常规的固态图像捕获设备100相比，关于包括倾斜入射光在内的图像光线的光接收灵敏度进一步降低。

第二，对亮度遮蔽进行研究。亮度遮蔽是CCD传感器或者CMOS传感器的芯片***(光接收区域的边缘部分)的光接收灵敏度和CCD传感器或者CMOS传感器的芯片中心(光接收区域的中心部分)的光接收灵敏度之间的比值。一般来说，从微透镜入射到CCD传感器或者CMOS传感器上的图像光线的入射角(关于垂直于基板表面的线的角度)从芯片的中心位置朝向***位置呈增加趋势(从垂直线更加倾斜)。将从CCD传感器或者CMOS传感器侧观察到的到微透镜的距离称为出射光瞳位置。图像光线入射到CCD传感器或者CMOS传感器的芯片***部分上的入射角根据出射光瞳位置而改变。芯片***部分上的倾斜入射光聚焦在每一像素的光电二极管1A的不同位置上，如图16所示。同样，还难以改善每一像素在同一时间的亮度遮蔽特性。其结果是，产生以下问题，即亮度遮蔽特性劣化，且每一像素中的亮度遮蔽特性各不相同。

为了解决上述问题，如上所述，在参考文件1公开的另一常规的固态图像捕获设备100B中，为两个像素设置一个共用的凸球面透明部分13，在共用的凸球面透明部分13上形成两个微透镜2B，以改变光线聚焦方向，并且光线入射到每一光电二极管1B的中央部分上，如图17所示。

但是，在图17示出的另一常规固态图像捕获设备100B中，在凸球面透明部分3上形成两个微透镜2B。同样，另一常规固态图像捕获设备100B也存在下面要说明的问题。首先，微透镜的表面在生产该微透镜时是凹凸形的。同样存在难以处理微透镜2B的问题。第二，凸球面透明部分3和微透镜2B的位置必须校正。因此，必须以高精度控制校正。第三，从对应的微透镜2B入射到光电二极管1B上的光线的角度取决于凸球面透明部分3的形状。从而存在难以使要入射的图像光线和相邻光电二极管1B的位置保持高度一致。

另一方面，在参考文件2公开的另一常规固态图像捕获设备中，光电二极管以均匀的间隔设置，光电二极管的中央部分和对应的微透镜的光轴最初就彼此匹配。为了消除微透镜之间的间隙引起的光无效区域，微透镜的***部分被延伸，并且相邻的微透镜彼此连接。参考文件2的先决条件技术、技术理念和结构完全不同于本发明，这将在后面进行说明。在本发明中，使两个微透镜向内且减小它们之间的距离，以使两个微透镜彼此连接，使得当一个输出放大器被两个光电二极管共用时，两个微透镜中每一个的光轴和两个光电二极管中每一个的中心位置相匹配，且为了减小像素单元的尺寸，每一像素单元中光电二极管的位置根据顺序而不相同，如图15-17所示。

本发明意在解决上面所述的常规问题。本发明的目标是提供一种固态图像捕获设备，其能够防止包括倾斜入射光在内的图像光线的灵敏度降低，能够防止亮度遮蔽特性的均匀性降低，还能够使图像光线和光电二极管的位置保持高度一致地入射且容易加工；还提供一种制造该固态图像捕获设备的方法，以及一种在图像捕获部件中利用该固态图像捕获设备的电子信息设备。

本发明的固态图像捕获设备包括：多个光接收部件，它们被设置成使它们在每一个像素单元中的位置根据顺序而不相同；微透镜，设置在多个光接收部件上方以多个光接收部件对应，其中这些微透镜中的一些或者所有相邻微透镜彼此靠近，以使它们各自的***部分重叠，且这些微透镜被形成为具有重叠的透镜部分被切掉的透镜的形状，以使微透镜彼此相邻，使入射到每一微透镜上的光线聚焦在对应的光接收部分的相同位置上，从而实现上面所述的目标。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，相邻的微透镜形成为使得微透镜的***部分的至少一部分和相邻的微透镜重叠。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，相邻的微透镜形成为使得具有重叠的透镜部分被切掉的透镜形状的相邻的微透镜被布置成彼此接触。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，相邻的微透镜形成为以使具有重叠的透镜部分被切掉的透镜形状的相邻的微透镜被布置成彼此以预定间隙远离。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，微透镜的位置根据各个光接收部件之间的间隙而不同。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，设置光接收部件和微透镜，以使每一个两像素单元中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，设置光接收部件和微透镜，以使每一个N像素单元(N是大于或者等于3的整数)中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且在每一个四像素单元中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同，四个光接收元件中的两个和四个微透镜中对应的两个设置在行方向，光接收元件和微透镜的各自中的另两个设置在列方向上。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且在每一个K像素单元(K＝I×J)中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同，I个像素(I是大于或者等于2的整数)设置在行方向，J个像素(J是大于或者等于2的整数)设置在列方向上。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，设置光接收部件和微透镜，以使每一个两像素单元中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同，每一个两像素单元中，两个微透镜设置在两个相邻的光接收部件的上方，从而和两个相邻的光接收部件对应，并且两个微透镜重叠或者彼此接触。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且每一个两像素单元中相邻微透镜的位置在行方向和列方向上根据顺序而不同。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，设置光接收部件和微透镜，以使每一个N像素单元(N是大于或者等于3的整数)中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同，每一个N像素单元(N是大于或者等于3的整数)中的N个微透镜设置在N个相邻的光接收部件的上方，从而和N个相邻的光接收部件相对应，并且N个微透镜重叠或者彼此接触。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且每一个N像素单元(N是大于或者等于3的整数)中相邻微透镜的位置在行方向和列方向上根据顺序而不同。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且在每一个四像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同，四个光接收元件中的两个和四个微透镜中对应的两个设置在行方向，光接收元件和微透镜的各自中的另两个设置在列方向上，且每一个四像素单元中四个微透镜设置在四个相邻的光接收元件的上方，从而和四个相邻的光接收元件对应，四个微透镜重叠或者彼此接触。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且在每一个K像素单元(K＝I×J)中微透镜的位置根据顺序而不同，I个像素(I是大于或者等于2的整数)设置在行方向，J个像素(J是大于或者等于2的整数)设置在列方向上，且每一个K像素单元中的微透镜设置在相邻的光接收元件的上方，从而和相邻的光接收元件对应，微透镜重叠或者彼此接触。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，微透镜的平面图形状为圆形、近似圆形或者椭圆形，其曲率是恒定值。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，形成微透镜的***部分，以使其重叠或者在两个方向上，即两个横向上或者两个纵向上和相邻微透镜接触，或者在四个方向上，即两个横向和两个纵向上和相邻微透镜接触。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，形成设置在各个光接收部件上方的微透镜，使其在相邻光接收部件彼此靠近的位置上彼此大部分重叠，且形成设置在各个光接收部件上方的微透镜，使其在相邻光接收部件彼此远离的位置上彼此小部分重叠。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，每一像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同，且光接收部件和各个微透镜之间的相对位置从芯片中心朝向芯片***部分偏移，以使光线聚焦在每一个光接收部件上。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，每一个光接收部件上聚焦光线的位置是每一个光接收部件的中央部分。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，每一个光接收部件上聚焦光线的位置是该光接收部件上的预定位置范围，其在每一像素中显示出了相同的亮度特性。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，每一个光接收部件上聚焦光线的位置是每一个光接收部件上的相同位置。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，每一个光接收部件上聚焦光线的位置是每一个光接收部件上的中央部分。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，光接收部件是用于执行光线的光电转换的光电转换部件。

