CN210006738U - 图像传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了图像传感器和滤色器元件，所述图像传感器可包括传输特定波长的入射光的等离激元滤色器元件。每个等离激元滤色器元件可插置在相应的微透镜与光敏区之间。所述等离激元滤色器元件可由金属层(诸如金、银、铂、铝或铜)形成，并且可在所述金属层中具有被设计成允许传输某种类型的光的开口图案。为防止具有等离激元滤色器元件的相邻像素之间的串扰，可将金属壁插置在相邻的等离激元滤色器元件之间。所述金属壁可在形成所述等离激元滤色器元件的所述金属层的上表面上方延伸。所述金属壁可围绕每个等离激元滤色器元件的周边延展。

Description

图像传感器
技术领域
本实用新型整体涉及成像设备，并且更具体地讲，涉及图像传感器和滤色器元件。
背景技术
图像传感器常在电子设备，诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置方式中，图像传感器包括被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。可将电路耦接到每个像素列以从图像像素读出图像信号。
常规成像像素由由有机材料形成的滤色器元件覆盖。滤色器元件过滤入射光以仅允许所需波长的光到达下面的像素。然而，常规成像像素的滤色器元件可能需要不同的材料来传输不同颜色的入射光，并且可能具有比所需更宽的传输分布。
实用新型内容
本实用新型提供了具有改进的布置的滤色器元件及包括此滤色器元件的图像传感器，所述滤色器元件可以传输特定波长的入射光。
根据第一方面，提供一种包括成像像素阵列的图像传感器，其中每个成像像素包括：光敏区；微透镜，所述微透镜形成在所述光敏区上方；等离激元滤色器元件，所述等离激元滤色器元件插置在所述微透镜与所述光敏区之间；和金属壁，所述金属壁围绕所述等离激元滤色器元件的周边延伸。
根据第二方面，提供一种包括成像像素阵列的图像传感器，其中每个成像像素包括：光敏区；微透镜，所述微透镜形成在所述光敏区上方；和等离激元滤色器元件，所述等离激元滤色器元件插置在所述微透镜与所述光敏区之间，其中所述等离激元滤色器元件具有带有开口的至少一个金属层以及环绕所述至少一个金属层的金属壁。
根据第三方面，提供一种滤色器元件，包括：金属层，所述金属层具有上表面、下表面和周边；多个开口，所述多个开口位于所述金属层中；和金属壁，所述金属壁在所述金属层的所述上表面上方延伸并且围绕所述金属层的所述周边延展。
附图说明
图1是根据一个实施方案的具有图像传感器的示例性电子设备的示意图。
图2是根据一个实施方案的用于读出图像传感器中的图像信号的示例性像素阵列以及相关联的读出电路的示意图。
图3是根据一个实施方案的具有等离激元滤色器元件的示例性图像传感器的横截面侧视图。
图4A是根据一个实施方案的具有图3所示类型的等离激元滤色器元件的示例性图像传感器的顶视图。
图4B是根据一个实施方案的示例性图像传感器的顶视图，该示例性图像传感器具有等离激元滤色器元件和减小的填充因数以降低串扰。
图4C是根据一个实施方案的示例性图像传感器的顶视图，该示例性图像传感器具有等离激元滤色器元件和金属壁以降低串扰。
图5A是根据一个实施方案的曲线图，示出了具有4A中图像传感器的蓝色、绿色和红色滤色器元件的像素的响应。
图5B是根据一个实施方案的曲线图，示出了具有4B中图像传感器的蓝色、绿色和红色滤色器元件的像素的响应。
图5C是根据一个实施方案的曲线图，示出了具有4C中图像传感器的蓝色、绿色和红色滤色器元件的像素的响应。
图6是根据一个实施方案的具有等离激元滤色器元件和金属壁的示例性图像传感器(诸如图4C中所示的图像传感器)的横截面侧视图。
图7是根据一个实施方案的示例性图像传感器的顶视图，该示例性图像传感器具有呈3×3单位正方形的九个等离激元滤色器元件和金属壁。
具体实施方式
