CN101359673B

CN101359673B - 影像感测器

Info

Publication number: CN101359673B
Application number: CN2007102012126A
Authority: CN
Inventors: 张仁淙
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: CN101359673A

Abstract

本发明提供一种影像感测器，其包括形成于第一基板上的数个光感测单元及数个微透镜，所述各微透镜对应于各光感测单元设置。所述第一基板的厚度小于10um，所述影像感测器还包括一具有数个凹形反射面的玻璃板，所述具有数个凹形反射面的玻璃板与所述数个微透镜分别对应设置于所述数个光感测单元的两侧，所述各凹形反射面之设置使得经由对应的光感测单元透过的光反射回该光感测单元。本发明所提供的影像感测器具有的凹形反射面可将经由光感测单元透过的光再次反射回光感测单元上，由此，影像感测器的光通量得到提高，光感测能力提升。

Description

影像感测器

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种影像感测器。

背景技术

随着光电技术的飞速发展，影像感测器因可于空间检测图像并将光学影像转换为电信号，被广泛应用于各种光电产品，如医疗器械、数字相机、数字摄影机等，是关健零组件之一。随着人们对数字产品成像质量的要求提高，有效提高影像感测器的成像品质是业界所研究一重点。

典型的影像感测器使用光电二极管来完成光电效应，也就是由光子产生对应的感应电流或是感应电压后，经由电荷移动或是场效应管放大器来完成对应的光感应电压放大效果。但是穿透过光电二极管的光通常仅有一部分会与光电二极管所形成的感光区域产生光电效应，所以通常无法进行低光通量的感测。对于阵列式的影像感测器，如电荷耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)影像感测器，由于没有外部放大电路，通常必须藉由其他的方式来完成光通量的增强和放大效果。

Deguchi，M发表在1992年8月的《Consumer Electronics》上的一篇名为《Microlens design using simulation program for CCD image sensor》文章中，揭示了一种方法，是在影像感测器的像素阵列中，增加复数个微透镜，用以将光线会聚至每一感光单元上，增加光通量，以此提高影像感测器的感光能力。如图2所示，现有技术的一种影像感测器200包括数个像素单元，每一像素单元具有一感光单元210，用于接收入射至该感光单元210上的光线，及复数个微透镜220，对应设置于每一感光单元210上方。该方法可使从各角度入射的光会聚于影像感测器上，从而提高产生光电效应的光子数量，因此，可提高影像感测器的光通量及光感测能力。但是，为了能够感测到更多的光，感光单元210不能做得太小，因为其面积会直接影响到感测到的光量，进而影响到发生光电效应的光子数量。因此，如何在不改变感光单元210的大小的同时，又可以提高光通量的大小，成为业界研究的一个重点。

因此，有必要提供一种光感测能力较佳，感光单元尺寸较小的影像感测器。

发明内容

有鉴于此，提供一种光感测能力较佳，感光单元尺寸较小的影像感测器实为必要。

本发明提供一种影像感测器，其包括形成于第一基板上的数个光感测单元及数个微透镜，所述各微透镜对应于各光感测单元设置。所述第一基板的厚度小于10um，所述影像感测器还包括一具有数个凹形反射面的玻璃板，所述具有数个凹形反射面的玻璃板与所述数个微透镜分别对应设置于所述数个光感测单元的两侧，所述各凹形反射面之设置使得经由对应的光感测单元透过的光反射回该光感测单元。

本发明所提供的影像感测器具有的凹形反射面可将经由光感测单元透过的光再次反射回光感测单元上，由此，可使第一次经过光感测单元没有发生光电效应的光子再一次照射到光感测单元上，从而发生光电效应。因此，影像感测器的光通量得到提高，光感测能力提升。

并且，由于光的利用效率较高，且，仅有部分感光区域参与光电效应，因此，可将此光感测单元的尺寸做得更小，而不必担心其光感测能力降低，从而可以节约制造成本。

相较于现有技术，本发明提供的影像感测器具有如下优点：提升了影像感测器的光感测能力，由此，提升了影像感测器的成像品质；另一方面，在保证光感测能力不变的情况下，可以将光感测单元的尺寸做得更小，由此可达到节约成本的目的。

附图说明

图1是本发明较佳实施例提供的影像感测器的示意图。

图2是现有技术的影像感测器的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例作进一步的详细说明。

请参阅图1，本发明实施例提供的影像感测器100包括形成于第一基板110上的数个光感测单元120及数个微透镜130。所述影像感测器100进一步包括一第二基板140，所述第二基板140上形成有数个凹形反射面150。在本实施例中，所述第一基板110和所述第二基板140的材料均为硅。

所述数个光感测单元120为等间隔形成于第二基板110上，其作用是用于感测光以产生光电效应，将光信号转换为电信号。所述数个光感测单元120可以是电荷耦合元件、互补金属氧化物半导体或光电二极管等元件。