优选本发明的固态图像捕获设备是CCD图像传感器或者CMOS图像传感器。

优选在本发明的固态图像捕获设备中，一个输出放大器由每一组预定数量的光接收部件共用。

本发明的固态图像捕获设备制造方法用于生产本发明的固态图像捕获设备，包括以下步骤：形成微透镜的第一步骤，所述微透镜在多个微透镜中并不彼此接触；形成微透镜的第二步骤，在还没有形成的多个微透镜中，所述微透镜在行方向和列方向中的至少一个方向上并不相互接触，使得它们和先形成的相邻微透镜重叠或者接触，其中重复第二步骤，直到在前述多个还没有形成的微透镜中不存在未形成的微透镜，从而实现上面所述的目标。

本发明的固态图像捕获设备制造方法用于生产本发明的固态图像捕获设备，包括以下步骤：形成具有重叠的透镜部分在行方向和列方向中的至少一个方向上被切掉的透镜形状的相邻的多个微透镜，从而彼此接触或者彼此以预定间距隔开，以实现上面所述的目标。

提供一种本发明的电子信息设备，其利用本发明的固态图像捕获设备作为图像捕获部件，从而实现上面所述的目标。

下文中，将对具有上述结构的本发明的功能进行说明。

根据本发明，形成多个微透镜，使设置在各个光接收部件上方的微透镜的圆周部分的至少一部分重叠或者和相邻微透镜接触。每一像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同。在每一个像素单元中相邻光接收部件的位置根据顺序而不同的固态图像捕获设备中，设置在各个光接收部件上方的每一像素单元中微透镜的位置根据在设置每一像素单元中的光接收部件的位置的方向上的顺序而不同。这样，入射到每一微透镜上的光线入射在对应的光接收部件的相同位置上(例如，中央部分或者中心)。因此，可以改善光接收灵敏度和亮度遮蔽特性，也可以改善亮度遮蔽特性的均匀度。

通过以多个步骤形成微透镜，可以分别在最佳位置上容易地设置微透镜，同时保持微透镜的质量，且考虑了每一个发光二极管的位置、光接收灵敏度和亮度遮蔽特性。

如上所述，根据本发明，在每一像素单元中相邻光接收元件的位置根据顺序而不同的固态图像捕获设备中，在每一像素单元中光接收元件的位置根据顺序而不同的方向上，每一个像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同。这样，可以改善每一像素中的光接收灵敏度，还可以改善每一像素中的亮度遮蔽特性。此外，图像光线能够入射到每一光接收部件上的近似相同位置上。因此，可以使在每一个像素单元中根据顺序而具有不同位置的多个像素中的亮度遮蔽特性均匀。

附图说明

图1是示出本发明实施例1的固态图像捕获设备的像素部分的示例性基本结构的平面图。

图2是示意性示出沿图1中的线A-A′切割后的部分的纵向横截面图。

图3是示意性示出从倾斜方向入射到图1中的固态图像捕获设备的芯片***上的光线的光聚焦特性的纵向横截面图。

图4A是用于说明实施例1的固态图像捕获设备的制造方法中的制造步骤(1)的局部平面图。

图4B是用于说明实施例1的固态图像捕获设备的制造方法中的制造步骤(2)的局部平面图。

图5是示出本发明实施例2的固态图像捕获设备的像素部分的示例性基本结构的平面图。

图6是示意性示出沿图5中的线B-B′切割后的部分的纵向横截面图。

图7A是用于说明实施例2的固态图像捕获设备的制造方法中的制造步骤(1)的局部图。

图7B是用于说明实施例2的固态图像捕获设备的制造方法中的制造步骤(2)的局部图。

图8是示出本发明实施例3的固态图像捕获设备的像素部分的示例性基本结构的平面图。

图9是用于说明实施例3的固态图像捕获设备的制造方法中的制造步骤的局部平面图。

图10是示出本发明实施例4的固态图像捕获设备的像素部分的示例性基本结构的平面图。

图11是示出本发明实施例5的固态图像捕获设备的像素部分的示例性基本结构的平面图。

图12是用于说明实施例5的固态图像捕获设备的制造方法中的制造步骤的局部平面图。

图13是用于说明实施例5的固态图像捕获设备的另一制造方法中的制造步骤的局部平面图。

图14是示出常规固态图像捕获设备的像素部分的示例性基本结构的纵向横截面图。

图15是示出另一常规固态图像捕获设备的像素部分的示例性基本结构的纵向横截面图。

图16是示意性示出从倾斜方向入射到图15中的固态图像捕获设备上的光线的光聚焦特性的纵向横截面图。

图17是示意性示出参考文件1公开的另一常规固态图像捕获设备的像素部分的示例性基本结构的纵向横截面图。

10，20，30，40，50，50A    固态图像捕获设备

11，21，31，41，51         光电二极管

12，22，32，42A，42B，52   微透镜

12a，22a，32a，42Aa，52a   第一微透镜

12b，22b 32b，42Ab，52b    第二微透镜

32c，42Ba，52c  第三微透镜

32d，42Bb，52d  第四微透镜

具体实施方式

下面参考附图对本发明的实施例1-5的固态图像捕获设备进行详细说明。

(实施例1)