本实用新型的实施方案涉及图像传感器。本领域的技术人员应当理解，本实用新型的示例性实施方案可在缺少一些或所有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本实用新型的实施方案，未详细描述众所周知的操作。
电子设备，诸如数字相机、计算机、移动电话和其他电子设备可包括图像传感器，该图像传感器收集入射光以捕获图像。图像传感器可包括像素阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件，诸如，将入射光转换为图像信号的光电二极管。图像传感器可具有任何数量(如，数百或数千或更多)的像素。典型的图像传感器可例如具有数十万或数百万像素(例如，数兆像素)。图像传感器可包括控制电路(诸如，用于操作像素的电路)和用于读出图像信号的读出电路，该图像信号与光敏元件所生成的电荷相对应。
图1是示例性成像和响应***的示意图，该***包括使用图像传感器捕获图像的成像***。图1的***100可以是电子设备，诸如相机、蜂窝电话、视频摄像机、或捕获数字图像数据的其他电子设备，可以是车辆安全***(例如，主动制动***或其他车辆安全***)，或者可以是监视***。
如图1所示，***100可包括成像***(诸如成像***10)和主机子*** (诸如主机子***20)。成像***10可包括相机模块12。相机模块12可包括一个或多个图像传感器14以及一个或多个透镜。
相机模块12中的每个图像传感器可相同，或者，在给定图像传感器阵列集成电路中可以有不同类型的图像传感器。在图像捕捉操作期间中，每个透镜可将光聚集到相关联的图像传感器14上。图像传感器14可包括将光转换成数字数据的光敏元件(即，像素)。图像传感器可具有任何数量(例如，数百、数千、数百万或更多)的像素。典型的图像传感器可例如具有数百万的像素(例如，数兆像素)。例如，图像传感器14可包括偏置电路(如，源极跟随器负载电路)、采样和保持电路、相关双采样(CDS)电路、放大器电路、模拟-数字转换器电路、数据输出电路、存储器(如，缓冲电路)、寻址电路等。
可将来自相机传感器14的静态图像数据和视频图像数据经由路径28提供给图像处理和数据格式化电路16。图像处理和数据格式化电路16可用于执行图像处理功能，诸如数据格式化、调节白平衡和曝光、实现视频图像稳定、脸部检测等。图像处理和数据格式化电路16也可用于根据需要压缩原始相机图像文件(例如，压缩成联合图象专家组格式或JPEG格式)。在典型布置(有时称为片上***(SOC)布置)中，相机传感器14以及图像处理和数据格式化电路 16在共用半导体衬底(例如，共用硅图像传感器集成电路管芯)上实现。如果需要，相机传感器14和图像处理电路16可形成在单独的半导体衬底上。例如，相机传感器14和图像处理电路16可形成在已堆叠的单独衬底上。
成像***10(例如，图像处理和数据格式化电路16)可通过路径18将采集的图像数据传送到主机子***20。主机子***20可包括处理软件，该处理软件用于检测图像中的物体、检测物体在图像帧之间的运动、确定图像中物体的距离、过滤或以其他方式处理成像***10提供的图像。
如果需要，***100可向用户提供许多高级功能。例如，在计算机或蜂窝电话中，可为用户提供运行用户应用程序的能力。为实现这些功能，***100 的主机子***20可具有输入-输出设备22(诸如小键盘、输入-输出端口、操纵杆和显示器)以及存储和处理电路24。存储和处理电路24可包括易失性和非易失性的存储器(例如，随机存取存储器、闪存存储器、硬盘驱动器、固态驱动器，等等)。存储和处理电路24还可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路等。
