[發明專利]一種高動態范圍的圖像傳感器

有效

• 申請號: 201310204570.8
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103268881A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 郭同輝;唐冕;陳杰;劉志碧;曠章曲
• 申請（專利權）人: 北京思比科微電子技術股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明涉及半導體制作領域，尤其涉及一種高動態范圍的圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器已經被廣泛地應用于數碼相機、移動手機、醫療器械、汽車和其他應用場合。特別是制造圖像傳感器技術的快速發展，使人們對圖像傳感器的輸出圖像品質有了更高的要求。

在現有技術中，圖像傳感器一般都采用的結構如圖1所示。101為絕緣介質，102為制作在半導體基體中感光器件，103為鑲嵌在絕緣介質中的隔離金屬，104為彩色濾光片，105為微透鏡。圖1中，從微透鏡105上方入射的光線依次穿過微透鏡105、彩色濾光片104和無色透明絕緣介質101后被感光器件102吸收，在感光器件中產生的光電信號量與入射光照量成正比，此類感光器件在業內稱為線性感光器件，線性感光器件的光電響應曲線如圖2所示。圖2中，橫軸表征像素曝光光強，縱軸表征在感光器件中產生的光電信號量，感光器件中的光電信號量與像素的曝光光強成線性關系，其中Esat1為感光器件飽和時的像素曝光光強，Qsat為感光器件飽和的最大光電信號量。

現有技術中的線性感光器件不能采集高光強Esat1之上的光信號，采用此類感光器件的圖像傳感器無法收集高光照實物的圖像信息；即線性感光器件的動態范圍小，從而降低了圖像傳感器的輸出圖像品質。

發明內容

本發明的目的是提供一種高動態范圍的圖像傳感器，擴大了動態范圍，提高了輸出圖像的品質。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種高動態范圍的圖像傳感器，該傳感器主要包括：置于半導體基體中的感光器件、該感光器件上方的無色透明絕緣介質、鑲嵌在絕緣介質中的隔離金屬，以及依次設置在該絕緣介質上方的彩色濾光片及微透鏡；

其中，所述絕緣介質的預定區域中均勻地添加有光致變色材料及對應的催化劑；所述光致變色材料用于在光的作用下分解出黑色物質；所述催化劑用于將分解出的黑色物質還原為該光致變色材料。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，通過采用含有光致變色材料的絕緣介質能夠根據入射光線的強度自動調節顏色；光線較弱時，絕緣介質顏色淺，光的透射率高，感光器件的靈敏度高；光線較強時，絕緣介質顏色深，光的透射率低，感光器件的靈敏度低。即，通過壓縮強光照時的感光器件的光電響應曲線，感光器件可采集更多高照明的實物圖像信號，從而提升了傳感器采集的圖像品質。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發明背景技術中提供的圖像傳感器結構的示意圖；

圖2為本發明背景技術中提供的圖像傳感器的感光器件光電響應的示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種高動態范圍的圖像傳感器結構的示意圖；

圖4為本發明實施例提供的又一種高動態范圍的圖像傳感器結構的示意圖；

圖5為本發明實施例提供的另一種高動態范圍的圖像傳感器結構的示意圖；

圖6為本發明實施例提供的一種高動態范圍的圖像傳感器的感光器件光電響應的示意。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。

為了獲得高品質的圖像，本發明實施例從改善圖像傳感器的光電響應性質入手，降低強光照像素的光透射率，壓縮高光照環境的感光器件光電響應靈敏度曲線，拓展感光器件的感光光強范圍，從而使傳感器探測到了更多強光照環境下的實物細節信息，因此，提升了傳感器輸出圖像的品質。

為了實現上述擴大傳感器動態范圍的技術目的，本發明實施例優化了感光器件上方的無色透明絕緣介質（例如，硅玻璃）對光的屬性，在無色透明硅玻璃的預定區域中均勻地添加光致變色材料，例如溴化銀或氯化銀；同時也在無色透明硅玻璃中均勻地添加微量催化劑，例如氧化銅。