CN106469740A - 红外图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例涉及一种图像传感器，包括：衬底、多个可见光光敏器件、红外光敏器件、多个滤色器、红外带通滤波器、微透镜层和红外滤波器层。多个可见光光敏器件和红外光敏器件设置在衬底中，其中，多个可见光光敏器件和红外光敏器件布置为阵列。分别设置多个滤色器以覆盖多个可见光光敏器件。另外，设置红外带通滤波器以覆盖红外光敏器件。此外，微透镜层设置在多个滤色器和红外带通滤波器上。设置红外滤波器层以覆盖多个可见光光敏器件。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及半导体领域，更具体地，涉及红外图像传感器。
背景技术
通常操作图像传感器以感测光。通常，图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器，它们广泛用于各种应用中，诸如数字静物摄影机(DSC)、手机摄像头、数字视频(DV)和数字视频录像机(DVR)应用。这些图像传感器吸收光并且将感测的光转换为数字数据或电信号。
当包括诸如手机摄像头的图像传感器的电子产品的趋势是朝着越来越紧凑的设计发展时，需要按比例缩小手机摄像头的摄像头模块。然而，随着手机的厚度持续缩小，为紧凑的手机摄像头生产具有期望的厚度的摄像头模块越来越难。
因此，虽然传统的图像传感器通常已经能够满足特定的目的，但是它们不是在每个方面都完全令人满意。
发明内容
本发明的实施例提供了一种图像传感器，包括：衬底；多个可见光光敏器件，设置在所述衬底中；红外光敏器件，设置在所述衬底中，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；多个滤色器，分别设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；红外带通滤波器，设置为覆盖所述红外光敏器件；微透镜层，设置在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上；以及红外滤波器层，设置为覆盖所述多个可见光光敏器件。
本发明的实施例还提供了一种用于制造图像传感器的方法，包括：提供衬底；在所述衬底中形成多个可见光光敏器件；在所述衬底中形成红外光敏器件，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；形成多个滤色器以分别覆盖所述多个可见光光敏器件；形成红外带通滤波器以覆盖所述红外光敏器件；在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上形成微透镜层；以及形成红外滤波器层以覆盖所述多个可见光光敏器件。
本发明的实施例还提供了一种图像传感器，包括：衬底；多个可见光光敏器件，设置在所述衬底中；红外光敏器件，设置在所述衬底中，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；多个滤色器，分别设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；红外带通滤波器，设置为覆盖所述红外光敏器件；微透镜层，设置在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上；红外滤波器层，设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；透明层，设置为覆盖所述红外光敏器件；以及光导，设置在所述红外滤波器层和所述透明层之间，其中，所述光导具有比所述红外滤波器层和所述透明层小的折射率。
附图说明
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。
图1至图5是根据一些实施例的图像传感器的示意性截面图。
图6是根据一些实施例的用于制造图像传感器的方法的流程图。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成附加的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。