图1是示出本发明实施例1的固态图像捕获设备10的像素部分的示例性基本结构的平面图。图2是示意性示出沿图1中的线A-A′切割后的部分的纵向横截面图。

在图1和图2中，实施例1的固态图像捕获设备10包括：作为多个光接收元件设置的多个光电二极管11，其在每一个像素中的位置根据顺序而不同；设置在多个光电二极管11上方以便和该多个光电二极管11对应的多个微透镜12。当多个微透镜12中的一些或者所有相邻微透镜12彼此靠近，使得微透镜12的***部分重叠时，形成具有重叠的透镜部分被直接切割掉的透镜形状的多个微透镜12，使得该多个微透镜12彼此相邻，使得入射到每一个微透镜12上的图像光线聚焦在对应的光电二极管11的相同位置上。

一个微透镜12设置在构成横向上的两个像素的光电二极管11上方以便和该光电二极管11对应。该一个微透镜12包括在平面图中在横向上分别和两个相邻的光电二极管11对应的两个微透镜12a和12b。每一个光电二极管11的中心位置C1被设置成和相应的两个微透镜12a和12b中的每一个的光轴C2匹配。

例如，在CMOS图像传感器中，当一个输出放大器被多个光电二极管(此处是两个光电二极管)共用时，相邻的光电二极管可以不以相等的间隔设置。在实施例1中，行方向(水平方向)上相邻光电二极管11中每一个的位置不是相等的，而是在每一个像素中是各不相同的，并且在每一个两像素单元中的光电二极管11的位置根据顺序而不同。

形成设置在构成像素的各个光电二极管11上方的两个微透镜12，使其在两个相邻的光电二极管11靠近的位置上彼此重叠，使得微透镜12设置在光电二极管11的正上方以便和该光电二极管11对应。这样，在每一个像素单元中的光电二极管11的位置根据顺序(行方向)而不同(或者在每一个两像素单元中微透镜12的位置根据顺序而不同)的方向上，微透镜12在两个像素为每一组中以相等的间隔设置。换言之，每一两像素单元中两个微透镜12之间的间隔不同于两像素单元中两个微透镜12分为的一组和两像素单元中两个微透镜12分为的另一组之间的间隔。两像素单元中两个微透镜12分为的一组和两像素单元中两个微透镜12分为的另一组之间的间隔要大于两像素单元中两个微透镜12之间的间隔。

下文中，对具有上述结构的实施例1的固态图像捕获设备10的特征进行说明。

首先，参考图2对下述情形进行说明，即图像光线从微透镜12的正上方入射到光接收区域的中央部分。如图2所示，在固态图像捕获设备10中，在芯片的中央部分(光接收区域的中心部分)，从正上方入射到每一个微透镜12上的图像光线聚焦在对应的一个光电二极管11的中央部分上。如上所述，光线能够被微透镜12聚焦在光电二极管11的中央部分。因此，可以获得具有优秀的光接收灵敏度和亮度遮蔽特性的固态图像捕获设备10。

接下来，参考图3对下述情形进行说明，即图像光线相对于微透镜12从倾斜方向入射到光接收区域的***部分上。

图3是示意性示出从倾斜方向入射到图1中的固态图像捕获设备的芯片***上(光接收区域的边缘部分)的光线的光聚焦特性的纵向横截面图。

在固态图像捕获设备10的芯片***，当倾斜的光线入射到微透镜12上时，在图16示出的常规固态图像捕获设备100A中，每个像素中光电二极管上的光聚焦位置是不相同的。相比之下，在实施例1的固态图像捕获设备10中，如图3所示，光线能够聚焦到基本相同的位置上(例如，中央部分或者中心)。因此，不会像常规固态图像捕获设备100A那样，产生每个像素中的亮度遮蔽特性各不相同的问题。因此在每个像素中，在光接收区域的中央部分和***部分能够获得相同的亮度遮蔽特性。

下面参考图4A和图4B说明实施例1的固态图像捕获设备10的制造方法的例子。

图4A和图4B都是用于说明实施例1的固态图像捕获设备10的制造方法的局部平面图。

首先，如图4A所示，在二维地形成了多个光电二极管11的基板上，通过光刻法等设置透镜材料，使得和在每一个像素单元中根据顺序而具有不同位置的两个光电二极管11中的一个相对应。对透镜材料执行热处理，在每隔一个光电二极管11上方形成具有预定透镜形状(该形状通过切割球体的一部分或者近似球体的一部分而得到)的第一微透镜12a和第二微透镜12b，且在每一个微透镜之间没有接触。换言之，被粗线包围的第一微透镜12a和第二微透镜12b以棋盘格状图案在行方向和列方向上在每隔一个光电二极管11上方形成。

接下来，如图4B所示，通过光刻法等设置透镜材料，使其和在每一个像素单元中根据顺序而具有不同位置的两个光电二极管11中的另一个光电二极管(其上方没有形成第一微透镜12a和第二微透镜12b的光电二极管11)相对应。对透镜材料执行热处理，形成具有预定透镜形状(该形状通过切割球体的一部分或者近似球体的一部分而得到)的第一微透镜12a和第二微透镜12b，从而和与对应的第一微透镜12a和第二微透镜12b成对形成的、相应事先形成的第二微透镜12b和第一微透镜12a的一侧重叠。

