CN103794614B - 用于降低红外反射噪声的重影的红外反射/吸收层及使用其的图像传感器 - Google Patents

用于降低红外反射噪声的重影的红外反射/吸收层及使用其的图像传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种图像传感器,其包括：一感光元件，用于接收红外线（IR）辐射及检测红外辐射并产生一代表红外辐射的电信号；一重新分配层（RDL）设置在感光元件之下，该重新分配层包括图案化的导体，用于接收电信号；一红外反射层、一红外吸收层或一绝缘层设置于感光元件与重新分配层之间。红外反射层、红外吸收层或绝缘层对红外辐射提供一阻障以使红外辐射不会碰到重新分配层。因此，不会产生重新分配层的重影，从而降低图像传感器的噪声并改善其灵敏度及性能。

Description

用于降低红外反射噪声的重影的红外反射/吸收层及使用其 的图像传感器
技术领域
本申请涉及图像传感器，特别是涉及能大幅减少或消除由红外线(IR)辐射的反射所导致的重影(ghost image)的图像传感器。
背景技术
具有可见光及近红外光(NIR)能力图像传感器已被使用于汽车用传感器，在诸如驾驶辅助应用及安全应用的应用中，例如行人、障碍物及标志检测、后视或倒车照相机应用等。这种传感器可操作于双模式下，其允许它们能在白天(可见光谱应用)及夜间视觉(红外线应用)发挥双重功能。此种新并入的红外线能力通过扩张传感器的光谱光灵敏度至大约1050nm(适应于750-1400nm的近红外光范围)的一些工艺水平来增强的发展及实施而变得可能。
此种双模能力的一项缺点为在近红外光范围中的新灵敏度已经导致被建构的红外线重影。在某些情况下，红外辐射可被譬如通过图像传感器的重新分配层(RDL)反射，然后被图像传感器检测。这产生进入图像传感器的噪声，因此减少图像传感器的灵敏度。
发明内容
根据本发明第一实施方式，其提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：一感光元件，用于接收红外线(IR)辐射及检测红外辐射并产生一代表红外辐射的电信号；一重新分配层(RDL)设置在感光元件之下，重新分配层包括一种图案化的导体，用于接收电信号；一红外反射层设置于感光元件与重新分配层之间，该红外反射层反射红外辐射的反射部分回到感光元件，以使红外辐射的反射部分不会碰到重新分配层。
根据本发明另一实施方式，其提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：一感光元件，用于接收红外线(IR)辐射及检测红外辐射并产生一代表红外辐射的电信号；一重新分配层(RDL)设置在感光元件之下，重新分配层包括一种图案化的导体，用于接收电信号；一红外吸收层设置于感光元件与重新分配层之间，该红外吸收层吸收红外辐射以使红外辐射的主体部分不会碰到重新分配层。
根据本发明另一实施方式，其提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：一感光元件，用于接收红外线(IR)辐射及检测红外辐射并产生一代表红外辐射的电信号；一重新分配层(RDL)设置在感光元件之下，重新分配层包括一种图案化的导体，用于接收电信号：一绝缘层设置于感光元件与重新分配层之间，该绝缘层适合于吸收红外辐射，以使红外辐射的一主体部分不会碰到重新分配层。
根据本发明另一实施方式，其提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：一感光元件，用于接收红外线(IR)辐射及检测红外辐射并产生一代表红外辐射的电信号；一重新分配层(RDL)设置在感光元件之下，重新分配层包括一种图案化的导体，用于接收电信号；一红外线阻障层设置于感光元件与重新分配层之间，该红外线阻障层避免红外辐射碰到重新分配层。
附图说明
图1包括一图像传感器的概要剖面图例，其显示红外辐射的反射，可导致不被期望的重影的产生。
图2A包括一清晰影像，亦即一对照影像，其中没有形成重影。