本文中使用的术语仅用于描述具体实施例，其不用于限制附加的权利要求。例如，除非限定，否则单数形式的术语“一”或“该”也可以表示复数形式。诸如“第一”和“第二”的术语被用于描述各个器件、面积和层等，但这些术语仅用于区分一个设备、一个面积或一个层与另一设备、另一面积或另一层。因此，在不背离要求保护的主题的精神的情况下，第一面积也可以称为第二面积，并且其余由此类推。而且，本发明可以在各个实例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简明和清楚的目的，而其本身并未指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个所列的相关联项目的任何以及所有的组合。
在摄影中，红外辐射(IR)需要从入射辐射筛出。通常，诸如摄像头模块的图像模块包括图像传感器和设置在图像传感器上方的透镜模块，其中，透镜模块包括覆盖图像传感器的红外滤波器元件以在入射辐射进入图像传感器之前从入射辐射中过滤掉IR。因此，图像传感器只能够接收可见辐射并且再现类似可视的图像(visual-like image)。然而，红外滤波器元件包括玻璃衬底和涂在玻璃衬底上的红外滤波器层，并且玻璃衬底太厚而不能减薄用于诸如手机摄像头的先进的电子应用的摄像头模块。
本发明的实施例涉及提供图像传感器和用于制造图像传感器的方法，其中，图像传感器包括：衬底；设置在衬底中的多个可见光光敏器件；设置在衬底中的红外光敏器件，其中，多个可见光光敏器件和红外光敏器件布置为阵列；多个滤色器，分别设置为覆盖多个可见光光敏器件；红外带通滤波器，设置为覆盖红外光敏器件；微透镜层，设置在多个滤色器和红外带通滤波器上；以及红外滤波器层，设置为覆盖多个可见光光敏器件。通过红外带通滤波器和对应的红外光敏器件，可以获得入射辐射的纯IR信号。此外，图像传感器包括嵌入式红外滤波器层，从而使得还可以获得纯可见光信号，并且可以消除通常的图像模块的红外滤波器元件的玻璃衬底，由此显著地减小图像模块的厚度，并且也可以避免图像耀斑消减。此外，图像传感器还可以包括设置在红外光敏器件和多个可见光光敏器件之间的光导(light guide，或称为“导光板”、“导光管”等)，所以增强了图像传感器的量子效率，并且可以更容易区分IR信号和可见光信号以实现更好的分辨率。
由于可以同时获得纯IR信号和纯可见光信号，所以可以消除通常的图像模块的红外滤波器元件的玻璃衬底，从而实现降低成本，并且可以显著地减小图像模块的厚度。此外，由于图像传感器还可以包括设置在红外光敏器件和多个可见光光敏器件之间的光导，所以增强了图像传感器的量子效率。
图1是根据一些实施例的图像传感器器件的示意性截面图。在一些实施例中，图像传感器100是可以操作用于感测入射辐射(未示出)的CMOS图像传感器器件。在一些实施例中，图像传感器100是电荷耦合器件(CCD)图像传感器。在一些实施例中，由于存在可见像素和IR像素两者，所以图像传感器100可以同时接收入射辐射的纯IR信号和可见光信号。此外，可以制造图像传感器100而没有附加的红外滤波器元件设置在图像传感器100上方。
根据一些实施例，图1至图5分别示出了诸如示例性图像传感器100、200、300、400和500的各种类型的图像传感器。在下文中详细描述这些图像传感器100、200、300、400和500。
如图1所示，在一些实施例中，示例性图像传感器100包括：衬底102；多个可见光光敏器件104a、104b和104c；红外光敏器件106；多个滤色器108a、108b和108c；红外带通滤波器110；微透镜层112；以及红外滤波器层116。衬底102可以是半导体衬底。衬底102可以由单晶半导体材料或化合物半导体材料形成。例如，衬底102是硅衬底。在一些实施例中，衬底102中可以包括碳、锗、镓、砷、氮、铟、磷等。
示例性图像传感器100可以由各个像素组成，并且每个像素都包括可见光光敏器件104a、104b和104c以及红外光敏器件106中的一个。可见光光敏器件104a、104b和104c以及红外光敏器件106可以感测辐射并且将辐射的光信号转换为电信号。在一些实施例中，示例性图像传感器100可以包括各个可见光光敏器件104a、各个可见光光敏器件104b和各个可见光光敏器件104c。在一些实施例中，图像传感器100还包括各个红外光敏器件106。可见光光敏器件104a、104b和104c以及红外光敏器件106设置在衬底102中并且布置为阵列(未示出)。可见光光敏器件104a、104b和104c的每一个都可以用于感测诸如红光、蓝光或绿光的一种可见光。例如，可见光光敏器件104a、104b和104c分别用于感测诸如红光、蓝光和绿光的不同种类的可见光。在一些示例性实例中，可见光光敏器件104a、104b和104c包括至少一个红光光敏器件、至少一个蓝光光敏器件和至少一个绿光光敏器件。此外，红外光敏器件106用于感测红外光。在一些实施例中，可见光光敏器件104a、104b和104c以及红外光敏器件106是光电二极管。