所述数个微透镜130为分别对应于所述数个光感测单元120设置，每一微透镜130对应一个光感测单元120。每个微透镜130的大小相同，曲率半径相等。所述数个微透镜130的作用是将光线会聚至光感测单元120的感光区域，以使投射到该数个光感测单元120的光线更多，光通量更大。

所述影像感测器100的第二基板140上设置有数个凹形反射面150。所述数个凹形反射面150设置在所述数个光感测单元120的与数个微透镜130相对的一侧，且数个凹形反射面150与数个光感测单元120的位置一一对应，即一个凹形反射面150对应于一个光感测单元120及一个微透镜130。所述数个凹形反射面150可将经光感测单元120上透射下来的光反射回光感测单元120。应当注意，所述数个凹形反射面150应尽量对准光感测单元120而设置，即凹形反射面150的中心与光感测单元120的中心对齐，这样，该反射光线才能够更好地会聚至光感测单元120的感光区域。

所述第一基板110的厚度应尽量做得比较薄，以小于10um为宜。在本实施例中，第一基板110的材料选择为硅，而硅层厚度为10um的时候，其光吸收率为70％。也就是说，经过第一基板110后光线的强度减为30％，假设光线可以完全由凹形反射面150反射回来(实际上会有损耗)，则反射光线再次经过第一基板110后又有70％的光被吸收，这样，总计约有10％的光线可以经反射而投射至光感测单元120上。也就是说，设置此凹形反射面150可以提高光的利用率达10％左右。

本实施例中，所述数个凹形反射面150是采用湿蚀刻方法于第二基板140上蚀刻出数个凹形面，再在上面沉积上一层玻璃板160而形成的。在本实施例中，玻璃板160的材料为氧化硅。由于凹形面的上面部分即玻璃板160的材料为氧化硅，而下面部分即第二基板140的材料为硅，而氧化硅的折射率为1.46，硅的折射率为4.01，因此在此凹形面上自然形成一高反射界面，即形成了凹形反射面150。这里，此玻璃板160的材料也可以是硼磷硅玻璃(Boro Phospho Silicate Glass，BPSG)。形成了玻璃板160后，将玻璃板160采用化学性机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)方法将其平坦化，平坦化的玻璃板160上再用半导体制程的常规方法形成第一基板110即可。

所述凹形反射面150也可以采用其他结构来实现，例如，将带有此凹形面结构的玻璃板160直接镀上一层金属反射膜，即可形成此凹形反射面150。玻璃板160可以采用粘合的方式与该第一基板110相结合，或者直接在此镀有反射膜的玻璃板160上生长出一层第一基板110。

所述影像感测器100进一步包括数个对应设置于数个微透镜130与数个光感测单元120之间的彩色滤光片160，用于仅使一单色光透过该彩色滤光片160。例如：该彩色滤光片可选用R(红)、G(绿)、B(蓝)三种色彩的滤光片中的一种。

并且，由于光的利用效率较高，且，仅有部分感光区域参与光电效应，因此，可将此光感测单元的尺寸做的更小，而不必担心其光感测能力降低，从而可以节约制造成本。

相较于现有技术，本发明提供的影像感测器具有如下优点：提升了影像感测器的光感测能力，由此，提升了影像感测器的成像品质；另一方面，在保证光感测能力不变的情况下，可以将光感测单元的尺寸做的更小，由此可达到节约成本的目的。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种影像感测器，其包括形成于第一基板上的数个光感测单元及数个微透镜，所述各微透镜对应于各光感测单元设置，其特征在于，所述第一基板的厚度小于10um，所述影像感测器还包括一具有数个凹形反射面的玻璃板，所述具有数个凹形反射面的玻璃板与所述数个微透镜分别对应设置于所述数个光感测单元的两侧，所述各凹形反射面之设置使得经由对应的光感测单元透过的光反射回该光感测单元。

2.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述第一基板的材料为硅。

3.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述数个凹形反射面分别对应数个微透镜的中心而设置。

4.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述玻璃板的凹形反射面上镀有反射膜。

5.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述玻璃板的材料为氧化硅或硼磷硅玻璃。

6.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述影像感测器进一步包括一第二基板，所述第二基板与玻璃板相连，用于与玻璃板相配合形成一反射界面。

7.如权利要求6所述的影像感测器，其特征在于，所述凹形反射面是通过湿蚀刻的方式于第二基板上形成数个凹形面，且沉积上一层玻璃板而形成。

8.如权利要求6所述的影像感测器，其特征在于，所述第二基板的材料为硅。

9.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述影像感测器进一步包括数个对应设置于数个微透镜与数个光感测单元之间的彩色滤光片，用于仅使一单色光透过所述彩色滤光片。