图2B包括一影像，其中形成一重影。
图3包括一种可产生图像传感器的重新分配层的重影的图像传感器的概要剖面图例。
图4包括可产生图像传感器的重新分配层的重影的另一种图像传感器的概要剖面图例。
图5包括依据某些示范实施例的一种包括一红外反射层的图像传感器的概要剖面图。
图6包括依据某些示范实施例的包括一红外反射层的另一图像传感器的概要剖面图。
图7包括一表格，其提供关于说明于此的示范实施例的例子，于其中介电材料的多重透明性子层达成建设性反射。
图8包括一图，其显示关于定义于图7的表格的多层介电材料构造的随着波长变化的反射百分比的分布图。
图9包括一图，其显示关于具有125.96nm的厚度的单一层的铝的随着波长变化的反射百分比的分布图。
图10包括一图，其显示关于具有64.72nm的厚度的单一层的铬的随着波长变化的反射百分比的分布图。
图11包括依据某些示范实施例的包括红外吸收层的图像传感器装置的概要剖面图。
图12包括依据某些示范实施例的包括红外吸收层的另一图像传感器装置的概要剖面图。
图13包括一图，其显示依据某些示范实施例的关于具有铬-SiO2-铬夹层结构的金属-介电材料-金属夹层吸收层的吸收率(％)对波长。
图14包括一图，其显示依据某些示范实施例的关于具有镍-SiO2-镍夹层结构的金属-介电材料-金属夹层吸收层的吸收率(％)对波长。
图15包括一图，其显示关于具有16.85nm的厚度的单一层的铬的随着波长变化的吸收百分比的分布图。
图16包括一图，其显示关于具有11.85nm的厚度的单一层的镍的随着波长变化的吸收百分比的分布图。
图17包括依据某些示范实施例的具有大幅的吸收红外光的多功能绝缘层的图像传感器的概要剖面图。
图18A至18C为影像，其显示使用于降低或消除重影(特别是图像传感器的重新分配层的重影)的示范实施例的方法的结果。具体言的，图18A为不用红外线阻障层而产生的影像。图18B为显示依据某些示范实施例的添加红外反射阻障层在重新分配层与感测层之间的效果的影像。图18C为显示依据某些示范实施例的添加红外吸收阻障层在重新分配层与感测层之间的效果的影像。
具体实施方式
上述及其它特征与优点将可从显示于附图的优选实施例的更特定的说明而清楚理解到，其中遍及不同视图的类似参考符号表示相同的构件。图式未必依据比例绘制，而是在阐明优选实施例的原理的时被设置以提供强调。在附图中，这些层、区域及特征的尺寸及厚度可能被夸大以供清楚显示。
参见图1，图像传感器10可由多重层所组成，这些层可包括光敏感测层12，其可包括光检测器，且其检测可见光及红外光并产生代表属性(例如检测光的强度)的电信号并输出电信号。进入感测层12的光通过窗孔26，窗孔26由形成于感测层12上的一层的画素透镜16及一层的彩色滤光片14所定义。彩色滤光片14可包括设置成各种图案(例如习知的贝尔(Bayer)图案)的RGB(红色、绿色及蓝色)滤光片。它们另外可包括全色滤光片，亦即，清晰的滤光片。
绝缘层18形成在感测层12之下。重新分配层(RDL)20形成在绝缘层18之下，重新分配层20包括一种图案的导电线路，用于视需要传导电信号，例如由感测层12产生的电信号。绝缘保护层22可被形成在重新分配层20之下及之内，以保护导电层线路免于外部环境干涉，以避免在重新分配层20中的不被期望的开路或短路，其可能由暴露至外部环境所导致，并可能使得图像传感器10不能操作。以导电焊料凸块的型式显示于图1的一种图案的导电输入/输出(I/O)焊垫24形成于保护层22中与重新分配层20电气接触，而适当的在外部环境与重新分配层20中的此图案的导电线路之间产生电气接触。重新分配层20为图案化的金属层的线路，其可将从图像传感器10内部的各种位置至外部I/O焊垫24的电气接合予以致能。重新分配层20对于图像传感器10的内部组件至外部组件的电气连结是重要的。
