CN105762164A - 基于外向s型导线的多层结构像元及图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像传感器技术领域，具体涉及基于外向S型导线的多层结构像元、像元阵列及图像传感器；其中，多层结构像元，包括衬底、微桥，微桥包括用于支撑微桥的第一层桥墩、设置桥墩上的桥面、以及第二层桥墩，其中，双层桥墩之间采用S型布线，并外设在相邻像元底部；桥面表面上有一感光层，用以吸收电磁波，感光层上表面包括一绝缘层，感光层表面上设有若干中空立体结构；本发明通过若干表面涂覆有石墨烯等新型材料的中空立体结构以及S型导线外设，不仅减少了信号在传输过程中的失真，而且在空间保持不变的情况下，增加了接收面积，提高了接收灵敏度，相对于常规像元来说，有效提升30%以上；而且本发明工艺简单，适用于大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器技术领域，具体涉及一种基于外向S型导线的多层结构像元及图像传感器。
背景技术
错位增像是应用于下一代图像传感器的新技术，采用错位增像的图像传感器，可广泛应用于近红外、可见光、紫外、X射线、微波、THZ、远红外等频谱，其核心优势是在相同物理空间、相同像元尺寸的前提下，分辨率大幅度提升。
现有技术中，材料涂覆的不好（厚度、均匀性）或者MEMS加工精度不好，都会造成指标下降。
因此，如果在此技术基础上，增加全新的立体结构，就可增加吸收面积，同时涂覆新的材料，有助于增加光电信号的接收强度，提高接收灵敏度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了基于外向S型导线的多层结构像元及图像传感器，通过双层桥墩之间S型导线外设，以及在现有感光层的基础上增加了若干表面涂覆有石墨烯等新型材料的中空立体结构，从而扩大了接触面积，增加了光电信号的接收强度，提高了接收灵敏度。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于外向S型导线的多层结构像元，包括用于读出电路的衬底（1）、与读出电路电连接的微桥（2），微桥（2）能够将电磁波辐射信号转换成电信号，微桥（2）包括用于支撑微桥的第一层桥墩（201）、设置在第一层桥墩上的桥面（202），其特征在于：所述微桥（2）还包括第二层桥墩（204），所述第一层桥墩（201）和第二层桥墩（204）之间采用“S”型布线（203），外设在相邻多层结构像元底部；所述桥面（202）表面有一感光层（4），用以吸收电磁波，感光层（4）上表面包括一层绝缘层，感光层表面上设有若干中空立体结构（5）。
优选地，所述中空立体结构（5）为若干中空规则形状或不规则形状的立体结构。
优选地，所述中空规则形状的立体结构为长方体或圆柱体。
优选地，所述中空立体结构（5）的表面填涂有采用纳米印刷工艺涂覆的石墨烯。
一种多层结构像元阵列，其特征在于：采用多个基于外向S型导线的多层结构像元重复错位排列组成。
一种基于错位增像的图像传感器，其特征在于：包括采用多个基于外向S型导线的多层结构像元重复错位排列组成的像元阵列，用于采集图像信号；ASIC电路，用于多层结构像元阵列采集图像信号，并将采集到的信号进行读取、处理、分析、输出。
本发明的有益效果在于：本发明通过独特的“S”型布线外设，减少了信号传输过程中的失真，同时在感光层的基础上，设置了若干表面上涂覆有石墨烯、黑金、有机导电膜等新型材料的中空立体结构，使得空间保持不变的情况下，扩大了电磁波的接收面积，提高了接收灵敏度，有效提升30%以上；而且本发明工艺简单，适用于大规模生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明多层结构像元立体示意图；
图2是本发明多层结构像元的俯视图；
图3是本发明多层结构像元的结构原理图；
图4是本发明的中空结构的长方体单个放大图;
图5是本发明的多层结构像元阵列局部俯视图；
图6是图5的仰视图；
图7是本发明中空结构为圆柱体的多层结构像元立体示意图；
其中，1：衬底；2：微桥：201：桥墩；202：桥面；203：S型导线；204：桥墩；3：电路层；4：感光层；5：中空立体结构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
当今，错位增像是应用于下一代图像传感器的新技术，其核心优势是在相同物理空间、相同像元尺寸的前提下，分辨率大幅度提升。如果此基础上，增加全新的立体结构，可以更好的增加吸收面积，通过涂覆新的材料，更能增加光电信号的接收强度，提高接收灵敏度。