常规的，当微透镜彼此重叠且附着时，在一些情况下，透镜在被硬化后被彼此拉开，从而导致透镜表面变形，由于产生内部应力而破裂，或者透镜不能用的情况。这样，在实施例1中，形成和硬化要被重叠的多个微透镜12之一，然后形成和硬化要被重叠的另一个微透镜12。从而通过分两步单独形成微透镜12(第一微透镜12a和第二微透镜12b)，解决了上述问题。因此，即使当多个微透镜12中的一个和另一个重叠时，可以使第一微透镜12a和第二微透镜12b的位置以任意方式成对地彼此靠近。如上所述，可以减小微透镜12之间的位置间隙，且可以任意方式设置它们的位置。因此，例如，考虑到每一光电二极管11的位置、光接收灵敏度和遮蔽特性，能够将微透镜12很容易地分别设置在最佳位置，从而使每一个光电二极管11的中心位置C1和每一个相应微透镜12的光轴C2相匹配。

(实施例2)

实施例2将说明下述情况，即平面图中实施例1的第一微透镜2a和第二微透镜2b是圆形的(或者近似圆形或者椭圆形)，且曲率不变。

图5是示出本发明实施例2的固态图像捕获设备20的像素部分的示例性基本结构的平面图。图6是示意性示出沿图5中的线B-B′切割后的部分的纵向横截面图。

在图5和图6给出的实施例2的固态图像捕获设备20中，微透镜12设置在构成像素的光电二极管21上方以便和光电二极管21对应。在每一个像素单元中，光电二极管21的位置根据顺序而不同。在平面图中，光电二极管21的中心位置C1和对应的微透镜22的光轴C2匹配。和实施例1的固态图像捕获设备10相比，固态图像捕获设备20中的微透镜22的曲率更加恒定。平面图中微透镜22的形状为圆形和部分球形。形成行方向(横向)上的两个相邻像素，使其彼此重叠。这里，每一个像素单元中光电二极管21的位置仅仅根据列方向(纵向)的顺序而不同。

形成设置在构成像素的各个光电二极管21上方的两个微透镜22，使其在相邻光电二极管21彼此靠近的位置上彼此大部分重叠，使得微透镜22设置在光电二极管21上方以便和光电二极管21对应。此外，形成位于相应光电二极管21上方的两个微透镜22，使其彼此在相邻光电二极管21彼此远离的位置上彼此小部分重叠。这样，在每一个两像素单元中微透镜22的位置根据顺序(行方向)而不同的方向上设置微透镜12。

因此，从正上方入射到每一个微透镜22上的图像光线聚焦在相应光电二极管21中的每一个的中心位置C1(中心部分)上，如图6所示。这样，光线能够聚焦在每个光电二极管21的中央部分上。因此，可以获得具有良好的光接收灵敏度和亮度遮蔽特性的固态图像捕获设备20。当倾斜光线入射到每一个微透镜22上时，和图3示出的实施例1的固态图像捕获设备10的情形相同，光线能够聚焦在芯片中央部分处在每一个光电二极管11上的近似相同位置上(例如，中央部分或者中心)。因此，在每一像素中可以获得相同的亮度遮蔽特性。

而且，微透镜22的曲率恒定。这样，可以将图像光线聚焦在一点上。因此，可以进一步改善光接收灵敏度。此外，这里，微透镜22的圆周部分在所有四个方向上(两个横向和两个纵向)彼此重叠，从而可以抑制间隙的存在。因此，可以进一步改善光接收灵敏度。

下文中，参考图7A和图7B详细说明实施例2的固态图像捕获设备20的制造方法的例子。

图7A和图7B是实施例2的固态图像捕获设备20的制造方法的步骤的局部视图。

首先，如图7所示，在以矩阵形成了多个光电二极管21的基板上，通过光刻法等设置透镜材料，使得和在每一个像素单元中根据顺序而具有不同位置的两个光电二极管21中的一个相对应。对透镜材料执行热处理，在每隔一个光电二极管21上方形成具有透镜形状的第一微透镜22a和第二微透镜22b，且在每一个微透镜之间没有接触。换言之，在平面图中具有部分球形形状的第一微透镜22a和第二微透镜22b(该形状通过切割球体的一部分而得到)以棋盘格状图案在行方向和列方向上形成在每隔一个光电二极管21上方。

接下来，如图7B所示，通过光刻法等设置透镜材料，使其和在每一个像素单元中根据顺序而具有不同位置的两个光电二极管21中的另一个光电二极管11对应。对透镜材料执行热处理，形成具有透镜形状的第一微透镜12a和第二微透镜12b，它们位于每隔一个光电二极管21上方，且它们没有相互附着。换言之，在平面图中具有部分球形形状的第一微透镜22a和第二微透镜22b(该形状通过切割球体的一部分而得到)形成在这样的光电二极管21上方：在该光电二极管21上还没有形成第一微透镜22a和第二微透镜22b，使得和相应的事先形成的第二微透镜22b和第一微透镜22a重叠。

常规的，如上所述，当微透镜彼此附着时，在一些情况下，透镜在被硬化后被彼此拉开，从而导致透镜表面变形，由于产生内部应力而破裂，或者透镜不能用的情况。这样，在实施例2中，形成和硬化要被重叠的多个微透镜22之一，然后形成和硬化要被重叠的另一个微透镜22。从而通过分两步单独形成微透镜22(第一微透镜22a和第二微透镜22b)解决了上述问题。因此，通过设置大的重叠部分和小的重叠部分，可以以任意方式设置第一微透镜22a和第二微透镜22b的位置。如上所述，能够以任意方式设置微透镜22的位置。因此，例如，考虑到每一光电二极管21的位置、光接收灵敏度和遮蔽特性，能够将微透镜22很容易地分别设置在最佳位置，从而使每一个光电二极管21的中心位置C1和相应的每一个微透镜22的光轴C2相匹配。

一般来说，入射到CCD传感器或者CMOS传感器上的图像光线的入射角从芯片的中心位置(光接收区域的中心部分)朝向***位置是增加的。因此，在CCD传感器或者CMOS传感器中，为了改善亮度遮避特性，采用的方法是，使光电二极管和相应的微透镜之间的相关位置从芯片的中心位置(光接收区域的中心部分)朝芯片的***位置偏离。事实上，即使在实施例1的固态图像捕获设备10和实施例2的固态图像捕获设备20中，当每一个像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同时，也可以使光电二极管和相应微透镜之间的相关位置从芯片的中心位置(光接收区域的中心部分)朝芯片的***位置按照顺序地偏离。