仍然参考图1，在一些示例性实例中，滤色器108a、108b、108c分别对应于多个可见光光敏器件104a、104b和104c并且设置为覆盖该多个可见光光敏器件。红外带通滤波器110对应于红外光敏器件106并且设置为覆盖该红外光敏器件。在一些实施例中，红外带通滤波器110可以包括具有小于1000埃的厚度的钛膜。在一些实施例中，红外带通滤波器110包括等离子体结构，并且等离子体结构可以由金属形成。
如图1所示，分别对应于可见光光敏器件104a、104b和104c定位滤色器108a、108b和108c。在一些实施例中，图像传感器100可以包括各个可见光光敏器件104a、各个可见光光敏器件104b、各个可见光光敏器件104c和各个红外光敏器件106，从而使得可见光光敏器件104a、104b和104c可以分别接收已经由滤色器108a、108b和108c过滤的辐射，并且红外光敏器件106可以接收已经由红外带通滤波器110过滤的辐射。
在一些示例性实例中，滤色器108a是红色滤色器，并且可见光光敏器件104a是用于接收由红色滤色器过滤的辐射的红光光敏器件。滤色器108b是蓝色滤色器，并且可见光光敏器件104b是用于接收由蓝色滤色器过滤的辐射的蓝光光敏器件。滤色器108c是绿色滤色器，并且可见光光敏器件104c是用于接收由一些绿色滤色器过滤的辐射的绿光光敏器件，并且红外光敏器件106接收由红外带通滤波器110过滤的辐射。
如图1所示，示例性微透镜层112设置在滤色器108a、108b和108c以及红外带通滤波器110上。在一些实例中，微透镜层112包括各个微透镜，并且微透镜的位置和面积分别对应于滤色器108a、108b和108c的位置和面积。通过微透镜聚集入射辐射，然后，相应地集中在滤色器108a、108b和108c上。
在一些实施例中，设置红外滤波器层116以覆盖多个可见光光敏器件。如图1所示，示例性红外滤波器层116可以共形地设置在微透镜层上，从而使得红外滤波器层116的顶面轮廓呈圆形。在一些示例性的实例中，红外滤波器层116的顶面轮廓基本上与微透镜层112的顶面轮廓相同，并且微透镜层112和红外滤波器层116一起形成双透镜结构。当示例性红外滤波器层116不共形地形成在微透镜层上时，图像传感器100中还可以包括光导(如图2至图5中所示，在下面详细的描述)。红外滤波器层116可以由红外截止滤光隔膜或IR截止滤光隔膜制成。在一些实施例中，只要允许波长在400纳米至800纳米之间的光线透射，并且基本上抑制波长在850纳米至1300纳米之间的光线透射，就不具体地限制红外滤波器层116的材料。在一些实施例中，红外滤波器116可以形成为包括一个或多个层的层叠结构。在一些实施例中，红外滤波器层116可以从入射辐射中过滤掉红外辐射，并且图像传感器100可以将没有红外辐射的入射辐射的光信号转换为可见像素处的数字数据或电信号，从而再现类似可视的图像。因此，可以制造采用图像传感器100的图像模块(未示出)而没有附加的红外滤波器元件设置在图像传感器100上方。
在一些实施例中，红外滤波器层116包括用于减少红外反射的吸收性红外滤波器结构(未示出)。吸收性红外滤波器结构可以由诸如五氧化二磷(P2O5)和氧化铜(CuO)的吸收性材料形成。在一些实施例中，红外滤波器层116包括反射性红外滤波器结构(未示出)。例如，反射性红外滤波器结构可以是多膜堆叠结构，并且多膜堆叠结构的膜在用于反射红外辐射的红外区域中具有不同的折射率。通过将红外滤波器层116集成至图像传感器100中，可以省略附加的红外滤波器元件。因此，红外滤波器元件的玻璃衬底可以从采用图像传感器100的透镜模块(未示出)去除以减小透镜模块的厚度，从而有效地减薄图像模块。因此，可以在诸如薄的移动电话的薄的电子器件中实施图像模块。
在各个实例中，如图1所示，图像传感器100可选地包括抗反射涂(ARC)层120，其中，抗反射涂层120直接设置在多个可见光光敏器件和红外光敏器件上。因此，抗反射涂层120位于衬底102与滤色器108a、108b和108c之间以及衬底102与红外带通滤波器110之间。通过抗反射涂层120，进入可见光光敏器件104a、104b和104c以及红外光敏器件106的辐射的量增加。
仍然参考图1，通过红外滤波器层116和红外带通滤波器110，可以同时获得纯IR电信号和可见光电信号，以有利于夜间能见度和避免阳光的干扰。因此，可以省略附加的红外滤波器元件，并且可以从采用图像传感器100的透镜模块去除拿持红外滤波器元件的玻璃衬底，以减小透镜模块的厚度，从而有效地减薄图像模块。因此，可以在诸如薄的移动电话的薄的电子器件中实施图像模块。