***100可为车辆安全***。在车辆安全***中，由图像传感器捕获的图像可供车辆安全***使用以确定车辆周围的环境状况。例如，车辆安全***可包括诸如停车辅助***、自动或半自动巡航控制***、自动制动***、防撞***、车道保持***(有时称为车道漂移避免***)、行人检测***等的***。在至少一些情况下，图像传感器可形成半自动或自动无人驾驶车辆的一部分。车辆安全标准可能需要在车辆操作之前、期间和/或之后验证车辆安全***的任何部件(包括图像传感器)操作正常。图像传感器的验证操作可在车辆操作之前和/或之后(如，在启动和/或关闭成像***时)由成像***执行。***100 还可以是安全***或任何其他所需类型的***。
图2中示出了图1的相机模块12的布置的示例。如图2所示，相机模块 12包括图像传感器14以及控制和处理电路44。控制和处理电路44可对应于图 1中的图像处理和数据格式化电路16。图像传感器14可包括像素阵列，诸如像素34(在本文中有时称为图像传感器像素、成像像素或图像像素34)的阵列32。控制和处理电路44可耦接到行控制电路40，并且可经由数据路径26耦接到列控制和读出电路42。行控制电路40可从控制和处理电路44接收行地址，并可通过控制路径36向图像像素34供应对应的行控制信号(如，双重转换增益控制信号、像素重置控制信号、电荷转移控制信号、光晕控制信号、行选择控制信号或任何其他所需像素控制信号)。列控制和读出电路42可经由一条或多条导线(诸如列线38)耦接到像素阵列32的列。列线38可耦接到图像像素阵列32中的每列图像像素34(例如，每列像素可耦接到对应列线38)。列线38可用于从图像像素34读出图像信号，并向图像像素34供应偏置信号(例如，偏置电流或偏置电压)。在图像像素读出操作期间，可使用行控制电路40来选择图像像素阵列32中的像素行，并且与该像素行的图像像素34相关联的图像数据可由列控制和读出电路42在列线38上读出。
列控制和读出电路42可包括列电路，诸如用于放大从阵列32读出的信号的列放大器、用于对从阵列32读出的信号进行采样和存储的采样和保持电路、用于将读出的模拟信号转换成对应数字信号的模拟-数字转换器电路、以及用于存储读出信号和任何其他所需数据的列存储器。列控制和读出电路42可通过线 26将数字像素值输出到控制和处理电路44。
阵列32可以具有任何数量的行和列。一般来讲，阵列32的大小以及阵列 32中的行和列的数量将取决于图像传感器14的具体实施。虽然行和列在本文中一般相应被描述为水平和竖直的，但是行和列可以指任何网格状的结构(如，本文中描述为行的特征可竖直地布置，并且本文中描述为列的特征可水平地布置)。
如果需要，阵列32可为堆叠管芯布置的一部分，其中阵列32的像素34 被划分在两个或更多个堆叠衬底之间。在这种布置中，阵列32中的每个像素 34可在像素内的任何所需节点处被划分在两个管芯之间。举例来说，节点诸如浮动扩散节点可形成在两个管芯之上。包括光电二极管和耦接在光电二极管与所需节点(在本示例中，诸如浮动扩散节点)之间的电路的像素电路可以形成在第一管芯上，并且其余像素电路可以形成在第二管芯上。所需节点可形成在连接两个管芯的耦接结构(诸如导电衬垫、微型衬垫、导电互连结构或导电通路)上(即，作为其一部分)。在两个管芯结合前，耦接结构可以在第一管芯上具有第一部分，并且可以在第二管芯上具有第二部分。第一管芯和第二管芯可彼此结合，使得该耦接结构的第一部分和该耦接结构的第二部分被结合在一起并且电耦接。如果需要，耦接结构的第一部分和第二部分可彼此压缩结合。然而，这仅仅是示例性的。如果需要，可以使用任何已知的金属对金属接合技术诸如锡焊或焊接，来将形成在相应第一管芯和第二管芯上的耦接结构的第一部分和第二部分接合在一起。
如上所述，像素电路中被划分到两个管芯中的所需节点可为浮动扩散节点。另选地，像素电路中被划分到两个管芯中的所需节点可为在浮动扩散区与源极跟随器晶体管栅极之间的节点(即，浮动扩散节点可以形成在其上形成有光电二极管的第一管芯上，同时耦接结构可以将浮动扩散节点连接至第二管芯上的源极跟随器晶体管)、在浮动扩散区与转移晶体管源极-漏极节点之间的节点 (即，浮动扩散节点可以形成在其上未设有光电二极管的第二管芯上)、在源极跟随器晶体管的源极-漏极节点与行选择晶体管之间的节点、或像素电路的任何其他所需节点。