此外，实施例1和实施例2描述的固态图像捕获设备10和固态图像捕获设备20都具有下面的结构：即通过形成和光电二极管对应的微透镜，让图像光线聚焦在光电二极管的中央部分(每一个光电二极管21的中心位置C1和相应每一个微透镜22的光轴C2相匹配的结构)。这是为了将光线聚焦在每个光电二极管的中央部分。但是，光电二极管和相应微透镜之间的相关位置不是始终匹配的，尤其是在芯片的***部分处。事实上，光线仅仅必须聚焦在每一个光电二极管的同一位置上，并且不是必须一定要聚焦在每一个光电二极管的中央部分上。关于微透镜的曲率，当曲率尽可能地恒定时，光接收灵敏度会得到改善。但是，微透镜的曲率不是必须恒定。

而且，实施例1和实施例2说明了下述情形，其中分别在两步中形成微透镜。但是，本发明并不局限于此。可以在一个步骤中形成微透镜，使得微透镜的圆周部分的至少一部分和相邻的微透镜接触，并且每一个像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同。

而且，实施例1和实施例2说明了下述情形，其中在每一个两像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同。但是，本发明并不局限于此。本发明能够应用于下述情形：即每一个N像素单元(N是大于或者等于2的整数)中微透镜的位置根据顺序而不同。在这种情况下，能够以至少N个步骤形成微透镜，使相邻的微透镜彼此重叠。而且，可以在一个步骤中形成微透镜，使得微透镜的圆周部分的至少一部分和相邻的微透镜接触，并且每一个像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同。

而且，实施例1和实施例2说明了下述情形：其中在每个像素单元中微透镜的位置在行方向(水平方向)上根据顺序而不同。但是，本发明并不局限于此。仅仅在每一像素单元中相应光电二极管的位置根据顺序而不同的方向上，每个像素单元中微透镜的位置必须根据顺序而不同。在每一个像素单元中微透镜的位置可以仅仅在列方向(垂直方向)上根据顺序而不同。可供选择的是，在每一个像素单元中微透镜的位置可以在行方向(水平方向)和列方向(垂直方向)上都根据顺序而不同。

(实施例3)

实施例1和2说明了下述情形：即光电二极管11或者21被分组为两个像素，每一个两像素单元中光电二极管11或者21的位置仅仅在行方向(水平方向)上根据顺序而不同。实施例3对下述情形进行说明，其中光电二极管被分组为四个像素，在每一个四像素单元中微透镜的位置在行方向(水平方向)和列方向(垂直方向)上都根据顺序而不同。

图8是示出本发明实施例3的固态图像捕获设备30的像素部分的示例性基本结构的平面图。

在图8的实施例3的固态图像捕获设备30中，在横向和纵向上，在构成四个像素的四个光电二极管31上方设置一个微透镜32，以使其和四个光电二极管31对应。在平面图中，这一个微透镜32分别包括与四个光电二极管31对应的四个微透镜32a至32d。每一个光电二极管31的中心位置C1和芯片的中央部分处的相应每个微透镜32a至32d中的光轴位置C2匹配，且中心位置C1和光轴位置C2朝着芯片的***部分偏离，使得光线聚焦在每一个光电二极管31的预定位置上。

例如，在CMOS图像传感器中，当一个输出放大器被多个光电二极管共用时，相邻光电二极管的位置之间的间隔不是均匀的。在实施例3中，每一个相邻光电二极管31在行方向(水平方向)和列方向(垂直方向)上的位置在每一个像素中是不同的。在每一个两像素单元中，光电二极管31的位置在行方向和列方向上根据顺序而不同。在每一个四像素单元中，光电二极管31的位置根据顺序而设置。

换言之，设置在构成四个像素的相应光电二极管31上方的四个微透镜32a至32d被构造成为其在四个相邻光电二极管31彼此靠近的位置上以相同的数量和相应的微透镜32a至32d重叠，以将微透镜32形成在光电二极管31上方。这样，在四个像素单元中设置四个微透镜，其中四个微透镜中的两个设置在两像素单元中的行方向上，另两个设置在两像素单元中的列方向上。

因此，从正上方入射到每个微透镜32上的图像光线聚焦在芯片的中央部分的相应光电二极管31中的每一个上。这样，因为光线能够聚焦在每一个光电二极管31的中央部分上，所以可以获得具有良好的光接收灵敏度和亮度遮蔽特性的固态图像捕获设备30。此外，即使当倾斜的光线入射到芯片的***部分的微透镜32上，光线也能被每一个微透镜32聚焦到在相应的每个光电二极管31上的近似相同位置上(微透镜32和相应光电二极管31之间的相对位置根据微透镜32和相应光电二极管31是否位于芯片的中央部分或者***部分而偏移)，从而在每一像素中都可以获得相同的亮度遮蔽特性。

下文中，参考图9详细说明实施例3的固态图像捕获设备30的制造方法的一个例子。

图9是用于说明实施例3的固态图像捕获设备30的生产方法的局部平面图。

如图9所示，在四像素单元中的光电二极管31中，第一微透镜32a形成在顶部左边的光电二极管31上方，第二微透镜32b形成在顶部右边的光电二极管31上方，第三微透镜32c形成在底部左边的光电二极管31上方，第四微透镜32d形成在底部右边的光电二极管31上方。它们在四个步骤中按顺序形成，以便与各个微透镜32a至32d的一部分以相同的数量被重叠。

如上所述，通过在四个步骤中形成微透镜32a至32d，能够依照各个光电二极管31以任意方式设置第一微透镜32a、第二微透镜32b、第三微透镜32c和第四微透镜32d的位置。如上所述，因为微透镜32的位置(微透镜32a至32d)能够以任意方式设置，所以能够在考虑到每一个光电二极管31的位置、光接收灵敏度和遮蔽特性的情况下，例如分别将微透镜32(微透镜32a至32d)容易地设置在最佳位置，从而使每一个光电二极管31的中心位置C1和每一个相应的微透镜32a至32d的光轴C2相匹配。

(实施例4)