如图1所示，包括红外光及特别是近红外光的光28通过窗孔26中的透镜16及滤光片14进入图像传感器10的感测层12，于此其由感测层12中的光检测器感测。因为红外光具有相当长的波长，所以其可运行更深的通过感测层12。因此，红外光可到达重新分配层20，且被反射回到感测层12中，如图1的红外光28的反射部分30所示。然后，红外光28的反射部分30被感测层12检测，其接着产生重新分配层20的重影。此外，红外光亦可通过背面进入图像传感器10，可穿过保护层22，重新分配层20及绝缘层18而进入感测层12，因而可更进一步帮助重影的产生。
图2A及2B包括显示可结合图1形成如上所述的重影的影像。图2A包括一清晰影像，亦即对照影像，于其中没有重影已被形成。图2B包括形成重影的影像。如图2B可清楚的看到的，显示其导电线路及焊垫的重新分配层20的影像在被观看的区域的清晰影像之内产生。亦即，红外光28的反射部分30携带关于重新分配层20的形状的信息，并添加那信息至使用于产生图2B的影像的信息。如上所述，此种结果是高度的不被期望的，因为其降低图像传感器10的灵敏度，并降低由图像传感器10产生的影像的品质。吾人可注意到，在图2A及2B中的影像由操作于λ＝900～1200nm(如示范图例)的波长范围的图像传感器10产生。吾人可注意到，其它波长范围是可能，且落在本揭露内容的范畴之内。
用于降低重影的可能方法显示于图3及4，其分别是图像传感器110及120的概要剖面图例。图像传感器110及120的各种组件与结合图1详细说明于上的图像传感器10的对应组件相同。这些类似组件由类似参考数字表示。这些类似组件的详细说明将不会被重复。
参见图3和图4，图像传感器110及120分别的包括一层或涂层的黑色光阻(BPR)40及42，其分别的被涂敷至它们的顶侧及/或底侧。具体言的，图3的图像传感器110包括一个被涂敷至其顶侧的BPR层40，而图4的图像传感器120包括一个被涂敷至其底侧的BPR层42。BPR层40及42对于红外辐射是不透明的，因此碰到BPR的任何红外辐射并不会穿过。然而，参见图3，纵使BPR 40被涂敷至图像传感器110的顶侧并中止红外光31贯穿下降到达重新分配层20，露出装置的主动区域的窗孔26必须维持畅通，以允许辐射/光28穿过至待检测的感测层12。因此，无法完全避免红外光从重新分配层20反射以产生辐射/光的反射部分30，其导致重影的产生。
参见图4，BPR层42形成于图像传感器120的背面或底侧上。吾人应注意到，理想上，BPR 42于装置的背面上可以是没有覆盖焊球或焊垫24，以使至装置的电气连接不会被BPR42妨碍。如图4所示，存在关于辐射/光的反射部分30的相同情况，亦即，部分30从重新分配层20被反射回到感测层12中，以使重影产生。然而，在图像传感器120的背面上的BPR层42避免红外光33贯穿入装置中。因此，红外光33并不对重影起作用。
依据示范实施例，为避免由来自重新分配层的红外光的反射所导致的重影，红外线阻障层设置于感测层与重新分配层之间。依据某些示范实施例，红外线阻障层为红外反射层，而于某些示范实施例中，红外线阻障层为红外吸收层。图5及6分别的包括依据某些示范实施例的图像传感器装置200及300(包括红外反射层)的概要剖面图。参见图5及6，图像传感器200及300的各种组件相同于分别结合图1、3及4说明于上的图像传感器10、110及120的对应组件。这些类似组件由类似参考数字表示。这些类似组件的详细说明将不会被重复。
参见图5，图像传感器200包括一位于绝缘层18上方的附加红外反射层250。红外反射层250反射穿过感测层212的红外光28以产生红外光的反射部分230。红外光的反射部分230通过感测层212(其于此被检测)传递回，因而对由图像传感器200产生的影像起作用。然而，因为红外光28在其到达重新分配层20之前由红外反射层250反射回，所以包括导电线路、焊垫等的重新分配层20的重影(如图2B所示)并未产生，因此并不影响由图像传感器200产生的影像。亦即，纵使红外光的反射部分230被添加至由图像传感器200产生的影像且因而确实产生以附加红外光检测的型式存在的某些噪声，所以重新分配层20的重影并未形成，且并不会变成由图像传感器200产生的最终影像的一部分。