图3是图像传感器14中的像素34的示例性剖视图。图3中示出了两个代表性像素34。每个像素可包括形成在衬底诸如硅衬底48中的相应光敏区46。光敏区可例如由p型或n型掺杂硅形成。如图3所示，每个像素可包括相应的光电二极管(PD)。微透镜50可形成在光电二极管46上方，并且可用于将入射光导向光电二极管。光敏区46可用于吸收由微透镜50聚焦的入射光并且产生对应于所吸收的入射光量的像素信号。
可将包括滤色器元件(诸如滤色器元件54(有时称为滤色器、等离激元滤色器、等离激元滤色器元件、等离激元光学元件、表面等离激元光学滤波器、表面等离激元共振滤波器等))的滤色器层52插置在微透镜50与衬底48之间。滤色器层52可由具有多个开口56的金属层形成。图3中形成滤色器层52的单个金属层的示例仅是示例性的。如果需要，滤色器层可包括具有中间电介质层的两个或更多个金属层。开口56完全延伸穿过金属层52(例如，从金属层的上表面延伸到金属层的底部表面)。可选择金属层中的开口56的布置和尺寸以形成等离激元滤色器元件54。当暴露于入射光时，等离激元滤色器元件上将发生表面等离激元共振，并生成表面等离极化激元(SPP)。因此，等离激元滤色器元件将允许特定波长的光(基于开口56的布置和尺寸)传输穿过过滤元件。开口56可为圆形、正方形、非正方形矩形、或任何其他所需的形状。作为附加的示例，开口56可为沿纵向轴线伸长的细长狭缝。
如图3所示，开口56可具有宽度58。第一等离激元滤色器元件可具有拥有宽度58-1的开口，而第二等离激元滤色器元件可具有拥有小于58-1的宽度 58-2的开口。开口能够以距离60分离。第一等离激元滤色器元件可具有以距离 60-1分离的开口，而第二等离激元滤色器元件可具有以大于距离60-1的距离 60-2分离的开口。距离58-1和60-1可被选择成使得第一波长的光(例如，红光)朝着光电二极管传输穿过滤色器元件。距离58-2和60-2可被选择成使得不同于第一波长的第二波长的光(例如，蓝光)朝着光电二极管传输穿过滤色器元件。换句话讲，开口56确定穿过滤色器元件的光的传输分布。滤色器元件可传输窄范围的波长。
限定滤色器元件层中开口的宽度的距离58可为任何所需的距离。例如，每个开口宽度58可介于10纳米与300纳米之间、介于100纳米与300纳米之间、介于10纳米与5微米之间、介于10纳米与3微米之间、大于10纳米、大于1 纳米、大于100纳米、大于1微米、大于5微米、小于5微米、小于10微米、小于3微米、小于1微米、小于300纳米、小于10纳米等。类似地，开口之间的每个距离60可介于10纳米与300纳米之间、介于100纳米与300纳米之间、介于10纳米与5微米之间、介于10纳米与3微米之间、大于10纳米、大于1 纳米、大于100纳米、大于1微米、大于5微米、小于5微米、小于10微米、小于3微米、小于1微米、小于300纳米、小于10纳米等。开口可具有足够小的宽度以阻止光直接穿过开口(并且仅允许表面等离极化激元穿过过滤器)。然而，这个示例仅仅是示例性的。如果需要，开口中的一些可具有允许光直接穿过开口的宽度。
滤色器层52可由表现出表面等离激元共振效应的金属形成。例如，滤色器元件层52可由金属(例如，贵金属)形成，该金属诸如为金、银、铂、铝、铜、或这些材料中的一种或多种的组合。形成滤色器元件52的金属可具有负介电常数。滤色器层52可具有高度62。高度62可介于10纳米与300纳米之间、介于100纳米与300纳米之间、介于10纳米与5微米之间、介于10纳米与3微米之间、大于10纳米、大于1纳米、大于100纳米、大于1微米、大于5微米、小于5微米、小于10微米、小于3微米、小于1微米、小于300纳米、小于 10纳米等。