图2是根据一些实施例的图像传感器的示意性截面图，其中，用相同或相似的参考标号表示与之前实施例的组件和部件相似的组件和部件。如图2所示，在一些实施例中，示例性图像传感器200包括：衬底102；多个可见光光敏器件104a、104b和104c；红外光敏器件106；多个滤色器108a、108b和108c；红外带通滤波器110；微透镜层112；红外滤波器层116；光导114；以及透明层118。
参考图2，除了设置在微透镜层112上的红外滤波器层116具有基本平坦的顶面之外，该实施例与之前的实施例基本相同，并且图像传感器200还包括光导114和透明层118。更具体地，在一些实施例中，如图2所示，光导114设置在红外光敏器件106与多个可见光光敏器件104a、104b和104c之间。在一些实施例中，设置透明层118以覆盖红外光敏器件106。详细地，参考图2，该实施例的光导114插在红外滤波器层116和透明层118之间。在一些其他实施例中，本发明的光导还可以向下延伸至抗反射涂(ARC)层120，从而使得光导还插在滤色器108c和红外带通滤波器110之间(未示出)。根据本发明的一些实施例，只要材料可以提供具有比滤色器108a、108b和108c、红外滤波器层116、红外带通滤波器110和透明层118的折射率小的折射率的示例性光导114，就不具体地限制示例性光导114的材料。换言之，示例性光导114的折射率小于与之邻近的元件的折射率。不具体地限制示例性的透明层118的材料，并且该材料可以是本领域任何常规的透明光刻胶。关于该实施例的细节类似于先前描述的实施例的细节，在此不再赘述。
图3是根据一些实施例的图像传感器的示意性截面图，其中，用相同或相似的参考标号表示与之前实施例的组件和部件相似的组件和部件。如图3所示，在一些实施例中，示例性图像传感器300包括：衬底102；多个可见光光敏器件104a、104b和104c；红外光敏器件106；多个滤色器108a、108b和108c；红外带通滤波器110；微透镜层112；红外滤波器层116；以及光导114。
参考图3，除了红外滤波器层116设置在滤色器108a、108b和108c与微透镜层112之间之外，该实施例与之前参考图2的实施例基本相同，并且可以不采用透明层118。更具体地，在一些实施例中，如图3所示，光导114设置在红外光敏器件106和多个可见光光敏器件104a、104b和104c之间。详细地，参考图3，该实施例的光导114插在红外滤波器层116和红外带通滤波器110上的微透镜层112的一部分之间，并且还位于滤色器108c和红外带通滤波器110之间。根据本发明的一些实施例，如上所述，只要材料可以提供具有比滤色器108a、108b、108c、红外滤波器层116、红外带通滤波器110和透明层118的折射率小的折射率的示例性光导114，就不具体地限制示例性光导114的材料。换言之，示例性光导114的折射率小于与之邻近的元件的折射率。关于该实施例的细节类似于先前描述的实施例的细节，在此不再赘述。
图4是根据一些实施例的图像传感器的示意性截面图，其中，用相同或相似的参考标号表示与之前实施例的组件和部件相似的组件和部件。如图4所示，在一些实施例中，示例性图像传感器400包括：衬底102；多个可见光光敏器件104a、104b和104c；红外光敏器件106；多个滤色器108a、108b和108c；红外带通滤波器110；微透镜层112；红外滤波器层116；和光导114。
参考图4，除了红外滤波器层116设置在滤色器108a、108b和108c与可见光光敏器件104a、104b和104c之间之外，该实施例与之前的参考图3的实施例基本相同。更具体地，在一些实施例中，如图4所示，光导114设置在红外光敏器件106与多个可见光光敏器件104a、104b和104c之间。详细地，参考图4，该实施例的光导114插在红外滤波器层116和红外带通滤波器110之间，并且还在滤色器108c和红外带通滤波器110之间，并且还在滤色器108c和红外带通滤波器110上的微透镜层112的一部分之间。根据本发明的一些方面，如上所述，只要材料可以提供具有比滤色器108a、108b和108c、红外滤波器层116、红外带通滤波器110和透明层118的折射率小的折射率的示例性光导114，就不具体限制示例性光导114的材料。换言之，示例性光导114的折射率小于与之邻近的元件的折射率。关于该实施例的细节类似于先前描述的实施例的细节，在此不再赘述。
图5是根据一些实施例的图像传感器的示意性截面图，其中，用相同或相似的参考标号表示与之前实施例的组件和部件相似的组件和部件。如图5所示，在一些实施例中，示例性图像传感器400包括：衬底102；多个可见光光敏器件104a、104b和104c；红外光敏器件106；多个滤色器108a、108b和108c；红外带通滤波器110；微透镜层112；红外滤波器层116；光导114；和透明层118。