实施例3说明了下述情形，即光电二极管被分组为四个像素，在每一个四像素单元中光电二极管的位置在行方向(水平方向)和列方向(垂直方向)上都根据顺序而不同，并且设置微透镜32(微透镜32a至32d)以使其分别和四个光电二极管对应。实施例4将说明下述情形，即光电二极管被分组为四个像素，在每一个四像素单元中光电二极管的位置在行方向(水平方向)和列方向(垂直方向)上都根据顺序而不同，并且设置微透镜42A(微透镜32Aa和42Ab)和微透镜42B(微透镜32Ba和42Bb)，使它们在横向或者纵向上分别和每一组两个相邻光电二极管对应。

图10是示出本发明实施例4的固态图像捕获设备40的像素部分的示例性基本结构的平面图。

在图10的实施例4的固态图像捕获设备40中，在横向和纵向上构成四个像素的四个光电二极管41中，一个微透镜42A设置在纵向上的两个相邻光电二极管41上方，以便和两个相邻光电二极管41对应，在其下方，一个微透镜42B设置在横向上的两个相邻光电二极管41上方，以便和两个相邻光电二极管41对应。微透镜42A和42B分别包括两个微透镜42Aa和42Ab与两个微透镜42Ba和42Bb，它们分别和设置在平面图中横向上的两个光电二极管41对应。光电二极管和相应微透镜设置在例如最佳位置，在该位置上，光线聚焦在每一个光电二极管41的相同位置(如中央部分)上，使得每一个光电二极管41的中心位置C1与相应每一个微透镜42Aa、42Ab、42Ba和42Bb的光轴位置C2相匹配。

当制造具有上述结构的固态图像捕获设备40时，第一微透镜42Aa和第四微透镜42Bb、以及第三微透镜42Ba和第二微透镜42Ab在两个步骤中按顺序形成，如图10所示，使第二微透镜42Ab和第一微透镜42Aa重叠，第三微透镜42Ba和第四微透镜42Bb重叠。

在这种情况下，尽管微透镜42(第一微透镜42Aa至第四微透镜42Bb)的位置相对于每一个光电二极管41的位置在列方向上稍稍偏移，也可以将形成微透镜42(第一微透镜42Aa至第四微透镜42Bb)的步骤的数量减少到两步。

(实施例5)

实施例5说明下述情形，即实施例3中微透镜32a至32d在平面图中是圆形的(或者近似圆形或者椭圆形)，且曲率恒定。

图11是示出本发明实施例5的固态图像捕获设备50的像素部分的示例性基本结构的平面图。

在图11中的实施例5的固态图像捕获设备50中，微透镜52设置在构成四像素单元中构成像素的四个光电二极管51上方，以和四个光电二极管51对应。每一个四像素单元中光电二极管51的位置根据顺序而不同。例如，每一个光电二极管51的中心位置C1和相应每个微透镜52a至52d的光轴位置C2匹配，以使图像光线聚焦在平面图中每一个光电二极管51的预定位置(例如中央部分)。实施例5的固态图像捕获设备50中微透镜52a至52d的曲率要比实施例3的固态图像捕获设备30更恒定。在平面图中，微透镜52a至52d的形状是圆形的，是球体的一部分(该形状通过切割球体或者近似球体的一部分而获得，这里，一侧是透镜球面，也可以是两侧都为透镜球面)。形成在行方向(横向)和列方向(纵向)上的相邻微透镜，使它们彼此重叠。这里，每一像素单元中光电二极管51的位置根据行方向(横向)和列方向(纵向)上的顺序而不同。

四个微透镜52a至52d设置在构成像素的相应光电二极管51上方，以便在四个相邻光电二极管51彼此靠近的位置上彼此大部分重叠，从而使得微透镜52(微透镜52a至52d)设置在光电二极管51上方，以和光电二极管51对应。此外，形成设置在相应光电二极管51上方的四个微透镜52a至52d，以便使它们在四个相邻光电二极管51彼此远离的位置上在横向和纵向上彼此小部分重叠。这样，四像素单元中四个微透镜52a至52d根据顺序而设置，其中四个微透镜中的两个设置在行方向上，另外两个设置在列方向上。

因此，从正上方入射到微透镜52a至52d中每一个上的图像光线聚焦在相应每个光电二极管51的中央部分上。这样，光线聚焦在每个光电二极管51的中央部分上。因此，可以获得具有良好的光接收灵敏度和亮度遮蔽特性的固态图像捕获设备。当倾斜的光线入射到相应每个微透镜52a至52d上时，光线能够聚焦在每个光电二极管51的近似相同的位置上(例如中央部分)。因此，可以在每个像素中获得相同的亮度遮蔽特性。

而且，平面图中为圆形的微透镜52a至52d的曲率是恒定值。因此，可以将图像光线聚焦在一点上。从而可以改善光接收灵敏度。此外，这里，微透镜52a至52d的圆周部分在所有四个方向上(纵(列)向和横(行)向)彼此重叠。因此间隙的尺寸很小。在这种情况下，也可以进一步改善光接收灵敏度。

下文中，参考图12详细说明实施例5的固态图像捕获设备50的制造方法的一个例子。

如图12所示，第一微透镜52a、第二微透镜52b、第三微透镜52c和第四微透镜52d都具有部分球形的形状，且分四个步骤按顺序形成在相应光电二极管51上以彼此重叠。

以这种方式，通过在四个步骤中分别形成微透镜52a至52d，且提供相同数量的重叠部分(或者大的重叠部分和小的重叠部分)，可以以任意方式设置第一微透镜52a、第二微透镜52b、第三微透镜52c和第四微透镜52d的位置。如上所述，微透镜52a至52d的位置能够以任意方式设置。因此，能够在考虑到每一个光电二极管51的位置、光接收灵敏度和遮蔽特性的情况下，将微透镜52a至52d容易地设置在最佳位置。

如上所述，根据实施例1至5，形成设置在各个光电二极管上方的微透镜，使的微透镜的***部分和相应的相邻的微透镜重叠，并且每一个像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同。入射到每个微透镜上的图像光线入射到相应每个光电二极管的近似相同位置上(例如中央部分)。这样，在每一个像素单元中光电二极管的位置根据顺序而不同的固态图像捕获设备中，可以改善光接收灵敏度和亮度遮蔽特性。