图3示出了形成在滤色器层52的任一侧上的任选的电介质材料。如图3 所示，第一电介质层64插置在滤色器层52的上表面与微透镜50的下表面之间。第二电介质层66插置在滤色器层52的下表面与衬底48的上表面之间。电介质层64和66可由空气或任何其他所需的电介质材料(例如，聚合物、二氧化硅等)形成。类似地，金属层52中的开口56可填充有空气或任何其他所需的电介质材料。如果需要，可以省略电介质层64和66。例如，微透镜50可直接形成在金属层52的上表面上。类似地，金属层52的下表面可直接形成在衬底48 上。
图3所示的图像传感器可遭受相邻像素之间的串扰。表面等离极化激元可跨金属层52的上表面传播并到达相邻像素的滤色器元件。为了在不牺牲填充因数的情况下防止串扰，金属壁可包括在相邻的等离激元滤色器元件之间。
图4A至图4C示出了具有等离激元滤色器元件的示例性图像传感器的顶视图。图5A至图5C为对应的曲线图，示出了图4A至图4C的图像传感器的功率与波长的函数关系。图4A示出了具有图3所示类型的等离激元滤色器元件的图像传感器。如图4A所示，每个像素都可由相应的滤色器元件覆盖。滤色器元件被布置成跨图像传感器重复的2×2单位正方形。等离激元滤色器元件 54-1形成在单位正方形的左上角，等离激元滤色器元件54-2形成在单位正方形的右上角，等离激元滤色器元件54-3形成在单位正方形的左下角，并且等离激元滤色器元件54-4形成在单位正方形的右下角。在图4A的示例中，滤色器元件54-1传输绿光，滤色器元件54-2传输红光，滤色器元件54-3传输蓝光，并且滤色器元件54-4传输绿光。这种布置有时被称为拜耳滤色器图案。这个示例仅是示例性的，并且可使用任何所需的滤色器图案。
图5A为曲线图，示出了图4A的图像传感器的功率与波长的函数关系。曲线72示出了具有蓝色滤色器元件(例如，图4A中的滤色器元件54-3)的像素对入射光的响应，曲线74示出了具有绿色滤色器元件(例如，图4A中的滤色器元件54-1)的像素对入射光的响应，并且曲线76示出了具有红色滤色器元件 (例如，图4A中的滤色器元件54-2)的像素对入射光的响应。如图所示，由于因表面等离极化激元到相邻像素的传播所致的串扰，曲线之间存在显著重叠。因此，难以使用图4A的像素来区分蓝光与绿光以及绿光与红光。
图4B示出了与图4A的图像传感器相比具有减小的串扰的图像传感器。为了减小串扰，增大了滤色器元件(以及下面的光敏区域)之间的间距(如图4B 所示)。这被称为降低像素的填充因数(例如，像素的光敏区域与其总区域的比率)。图5B为曲线图，示出了图4B的图像传感器的功率与波长的函数关系。曲线82示出了具有蓝色滤色器元件(例如，图4B中的滤色器元件54-3)的像素对入射光的响应，曲线84示出了具有绿色滤色器元件(例如，图4B中的滤色器元件54-1)的像素对入射光的响应，并且曲线86示出了具有红色滤色器元件(例如，图4B中的滤色器元件54-2)的像素对入射光的响应。如图所示，降低填充因数会减小因表面等离极化激元到相邻像素的传播所致的串扰。然而，在图4B的传感器中，图像传感器的动态范围(和量子效率)被牺牲(因为与图4A的图像传感器相比，像素对相同光量的响应降低)。如图5B所示，曲线 82、84和86的最大功率小于曲线72、74和76的最大功率。
图4C示出了与图4A的图像传感器相比具有减小的串扰的图像传感器，而没有像图4B的图像传感器中那样牺牲填充因素。为了减小串扰，将金属壁102 (有时称为金属结构102、金属侧壁102或反射壁102)形成在每个相邻的滤色器元件之间。金属壁可被视为下面的滤色器元件的一部分，或者可被视为与下面的滤色器元件分离的结构。金属壁以网格形式跨例如整个图像传感器形成。在该实施方案中，每个像素具有围绕像素的周边形成的金属壁。图5C为曲线图，示出了图4C的图像传感器的功率与波长的函数关系。曲线92示出了具有蓝色滤色器元件(例如，图4C中的滤色器元件54-3)的像素对入射光的响应，曲线94示出了具有绿色滤色器元件(例如，图4C中的滤色器元件54-1)的像素对入射光的响应，曲线96示出了具有红色滤色器元件(例如，图4C中的滤色器元件54-2)的像素对入射光的响应。如图所示，添加金属壁会减小因表面等离极化激元到相邻像素的传播所致的串扰。另外，图像传感器的动态范围(和量子效率)不像图4B的传感器中那样被牺牲(因为填充因数像图4A的传感器中那样被保持在类似的水平)。如图5C所示，曲线92、94和96的最大功率等于或大于曲线72、74和76的最大功率。