参考图5，除了光导114不仅插在红外滤波器层116和透明层118之间，而且在红外滤波器层116之上和微透镜层112的一部分下方延伸之外，该实施例与之前的参考图2的实施例基本相同。更具体地，光导114可以设置在红外带通滤波器110和红外带通滤波器110上的微透镜层112的一部分之间。根据本发明的一些实施例，如上所述，只要材料可以提供具有比滤色器108a、108b和108c、红外滤波器层116、红外带通滤波器110和透明层118的折射率小的折射率的示例性光导114，就不具体地限制示例性光导114的材料。换言之，示例性光导114的折射率小于与之邻近的元件的折射率。关于该实施例的细节类似于先前描述的实施例的细节，在此不再赘述。
图6是根据一些实施例的用于制造图像传感器的方法的流程图。方法600开始于步骤610，提供衬底102。在步骤620中，如图1至图5所示，各个可见光光敏器件104a、104b和104c和至少一个红外光敏器件106形成在衬底102中。衬底102可以由单晶半导体材料或化合物半导体材料形成。例如，衬底102中可以包括硅、碳、锗、镓、砷、氮、铟、磷等。
在步骤630中，如图1至图5所示，红外光敏器件106形成在衬底102中，其中，多个可见光光敏器件104a、104b和104c以及红外光敏器件106布置为阵列(未示出)。可见光光敏器件104a、104b和104c以及红外光敏器件106可以感测辐射并且将辐射的光信号转换为电信号。在一些实施例中，示例性图像传感器可以包括各个可见光光敏器件104a、各个可见光光敏器件104b和各个可见光光敏器件104c。在一些实施例中，如图1至图5所示，图像传感器包括各个红外光敏器件106。可见光光敏器件104a、104b和104c的每一个都可以用于感测诸如红光、蓝光或绿光的一种可见光。例如，可见光光敏器件104a、104b和104c分别用于感测诸如红光、蓝光和绿光的不同种类的可见光。在一些示例性实例中，可见光光敏器件104a、104b和104c包括至少一个红光光敏器件、至少一个蓝光光敏器件和至少一个绿光光敏器件。此外，红外光敏器件106用于感测红外光。在一些实施例中，可见光光敏器件104a、104b和104c以及红外光敏器件106是光电二极管。
在步骤640中，如图1至图5所示，滤色器108a、108b和108c分别对应于多个可见光光敏器件并且设置为覆盖该多个可见光光敏器件，并且在步骤650中，红外带通滤波器110对应于红外光敏器件106并且设置为覆盖该红外光敏器件。在一些实施例中，红外带通滤波器110可以包括具有小于1000埃的厚度的钛膜。在一些实施例中，红外带通滤波器110包括等离子体结构，并且等离子体结构可以由金属形成。
在一些示例性实例中，如图1至图5所示，分别对应于可见光光敏器件104a、104b和104c来定位滤色器108a、108b和108c。在一些实施例中，根据本发明的图像传感器可以包括各个可见光光敏器件104a、各个可见光光敏器件104b、各个可见光光敏器件104c和各个红外光敏器件106，从而使得可见光光敏器件104a、104b和104c可以分别接收已经由滤色器108a、108b、108c过滤的辐射，并且红外光敏器件106可以相应地接收已经由红外带通滤波器110过滤的辐射。
在一些示例性实例中，滤色器108a是红色滤色器，并且可见光光敏器件104a是用于接收由红色滤色器过滤的辐射的红光光敏器件。滤色器108b是蓝色滤色器，并且可见光光敏器件104b是用于接收由蓝色滤色器过滤的辐射的蓝光光敏器件。滤色器108c是绿色滤色器，并且可见光光敏器件104c是用于接收由一些绿色滤色器过滤的辐射的绿光光敏器件，并且红外光敏器件106接收由红外带通滤波器110顺序地过滤的辐射。
在步骤660中，如图1至图5所示，示例性微透镜层112设置在滤色器108a、108b和108c以及红外带通滤波器110上。在一些实例中，微透镜层包括各种微透镜，并且微透镜的位置和面积分别对应于滤色器108a、108b和108c的位置和面积。通过微透镜聚集入射辐射，并且然后，对应地集中在滤色器108a、108b和108c上。