现有技术中，一方面，材料涂覆的不好（厚度、均匀性）或者MEMS加工精度不好，都直接对指标造成影响，另一方面，传统的像元结构采用水平逐行排列，目前技术已非常成熟，要提高图像传感器分辨率和图像质量的方法一般有两种，第一是增大光学***焦距，但是这样则会造成整机设备的体积、质量、成本大大增加，且必须重新设计光学***，实施起来较为繁琐；第二是减小图像传感器像元尺寸，一般情况下，在光机***不变的情况下，如果减小像元尺寸，又会造成成像***MTF下降、信噪比降低，影响成像质量，基于此，本发明提供了一种基于错位增像的图像传感器多层结构像元。
如图1、图2、图3所示。基于外向S型导线的多层结构像元，包括用于读出电路的衬底1、与读出电路电连接的微桥2，微桥2能够将电磁波辐射信号转换成电信号，微桥2包括用于支撑微桥的第一层桥墩201、设置在第一层桥墩上的桥面202，微桥2还包括第二层桥墩204，第一层桥墩201和第二层桥墩204之间采用“S”型布线203，外设在相邻多层结构像元底部；桥面202表面有一感光层4，用以吸收电磁波，感光层4上表面包括一层绝缘层，感光层表面上设有若干中空立体结构5。
进一步地，中空立体结构为中空规则形状或不规则形状的立体结构。
更进一步地，中空规则形状的立体结构为长方体或圆柱体或圆锥体等规则形状的立体结构。
进一步地，中空立体结构5的表面填涂有采用纳米印刷工艺涂覆的石墨烯。
更进一步地，中空立体结构的表面还可填涂黑金、纳米涂层、有机光导电膜等其它新型材料。
进一步地，设在感光层表面上的可为实心结构的立体结构。
更进一步地，实心结构的立体结构为实心规则形状或不规则形状的立体结构。
更进一步地，实心规则形状的立体结构为长方体或圆柱体或圆锥体等规则形状的立体结构。
更进一步地，实心立体结构的表面填涂有采用纳米印刷工艺涂覆的石墨烯。
更进一步地，实心立体结构的表面还可填涂黑金、纳米涂层、有机光导电膜等其它新型材料。
根据以上的多层结构像元，发明人还提供了一种多层结构像元阵列，采用多个基于外向S型导线的多层结构像元重复错位排列组成。
根据以上的多层结构像元阵列，发明人还设计了一种基于错位增像技术的图像传感器，其特征在于：包括一个采用多个基于外向S型导线的多层结构像元重复错位排列组成的像元阵列，用于采集图像信号；ASIC电路，用于多层结构像元阵列采集图像信号，并将采集到的信号进行读取、处理、分析、输出。
图4是本发明的中空结构的长方体单个放大图；
图5是本发明的多层结构像元阵列局部俯视图；
图6是本发明的多层结构像元阵列局部仰视图；
图7是本发明中空结构为圆柱体的多层结构像元立体示意图；
在本发明中，通过独特的“S”型布线外设，使得信号在传输过程中减少了干扰，同时在感光层的基础上，设置了若干表面涂覆有石墨烯等新型材料材料的中空结构立体结构，使得接收灵敏度有了很大提高，数据表明，在空间保持不变的情况下，其接收灵敏度有效提升30%以上；而且本发明相对于常规技术（采用其它立体结构，一般情况下工艺复杂，易造成成品率下降）来说，工艺简单，可以大规模生产。
另外，通过多层结构像元重复错位排列组成的多层结构像元阵列以及基于此得到的错位增像的图像传感器，相比于传统技术的图像传感器，本发明所设计的图像传感器，在图像分辨率以及成像质量上都有了很大提高。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.基于外向S型导线的多层结构像元，包括用于读出电路的衬底（1）、与读出电路电连接的微桥（2），微桥（2）能够将电磁波辐射信号转换成电信号，微桥（2）包括用于支撑微桥的第一层桥墩（201）、设置在第一层桥墩上的桥面（202），其特征在于：所述微桥（2）还包括第二层桥墩（204），所述第一层桥墩（201）和第二层桥墩（204）之间采用“S”型布线（203），外设在相邻多层结构像元底部；所述桥面（202）表面有一感光层（4），用以吸收电磁波，感光层（4）上表面包括一层绝缘层，感光层表面上设有若干中空立体结构（5）。
2.如权利要求1所述的基于外向S型导线的多层结构像元，其特征在于：所述中空立体结构为中空规则形状或不规则形状的立体结构。
3.如权利要求2所述的基于外向S型导线的多层结构像元，其特征在于：所述中空规则形状的立体结构为长方体或圆柱体。
4.如权利要求1所述的基于外向S型导线的多层结构像元，其特征在于：所述中空立体结构（5）的表面填涂有采用纳米印刷工艺涂覆的石墨烯。
5.一种多层结构像元阵列，其特征在于：采用多个如权利要求1-4任一项所述的基于外向S型导线的多层结构像元重复错位排列组成。
6.一种基于错位增像的图像传感器，其特征在于：包括如权利要求5所述的多层结构像元阵列，用于采集图像信号；ASIC电路，用于多层结构像元阵列采集图像信号，并将采集到的信号进行读取、处理、分析、输出。
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