在实施例5中，四个微透镜52a至52d被构造成彼此重叠。但是，分别形成第一微透镜52a和第四微透镜52d、以及第二微透镜52b和第三微透镜52c，使它们不相互重叠，如图13所示。在这种情况下，第一微透镜52a和第四微透镜52d、以及第二微透镜52b和第三微透镜52c在两个步骤中按顺序形成。在这种情况下，尽管这四个微透镜52a至52d中每一个的位置相对于相应每个光电二极管51的位置在列方向上稍微偏移，也可以将形成微透镜的步骤的数量减少到两步。

一般来说，从微透镜入射到CCD传感器或者CMOS传感器上的图像光线的入射角从芯片的中心位置(光接收区域的中心部分)朝着***位置是增加的。因此，在CCD传感器或者CMOS传感器中，为了改善亮度遮蔽特性，采用的方法是：使光电二极管和相应微透镜之间的相对位置从芯片的中心位置(光接收区域的中心部分)朝着芯片的***位置偏移。事实上，即使在实施例3的固态图像捕获设备30、实施例4的固态图像捕获设备40和实施例5的固态图像捕获设备50中，也可以使光电二极管和相应微透镜之间的相对位置从芯片的中心位置(光接收区域的中心部分)朝着芯片的***位置顺序地偏移，同时每一个像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同。

此外，实施例3至5已经说明了固态图像捕获设备30、固态图像捕获设备40和固态图像捕获设备50，它们都具有下述结构，即通过形成微透镜以使其和光电二极管对应，将图像光线聚焦在光电二极管的中央部分上(例如，使每一个光电二极管的中心位置C1和每一个微透镜的光轴位置C2匹配的结构)。这是为了让光线聚焦在每个光电二极管的预定位置(中央部分)。但是，光电二极管和相应微透镜之间的相对位置不会总是匹配的，特别是在芯片的***部分。事实上，光线仅仅是必须聚焦在每个光电二极管的相同位置上(中央部分附近的位置)，但不是必须聚焦在每个光电二极管的中央位置上。关于微透镜的曲率，当其曲率尽可能地保持恒定时，可以改善光接收灵敏度。但是，微透镜的曲率不是必须保持恒定不变。

而且，实施例3到5说明了下述情形，即分两步或四个步骤形成微透镜。但是，本发明并不局限于此。可以在一个步骤中形成四个微透镜，使微透镜的圆周部分的至少一部分和相邻微透镜接触，且每一像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同。

此外，实施例3到5说明了下述情形，即每一个四像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同，四个微透镜中的两个以两像素单元设置在行方向上，另外两个以两像素单元设置在列方向上。但是，本发明也能够应用于下述情形，即在每一个K像素单元(K＝I×J)中微透镜的位置根据顺序而不同，其中I(I是大于或者等于2的整数)个像素在行方向上，J(J是大于或者等于2的整数)个像素在列方向上。在这种情况下，可以用I个步骤、J个步骤或者K个步骤形成微透镜，使相邻的微透镜彼此重叠。而且，可以在一个步骤中形成微透镜，使微透镜的圆周部分的至少一部分和相邻微透镜接触，且每一像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同。

而且，实施例1至5还说明了下述情形，其中当微透镜中相邻的一些或者所有微透镜彼此靠近，使相应微透镜的***部分重叠时，设置具有重叠的透镜部分被切掉的透镜形状的微透镜以使它们彼此重叠，使入射到每一个微透镜上的光线聚焦在对应的光电二极管的相同位置上(中心部分)。事实上，理想的是，将光线聚焦在每个光电二极管的相同位置(中心部分)上。但是，有些情况是，由于制作工艺的限制，微透镜中的每一个不能形成在每个相应光电二极管上的相同位置的正上方。这样，光线聚焦范围包括每一个光电二极管上的相同位置和其附近的位置。换言之，光电二极管上聚焦光线的位置包括光电二极管上的预定位置范围，其在每个像素中显示出相同的亮度特性，并且在每个像素中不会显示不同的亮度遮蔽特性。在任何情况下，一些或者所有相邻微透镜彼此靠近，各个微透镜的***部分重叠，使得入射到每个微透镜上的光线不会从对应的光电二极管溢出，其仅仅聚焦在对应的光电二极管上。

而且，实施例1-5说明了下述情形，其中将本发明的固态图像捕获设备应用于CMOS图像传感器，且一个输出放大器由预定数量的光电二极管共用。但是，本发明并不局限于此。本发明的固态图像捕获设备还可以用于CCD图像传感器。

而且，实施例1-5没有作出具体说明。这里，将对具有利用实施例1-5的固态图像捕获设备10-50中的任何一个作为图像捕获部件的例如数码相机(例如数字摄像机、数字照相机)、图像输入照相机、图像输入设备(例如扫描仪、传真机和具有照相机的蜂窝电话)的电子信息设备进行说明。本发明的电子信息设备包括下述部件中的至少一个：存储装置(例如记录介质)，用于在对要记录的图像数据执行预定的信号处理之后，利用本发明实施例1-5的固态图像捕获设备10-50中的任何一个作为图像捕获部件，记录高质量的图像数据；显示装置(例如液晶显示装置)，用于在对要显示的图像数据执行预定的信号处理之后，在显示屏(例如液晶显示屏)上显示图像数据；通信装置(例如发送和接收装置)，用于在对要传递的图像数据执行预定的信号处理之后，传输这些图像数据；以及图像输出装置，用于打印和输出这些图像数据。

如上所述，本发明利用优选实施例1-5作为例子。但是，不应该仅仅基于上述实施例1-5来解释本发明。要理解的是，应该基于权利要求来解释本发明的范围，且本领域技术人员可以在本发明优选实施例1-5的详细说明的基础上，基于本发明的说明书和公知常识实施该技术的等价变换。此外，要理解在本说明书中引用的任何专利、任何专利申请和任何参考文件都应该以如在这里具体描述那样的方式包含在本说明书中。