在步骤670中，设置红外滤波器层116以覆盖多个可见光光敏器件。在一些实施例中，如图1所示，示例性红外滤波器层116可以共形地设置在微透镜层上，从而使得红外滤波器层116的顶面轮廓呈圆形。在一些示例性的实例中，红外滤波器层116的顶面轮廓与微透镜层112的顶面轮廓基本相同，并且微透镜层112和红外滤波器层116一起形成双透镜结构。当示例性红外滤波器层116不共形地设置在微透镜层上时，图像传感器中还可以包括光导(如图2至图5中所示)。红外滤波器层116可以由红外截止滤光隔膜或IR截止滤光隔膜制成。在一些实施例中，只要允许波长在400纳米至800纳米之间的光线透射，并且基本抑制波长在850纳米至1300纳米之间的光线透射，就不具体地限制红外滤波器层116的材料。在一些实施例中，红外滤波器116可以形成为包括一个或多个层的层叠结构。在一些实施例中，红外滤波器层116可以从入射辐射中过滤掉红外辐射，并且图像传感器100可以将没有红外辐射的入射辐射的光信号转换为可见像素处的数字数据或电信号，从而再现类似可视的图像。因此，可以制造采用图像传感器的图像模块(未示出)，而没有附加的红外滤波器元件设置在图像传感器上方。
在一些实施例中，可以在步骤660之前执行步骤670，从而获得如图1、图2和图5中所示的示例性图像传感器100、200和500。在一些实施例中，可以在步骤660之后执行步骤670，从而获得如图3中所示的示例性图像传感器300。而且，在一些实施例中，可以在步骤620之前执行步骤670，从而获得如图4中所示的示例性图像传感器400。
在一些实施例中，红外滤波器层116包括用于减少红外反射的吸收性红外滤波器结构(未示出)。吸收性红外滤波器结构可以由诸如五氧化二磷(P2O5)和氧化铜(CuO)的吸收性材料形成。在一些实施例中，红外滤波器层116包括反射性红外滤波器结构(未示出)。例如，反射性红外滤波器结构可以是多膜堆叠结构，并且多膜堆叠结构的膜在用于反射红外辐射的红外区域中具有不同的折射率。通过将红外滤波器层116集成至图像传感器100中，可以省略附加的红外滤波器元件。因此，可以从采用图像传感器100的透镜模块(未示出)去除红外滤波器元件的玻璃衬底，以减小透镜模块的厚度，从而有效地减薄图像模块。因此，可以在诸如薄的移动电话的薄的电子器件中实施图像模块。
在各个实例中，如图1至图5所示，图像传感器可选地包括抗反射涂(ARC)层120，其中，抗反射涂层120直接设置在多个可见光光敏器件和红外光敏器件上。因此，抗反射涂层120位于衬底102与滤色器108a、108b和108c之间以及还位于衬底102和红外带通滤波器110之间。通过抗反射涂层120，进入可见光光敏器件104a、104b和104c以及红外光敏器件106的辐射的量增加。
通过红外滤波器层116和红外带通滤波器110，可以同时获得纯IR电信号和可见光电信号，以有利于夜间能见度和避免阳光的干扰。因此，可以省略附加的红外滤波器元件，并且可以从采用图像传感器100的透镜模块去除拿持红外滤波器元件的玻璃衬底，以减小透镜模块的厚度，从而有效地减薄图像模块。因此，可以在诸如薄的移动电话的薄的电子器件中实施图像模块。
在一些实施例中，红外滤波器层116设置在微透镜层112上并且具有基本平坦的顶面，并且在步骤670之后，光导114可以形成在红外滤波器层上。这样，如图5所示，光导114设置在顶面上，并且邻近红外滤波器层116的侧面。然后，如图2至图4所示，可以可选择地去除红外滤波器层116的顶面上的光导114，而保留邻近红外滤波器层116的侧面的光导114。在一些其他实施例中，本发明的光导还可以向下延伸至抗反射涂(ARC)层120，从而使得光导还插在滤色器108c和红外带通滤波器110之间(未示出)。根据本发明的一些实施例，只要材料可以提供具有比滤色器108a、108b、108c、红外滤波器层116、红外带通滤波器110和透明层118的折射率小的折射率的示例性光导114，就不具体地限制示例性光导114的材料。换言之，示例性光导114的折射率小于与之邻近的元件的折射率。
在一些实施例中，如图2和图5所示，在形成光导114之后，还可以形成透明层118以覆盖红外光敏器件，从而使得光导114插在红外滤波器层116和透明层118之间。不具体地限制示例性的透明层118的材料，并且该材料可以是本领域的任何常规的透明光刻胶。
根据实施例，本发明公开了一种图像传感器。图像传感器包括衬底、多个可见光光敏器件、红外光敏器件、多个滤色器、红外带通滤波器、微透镜层和红外滤波器层。多个可见光光敏器件和红外光敏器件设置在衬底中，其中，多个可见光光敏器件和红外光敏器件布置为阵列。分别设置多个滤色器以覆盖多个可见光光敏器件。此外，设置红外带通滤波器以覆盖红外光敏器件。此外，微透镜层设置在多个滤色器和红外带通滤波器上。设置红外滤波器层以覆盖多个可见光光敏器件。
根据另一实施例，本发明公开了一种用于制造图像传感器的方法。在该方法中，多个可见光光敏器件和红外光敏器件形成在衬底中，其中，多个可见光光敏器件和红外光敏器件布置为阵列，并且形成每一个可见光光敏器件以感测红外光和一种可见光。形成多个滤色器以分别覆盖多个可见光光敏器件。此外，形成红外带通滤波器以覆盖红外光敏器件。此外，在多个滤色器和红外带通滤波器上形成微透镜层。形成红外滤波器层以覆盖多个可见光光敏器件。
