[發明專利]具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器

無效

• 申請號: 200910171678.5
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN102013430A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 張宇軒
• 申請（專利權）人: 英屬蓋曼群島商恒景科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本發明涉及一種影像感測器，特別是涉及一種具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器影像感測器。

背景技術

半導體影像感測器(例如電荷耦合元件(CCD)或互補金屬氧化半導體(CMOS)感測器)普遍使用于照相機或攝影機中，用以將可見光的影像轉換為電子信號，便于后續的儲存、傳輸或顯示。

由于影信感測器的像素尺寸愈來愈小，為了有效聚焦光線以使得光檢測器(例如光電二極管(photo?diode))能夠得到足夠的光線，因而現今的影像感測器大都會使用微透鏡(microlens)。圖1顯示一種傳統影像感測器(例如互補金屬氧化半導體感測器)的剖面圖，其中，每一像素的光檢測器10上方使用一對應的微透鏡12，用以將入射光線聚焦于光檢測器10上。微透鏡12是一種尺寸小于毫米(mm)且通常為數十微米(μm)的光學凸透鏡，一般來說，其一面(例如底面)為平面而另一面(例如頂面)為球凸面(spherical?convex)。

除了微透鏡12之外，傳統影像感測器還使用了一個模組層次(modulelevel)凸透鏡14，用以將入射光線聚焦于影像感測平面(image?sensorplane)，亦即光檢測器10的上表面。所謂“模組層次”是指該凸透鏡14是藉由封裝技術(而非半導體工藝技術)而與影像感測器結合的。通常，模組層次凸透鏡14與影像感測器的上表面之間大約有數毫米的距離。

對于圖1所示的傳統影像感測器，模組層次凸透鏡14可以將光線聚焦使其垂直照射于中央區域的光檢測器10的表面。然而，愈遠離中央的光檢測器10，其照射光線與影像感測平面會具有一角度，因而使得照射光線受到堆疊層(stack?height，亦即，光檢測器10和微透鏡12的間的介電層)內的金屬線(metal?line，或稱金屬內連線)16的偏折與衰減。因此，邊緣區域的光檢測器10的照射強度會遠小于中央區域的光檢測器10的照射強度。

為了改善此光線偏折衰減問題，一般是將邊緣區域的微透鏡向中央移動，如圖2所示影像感測器中的微透鏡12B，或者將金屬線16向邊緣移動，如圖2所示的金屬線16B。然而，藉由移動微透鏡12B或金屬線16B以改善光線偏折衰減問題會大量增加工藝的復雜度，而且也無法有效、完整地克服光線偏折衰減問題。通常，還會使用影像處理技術來解決伴隨的一些問題，例如色調偏移(hue?shift)、信號滾離(signal?rolloff)等問題。然而，影像處理技術會大量增加電路設計的復雜度。

由于傳統影像感測器具有光線偏折衰減問題，且無有效、簡單的對策以克服該問題，因此需要提出一種新穎的影像感測器結構，使其整個像素陣列具有一致的光均勻度(light?uniformity)。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有的影像感測器存在的缺陷，而提供一種新型的具有晶片層次(chip?level)的巨透鏡(macrolens)的影像感測器，所要解決的技術問題是使其整個像素陣列得以有效且簡便地達到一致的光均勻度，非常適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器，包含：一半導體基底，其內具有多個光檢測器；一堆疊層，位于該半導體基底上方，該堆疊層內形成有多個金屬層；以及一晶片層次的巨透鏡(macrolens)，形成于該堆疊層上方。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

前述的影像感測器，其中所述的

前述的具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器，其中上述的影像感測器為互補金屬氧化半導體(CMOS)感測器。

前述的具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器，其中上述的光檢測器包含光電二極管(photo?diode)。

前述的具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器，其更包含介層窗(via)，連接于該金屬層之間，以形成金屬內連線(metal?interconnect)。

前述的具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器，其中上述的堆疊層內更包含彩色濾光片(color?filter)。

前述的具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器，其更包含多個微透鏡，形成于該堆疊層上方，分別對應至各該光檢測器。

前述的具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器，其更包含一介電層，其埋置該微透鏡。

前述的具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器，其中上述的巨透鏡覆蓋該多個光檢測器所形成的像素陣列的至少一部分。

前述的具有晶片層次的巨透鏡的影像感測器，其中上述的巨透鏡的底面為一平面，其頂面為一凸面。