工业实用性

根据本发明，在下述领域：固态图像捕获设备，其中每个像素单元中相邻光电转换部件的位置根据顺序而不同，以及来自物体的图像光线被每个光电转换部件进行光电转换，然后被图像拍摄；固态图像捕获设备的制造方法，利用固态图像捕获设备作为图像输入设备的电子信息设备(例如数字照相机(数码摄像机、数码相机等)、图像输入照相机、扫描仪、传真机、具有相机等的蜂窝电话)，在光电二极管的位置根据顺序而不同的方向上，每一个像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同。因此，可以改善每个像素中的灵敏度，也可以改善亮度遮蔽特性。因此，可以使光线入射到每个光电二极管的近似相同位置上。可以使每一个像素单元中其位置根据顺序而不同的像素上的亮度遮蔽特性均匀。通过以多个步骤形成微透镜，可以在考虑到每个光电二极管的位置、光接收灵敏度和亮度遮蔽特性的情况下，容易地将微透镜设置在最佳位置。此外，使微透镜的***部分的至少一部分和相邻微透镜接触，使每一像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同，可以减少形成微透镜的步骤的数量。

Claims (22)

1.一种制造固态图像捕获设备的方法，用于制造固态图像捕获设备，该方法包括以下步骤：

设置多个光接收部件使得其在每一像素单元中的位置根据顺序而不同；

在多个光接收部件的上方形成多个微透镜，以和该多个光接收部件对应；

其中在多个光接收部件的上方形成多个微透镜包括：

在多个光接收部件的上方形成第一多个微透镜的第一步骤，该第一多个微透镜并不彼此接触；

在多个光接收部件的上方形成另一多个微透镜的第二步骤，该另一多个微透镜并不彼此接触，使得在行方向和列方向中的至少一个方向上，对于该另一多个微透镜中的每个微透镜，该微透镜的***部分与事先形成的相邻微透镜的***部分重叠，其中重叠的***部分被切掉使得具有重叠的***部分的相邻微透镜彼此接触，

其中重复第二步骤，直到所述多个光接收部件的每个光接收部件具有设置在该光接收部件的上方的相应微透镜，

其中所述微透镜被形成为具有透镜的形状，使得入射到每一微透镜上的光线聚焦在对应的光接收部件的相同位置上。

2.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中微透镜的位置根据各个光接收部件之间的间隙而不同。

3.根据权利要求1或2的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件和微透镜被设置成使每一个两像素单元中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同。

4.根据权利要求1或2的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件和微透镜被设置成使每一个N像素单元中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同，其中N是大于或等于3的整数。

5.根据权利要求1或2的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且在每一个四像素单元中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同，其中四个光接收部件中的两个和四个微透镜中对应的两个设置在行方向，另外两个光接收部件和微透镜设置在列方向上。

6.根据权利要求1或2的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且在每一个K像素单元中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同，其中K＝I×J，I个像素设置在行方向，其中I是大于或等于2的整数，J个像素设置在列方向上，其中J是大于或等于2的整数。

7.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件和微透镜被设置成使每一个两像素单元中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同，每一个两像素单元中的两个微透镜设置在两个相邻的光接收部件的上方以便和两个相邻的光接收部件对应，并且两个微透镜彼此重叠或者彼此接触。

8.根据权利要求1或7的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且每一个两像素单元中相邻微透镜的位置在行方向和列方向之一上根据顺序而不同。

9.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件和微透镜被设置成使每一个N像素单元中光接收部件和微透镜的位置根据顺序而不同，其中N是大于或等于3的整数，每一个N像素单元中的N个微透镜设置在N个相邻的光接收部件的上方以便和N个相邻的光接收部件对应，其中N是大于或等于3的整数，并且N个微透镜彼此重叠或者彼此接触。

10.根据权利要求1或9的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且每一个N像素单元中相邻微透镜的位置在行方向和列方向之一上根据顺序而不同，其中N是大于或等于3的整数。

11.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且在每一个四像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同，四个光接收部件中的两个和四个微透镜中对应的两个设置在行方向，另外两个光接收部件和微透镜设置在列方向上，且每一个四像素单元中四个微透镜设置在四个相邻的光接收部件的上方以和该四个相邻的光接收部件对应，四个微透镜彼此重叠或者彼此接触。

12.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件和微透镜以矩阵设置，并且在每一个K像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同，其中K＝I×J，I个像素设置在行方向，其中I是大于或等于2的整数，J个像素设置在列方向上，其中J是大于或等于2的整数，且每一个K像素单元中的微透镜设置在相邻的光接收部件的上方以和该相邻的光接收部件对应，微透镜彼此重叠或者彼此接触。

13.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中微透镜的形状在平面图中为圆形、近似圆形或者椭圆形，其曲率是恒定值。

14.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中微透镜的***部分被形成为使其在两个方向上即两个横向上或者两个纵向上与其相邻微透镜重叠或接触。

15.根据权利要求14的制造固态图像捕获设备的方法，其中设置在相应光接收部件上方的具有重叠***部分的微透镜被形成为其在相邻的光接收部件彼此靠近的位置上彼此大部分重叠，且设置在相应光接收部件上方的具有重叠***部分的微透镜被形成为其在相邻的光接收部件彼此远离的位置上彼此小部分重叠。

16.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中每一像素单元中微透镜的位置根据顺序而不同，且在光接收部件和相应微透镜之间的相对位置从芯片的中心朝向芯片的***偏移，以使得光线聚焦在每一个光接收部件上。

17.根据权利要求1、15和16中任一项所述的制造固态图像捕获设备的方法，其中每一个光接收部件上聚焦光线的位置是该光接收部件上的预定位置范围，其在每一像素中显示出了相同的亮度特性。

18.根据权利要求1、15到17中任一项所述的制造固态图像捕获设备的方法，其中每一个光接收部件上聚焦光线的位置是每一个光接收部件上的相同位置。

19.根据权利要求1、15到18中任一项所述的制造固态图像捕获设备的方法，其中每一个光接收部件上聚焦光线的位置是每一个光接收部件上的中央部分。

20.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中光接收部件是用于执行对光线的光电转换的光电转换部件。

21.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中该固态图像捕获设备是CCD图像传感器或CMOS图像传感器。

22.根据权利要求1的制造固态图像捕获设备的方法，其中一个输出放大器由每一组预定数量的光接收部件共用。

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