根据又一实施例，本发明公开了一种图像传感器。图像传感器包括衬底、多个可见光光敏器件、红外光敏器件、多个滤色器、红外带通滤波器、微透镜层、红外滤波器层、透明层、光导。多个可见光光敏器件和红外光敏器件设置在衬底中，其中，多个可见光光敏器件和红外光敏器件布置为阵列。分别设置多个滤色器以覆盖多个可见光光敏器件。设置红外带通滤波器以覆盖红外光敏器件。此外，微透镜层设置在多个滤色器和红外带通滤波器上。此外，设置红外滤波器层以覆盖多个可见光光敏器件。设置透明层以覆盖红外光敏器件。光导设置在红外滤波器层和透明层之间，其中，光导的折射率小于红外滤波器层和透明层的折射率。图像传感器还包括抗反射涂(ARC)层，其中，抗反射涂层直接位于多个可见光光敏器件和红外光敏器件上。
本发明的实施例提供了一种图像传感器，包括：衬底；多个可见光光敏器件，设置在所述衬底中；红外光敏器件，设置在所述衬底中，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；多个滤色器，分别设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；红外带通滤波器，设置为覆盖所述红外光敏器件；微透镜层，设置在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上；以及红外滤波器层，设置为覆盖所述多个可见光光敏器件。
根据本发明的一个实施例，其中，所述红外滤波器层共形地设置在所述微透镜层上。
根据本发明的一个实施例，其中，所述红外滤波器层设置在所述微透镜层上并且具有基本平坦的顶面。
根据本发明的一个实施例，图像传感器还包括：光导，设置在所述红外光敏器件和所述多个可见光光敏器件之间。
根据本发明的一个实施例，其中，所述光导具有比所述滤色器和所述红外带通滤波器小的折射率。
根据本发明的一个实施例，其中，所述红外滤波器层设置在所述多个滤色器和所述微透镜层之间。
根据本发明的一个实施例，其中，所述红外滤波器层设置在所述多个滤色器和所述多个可见光光敏器件之间。
根据本发明的一个实施例，图像传感器还包括：抗反射涂层，直接设置在所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件上。
根据本发明的一个实施例，图像传感器还包括：透明层，对应设置在所述红外光敏器件上方。
根据本发明的一个实施例，图像传感器还包括：光导，设置在所述红外光敏器件和所述多个可见光光敏器件之间，其中，所述光导具有比所述滤色器和所述透明层小的折射率。
本发明的实施例还提供了一种用于制造图像传感器的方法，包括：提供衬底；在所述衬底中形成多个可见光光敏器件；在所述衬底中形成红外光敏器件，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；形成多个滤色器以分别覆盖所述多个可见光光敏器件；形成红外带通滤波器以覆盖所述红外光敏器件；在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上形成微透镜层；以及形成红外滤波器层以覆盖所述多个可见光光敏器件。
根据本发明的一个实施例，其中，所述红外滤波器层共形地形成在所述微透镜层上。
根据本发明的一个实施例，其中，所述红外滤波器层设置在所述微透镜层上并且具有基本平坦的顶面。
根据本发明的一个实施例，在形成所述红外滤波器层之后，方法还包括：在所述红外光敏器件和所述多个可见光光敏器件之间形成光导。
根据本发明的一个实施例，其中，所述光导具有比所述滤色器和所述红外带通滤波器小的折射率。
根据本发明的一个实施例，其中，在形成所述多个滤色器之前，形成所述红外滤波器层。
根据本发明的一个实施例，其中，在形成所述多个滤色器之后并且在形成所述微透镜层之前，形成所述红外滤波器层。
根据本发明的一个实施例，方法还包括：在所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件上直接形成抗反射涂层。