图6是图像传感器的横截面侧视图，该图像传感器具有由金属壁分离的等离激元滤色器元件(类似于例如图4C中所示那样)。图6中的图像传感器具有与图3中的图像传感器类似的特征。例如，光敏区46形成在衬底48中。具有开口56的形成等离激元滤色器元件的金属滤色器层52形成在光敏区上方。电介质层66可任选地插置在滤色器层与衬底之间。
然而，在图6中，金属壁102形成在相邻像素34之间。金属壁102可形成在具有开口56的滤色器层52的上表面上方。在一个可能的实施方案中，金属壁102可在与金属层52相同的处理步骤中形成，并且可与金属层52一体地形成(例如，可将单个金属层图案化以形成用于滤色器元件的开口56和用于串扰减小的金属壁102)。在另一个实施方案中，金属壁102可在与金属层52不同的处理步骤中形成(例如，可将与金属层52相同或不同材料的单独金属层形成在金属层52的上表面上以形成金属壁102)。金属壁102可使用半导体处理技术来形成。例如，金属层可沉积在层52上方并被蚀刻(或剥离)以形成金属壁。
金属壁102可以(通过反射表面等离极化激元来)阻止来自给定滤色器元件的表面等离极化激元传送到相邻的滤色器元件。金属壁102还可(通过反射表面等离极化激元并将它们保持在滤色器元件内来)增强共振效应并提高等离激元滤色器54的传输。这还可减少所需的周期性结构的数量(例如，将需要较少的开口56)以形成等离激元滤色器元件。
金属壁102可具有任何所需的高度(例如，金属壁的上表面与金属层52 的上表面之间的距离)。金属壁的高度可介于10纳米与300纳米之间、介于 100纳米与300纳米之间、介于10纳米与5微米之间、介于10纳米与3微米之间、大于10纳米、大于1纳米、大于100纳米、大于1微米、大于5微米、小于5微米、小于10微米、小于3微米、小于1微米、小于300纳米、小于10纳米等。金属壁102可具有任何所需的厚度。金属壁的厚度可介于10纳米与300纳米之间、介于100纳米与300纳米之间、介于10纳米与5微米之间、介于10纳米与3微米之间、大于10纳米、大于1纳米、大于100纳米、大于 1微米、大于5微米、小于5微米、小于10微米、小于3微米、小于1微米、小于300纳米、小于10纳米等。
电介质材料64可形成在金属壁102之间，如图6所示。电介质材料64可具有低折射率。电介质材料64可由空气形成。在图6中，金属壁102的上表面与微透镜50的下表面直接接触。这个示例仅为示例性的。如果需要，可将附加的电介质层插置在金属壁102的上表面与微透镜50的下表面之间。
图6所示的等离激元滤色器元件的其中一个优点在于，能够以制造工艺的最小变化灵活地形成不同类型的滤色器元件。可使用单个金属层52形成用于传输各种波长(例如，介于200纳米与2微米之间)的光的滤色器元件。这有助于减少制造时间和成本。具有两种或更多种滤色器类型的图像传感器有时可称为多谱图像传感器。
图7为示例性多谱图像传感器的顶视图，该多谱图像传感器具有滤色器图案，该滤色器图案具有跨图像传感器重复的3×3单位正方形。如图7所示，滤色器元件54-1、54-2、54-3、54-4、54-5、54-5、54-6、54-7、54-8和54-9被布置成3×3正方形。每个滤色器元件被金属壁102环绕。每个滤色器元件传输相应波长的光。滤色器元件54-1传输第一波长(λ1)的光，滤色器元件54-2传输第二波长(λ2)的光，滤色器元件54-3传输第三波长(λ3)的光，滤色器元件54-4传输第四波长(λ4)的光，滤色器元件54-5传输第五波长(λ5)的光，滤色器元件54-6 传输第六波长(λ6)的光，滤色器元件54-7传输第七波长(λ7)的光，滤色器元件54-8 传输第八波长(λ8)的光，滤色器元件54-9传输第一波长的光，并且滤色器元件 54-9传输第九波长(λ9)的光。图7的九个波长可全部不同(例如，由于相应滤色器元件中的不同开口尺寸和布置)。