本发明的实施例还提供了一种图像传感器，包括：衬底；多个可见光光敏器件，设置在所述衬底中；红外光敏器件，设置在所述衬底中，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；多个滤色器，分别设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；红外带通滤波器，设置为覆盖所述红外光敏器件；微透镜层，设置在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上；红外滤波器层，设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；透明层，设置为覆盖所述红外光敏器件；以及光导，设置在所述红外滤波器层和所述透明层之间，其中，所述光导具有比所述红外滤波器层和所述透明层小的折射率。
根据本发明的一个实施例，图像传感器还包括：抗反射涂层，直接位于所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件上。
Claims (10)
1.一种图像传感器，包括：
衬底；
多个可见光光敏器件，设置在所述衬底中；
红外光敏器件，设置在所述衬底中，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；
多个滤色器，分别设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；
红外带通滤波器，设置为覆盖所述红外光敏器件；
微透镜层，设置在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上；以及
红外滤波器层，设置为覆盖所述多个可见光光敏器件。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外滤波器层共形地设置在所述微透镜层上。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外滤波器层设置在所述微透镜层上并且具有基本平坦的顶面。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：光导，设置在所述红外光敏器件和所述多个可见光光敏器件之间。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述光导具有比所述滤色器和所述红外带通滤波器小的折射率。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外滤波器层设置在所述多个滤色器和所述微透镜层之间。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外滤波器层设置在所述多个滤色器和所述多个可见光光敏器件之间。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：抗反射涂层，直接设置在所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件上。
9.一种用于制造图像传感器的方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底中形成多个可见光光敏器件；
在所述衬底中形成红外光敏器件，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；
形成多个滤色器以分别覆盖所述多个可见光光敏器件；
形成红外带通滤波器以覆盖所述红外光敏器件；
在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上形成微透镜层；以及
形成红外滤波器层以覆盖所述多个可见光光敏器件。
10.一种图像传感器，包括：
衬底；
多个可见光光敏器件，设置在所述衬底中；
红外光敏器件，设置在所述衬底中，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；
多个滤色器，分别设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；
红外带通滤波器，设置为覆盖所述红外光敏器件；
微透镜层，设置在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上；
红外滤波器层，设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；
透明层，设置为覆盖所述红外光敏器件；以及
光导，设置在所述红外滤波器层和所述透明层之间，其中，所述光导具有比所述红外滤波器层和所述透明层小的折射率。
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Application publication date: 20170301 |