图7的布置仅仅是示例性的。一般来讲，图像传感器可包括等离激元滤色器元件。等离激元滤色器元件可具有围绕其周边的壁以防止串扰。具有这种类型的等离激元滤色器元件的图像传感器可包括任何所需数量的不同类型的滤色器元件。例如，图像传感器可为单色图像传感器(具有全都传输相同波长的光的等离激元滤色器元件)。图像传感器可为多谱图像传感器，该多谱图像传感器具有传输两个或更多个相应波长的光的两种或更多种类型的等离激元滤色器元件。例如，图像传感器可包括布置成拜耳滤色器图案的等离激元滤色器元件 (具有三种类型的滤色器，每种滤色器传输相应波长的光)。图像传感器可包括四种或更多种不同类型的等离激元滤色器元件、六种或更多种不同类型的等离激元滤色器元件、八种或更多种不同类型的等离激元滤色器元件、十种或更多种不同类型的等离激元滤色器元件，等等。
在各种实施方案中，图像传感器可包括成像像素阵列，并且每个成像像素可包括光敏区、形成在光敏区上方的微透镜、插置在微透镜与光敏区之间的等离激元滤色器元件、以及围绕等离激元滤色器元件的周边延伸的金属壁。
等离激元滤色器元件可包括具有多个开口的金属层(或具有中间电介质层的两个或更多个堆叠金属层)。金属层可包含选自以下项的材料：金、银、铂、铝和铜。所述多个开口中的每个开口可具有介于10纳米与300纳米之间的宽度。金属层可具有上表面和下表面，并且金属壁可形成在金属层的上表面上方。所述多个开口中的每个开口可从金属层的上表面延伸到金属层的下表面。金属壁可从金属层的上表面朝微透镜向上延伸。图像传感器还可包括形成在金属层的上表面上方的金属壁之间的材料。该材料可包括空气。图像传感器还可包括插置在等离激元滤色器元件与光敏区之间的电介质层。金属壁可包含选自以下项的材料：金、银、铂、铝和铜。
在各种实施方案中，图像传感器可包括成像像素阵列，并且每个成像像素可包括光敏区、形成在光敏区上方的微透镜、以及插置在微透镜与光敏区之间的等离激元滤色器元件。等离激元滤色器元件可具有带有开口的一个或多个金属层(例如，单个金属层或其间具有电介质层的堆叠金属层)以及环绕金属层的金属壁。所述多个开口中的每个开口可具有小于2微米的宽度。
在各种实施方案中，滤色器元件可包括：具有上表面、下表面和周边的金属层；位于金属层(或其间具有电介质层的堆叠金属层)中的多个开口；以及在金属层的上表面上方延伸并且围绕金属层的周边延展的金属壁。
根据一个实施方案，图像传感器可包括成像像素阵列，并且每个成像像素可包括光敏区、形成在光敏区上方的微透镜、插置在微透镜与光敏区之间的等离激元滤色器元件、以及围绕等离激元滤色器元件的周边延伸的金属壁。
根据另一个实施方案，等离激元滤色器元件可包括具有多个开口的一个或多个金属层。
根据另一个实施方案，所述一个或多个金属层可包含选自以下项的材料：金、银、铂、铝和铜。
根据另一个实施方案，所述多个开口中的每个开口具有介于10纳米与300 纳米之间的宽度。
根据另一个实施方案，所述一个或多个金属层具有上表面和下表面，并且金属壁形成在所述一个或多个金属层的上表面上方。
根据另一个实施方案，所述多个开口中的每个开口从所述一个或多个金属层的上表面延伸到所述一个或多个金属层的下表面。
根据另一个实施方案，金属壁从所述一个或多个金属层的上表面朝微透镜向上延伸。
根据另一个实施方案，图像传感器还可包括形成在所述一个或多个金属层的上表面上方的金属壁之间的材料。
根据另一个实施方案，材料可包括空气。
根据另一个实施方案，图像传感器还可包括插置在等离激元滤色器元件与光敏区之间的电介质层。
根据另一个实施方案，金属壁可包含选自以下项的材料：金、银、铂、铝和铜。
根据一个实施方案，图像传感器可包括成像像素阵列，并且每个成像像素可包括光敏区、形成在光敏区上方的微透镜、以及插置在微透镜与光敏区之间的等离激元滤色器元件。等离激元滤色器元件可具有带有开口的至少一个金属层以及环绕所述至少一个金属层的金属壁。
根据另一个实施方案，所述至少一个金属层可包含选自以下项的材料：金、银、铂、铝和铜。
根据另一个实施方案，金属壁可包含选自以下项的材料：金、银、铂、铝和铜。
根据另一个实施方案，金属壁从所述至少一个金属层的上表面朝微透镜向上延伸。
根据另一个实施方案，所述多个开口中的每个开口具有小于2微米的宽度。
根据一个实施方案，滤色器元件可包括：具有上表面、下表面和周边的金属层；位于金属层中的多个开口；以及在金属层的上表面上方延伸并且围绕金属层的周边延展的金属壁。
根据另一个实施方案，金属层可包含选自以下项的材料：金、银、铂、铝和铜。
根据另一个实施方案，金属壁可包含选自以下项的材料：金、银、铂、铝和铜。
根据另一个实施方案，所述多个开口中的每个开口从金属层的上表面延伸到金属层的下表面，并且具有介于10纳米与300纳米之间的宽度。
前述内容仅是对本实用新型原理的示例性说明，因此本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的实质和范围的前提下进行多种修改。上述实施方案可单独实施或以任意组合方式实施。

Claims (8)

1.一种图像传感器，包括成像像素阵列，其特征在于，每个成像像素包括：
光敏区；
微透镜，所述微透镜形成在所述光敏区上方；
等离激元滤色器元件，所述等离激元滤色器元件插置在所述微透镜与所述光敏区之间；和
金属壁，所述金属壁围绕所述等离激元滤色器元件的周边延伸。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述等离激元滤色器元件包括具有多个开口的一个或多个金属层。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述一个或多个金属层具有上表面和下表面，并且其中所述金属壁形成在所述一个或多个金属层的所述上表面上方。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述多个开口中的每个开口从所述一个或多个金属层的所述上表面延伸到所述一个或多个金属层的所述下表面。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述图像传感器还包括：
材料，所述材料形成在所述一个或多个金属层的所述上表面上方的所述金属壁之间，其中所述材料包括空气。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述图像传感器还包括：
电介质层，所述电介质层插置在所述等离激元滤色器元件与所述光敏区之间。
7.一种图像传感器，包括成像像素阵列，其特征在于，每个成像像素包括：
光敏区；
微透镜，所述微透镜形成在所述光敏区上方；和
等离激元滤色器元件，所述等离激元滤色器元件插置在所述微透镜与所述光敏区之间，其中所述等离激元滤色器元件具有带有多个开口的至少一个金属层以及环绕所述至少一个金属层的金属壁。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，所述至少一个金属层包含选自以下项的材料：金、银、铂、铝和铜，其中所述金属壁包含选自以下项的材料：金、银、铂、铝和铜，其中所述金属壁从所述至少一个金属层的上表面朝所述微透镜向上延伸，并且其中，所述多个开口中的每个开口具有小于2微米的宽度。
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