如图5所示，图像传感器200亦可包括被涂敷至其背面的BPR层或薄膜42。BPR层或薄膜42阻挡(亦即，吸收)入射于图像传感器200的背面上的红外光33，从而避免红外光33导入噪声且因此减少由图像传感器200产生的影像。
参见图6，其显示依据示范实施例的另一图像传感器300。图像传感器300相同于结合图5说明于上的图像传感器200，例外的是图像传感器300包括一BPR层或薄膜240，其被涂敷至图像传感器300的前或顶侧，而非背面或底侧。于本实施例中，入射于装置的无源区域(non-active region，非主动区域)中的图像传感器300的上或前表面上的红外光31被阻挡(亦即，被吸收)，以使其不会进入感测层212，因而不会导入噪声或降级由图像传感器300产生的影像。
在图6的图像传感器300中，BPR层或薄膜240必须于窗孔26维持开启，以使红外光28可进入感测层212且被检测。某些红外光28完全穿过感测层212且被红外反射层250反射回到感测层212中，以使其被感测层212检测，且因而被包括于由图像传感器300所产生的影像中，从而导入某些噪声及影像退化。然而，再一次，因为红外光28并未到达重新分配层20，所以没有形成重新分配层20重影，因而消除大量的噪声及影像退化。
吾人将注意到，显示于图5及6的图像传感器200及300的实施例包括BPR层或薄膜，其分别的形成于它们的背/底及前/顶侧上。吾人将理解到，在本揭露内容的范畴之内，图像传感器200及300的任一个可包括一BPR层或薄膜，其位于其背/底侧、其前/顶侧或其背/底侧及其前/顶侧，或既非其背/底也非其前/顶侧。
依据示范实施例，红外反射层250可以是单一层或可由多重层或子层所组成。红外反射层250的这些各种设置详细说明于下。在图5及6中，所显示的红外反射层250包括水平虚线，以显示可选择的多子层设置。吾人将理解到，三层由虚线显示，以便提供清晰及完整的说明，且仅有供示范目的用。在本揭露内容的范畴之内，无论多少子层都可被使用。
如上所述，依据示范实施例，红外反射层250可以采用数种可能设置的任一种。举例而言，于某些示范实施例中，反射层250使用建设性反射，以使用多重的透明性子层达成几乎全反射。于某些示范实施例中，使用单一层的反射金属当作反射层250。单一反射金属层一般而言并不会达到像具有多重透明性子层的设置一样高的反射水平；然而，单一反射金属层一般而言是比多重的透明性子层来的薄。
于具有多重的透明性子层的介电材料的本实施例中，建设性反射表示使用多重层以达成高反射度。一般而言有两个因子对增加的反射水平起作用。
首先，于两个介电材料之间的单纯界面，反射光的振幅为两种材料的折射率的比率、入射光的极化及入射角度的函数。举例而言，于正交入射，亦即，入射光垂直于接口，当作入射光的比率的反射光的相对振幅由(1-p)/(1+p)而得到，于此p＝n1/n2，且强度为此种表达式的平方，亦即，((n2-n1)/(n2+n1))2，其中n1及n2分别为第一与第二介电材料的折射率。因此，在材料的折射率之间的差异越大，反射就越大。举例而言，关于空气/玻璃界面，n1＝1(空气)，而n2＝1.5(玻璃)，所以反射光的强度为入射光的4％。多重子层的介电材料将导入多重接口。因此，反射的数量将随附加层增加。
其次，这些层的厚度可能被选择，俾能通过建设性干涉而增强反射光。这可通过使用一种型式的强化反射的干涉涂层而达成。反射干涉是更通常知道的抗反射干涉的相反手段，于此这些层的厚度被选择成能使反射光将破坏性干涉而彼此消除，因为它们是刚好是不同相。在反射干涉中，这些层的厚度被选择成能使反射光将建设性干涉并彼此增强，因为它们是同相位。
图7包括一表格，其提供关于上述示范实施例的例子，于其中多重的透明性子层的介电材料达成建设性反射。参见图7的表格，两组参数被操控以使红外反射最大化。关于利用具有适当折射率的多重接口的介电材料的第一因子，SiO2(n＝1.455)及TiO2(n＝2.37)设置成交替形式，以形成一个具有19个子层的红外反射层。关于选择特定厚度以增强反射干涉的第二因子，每个层的厚度(奈米(nm))被包括于图7的表格中。参见定义于图7的表格中的特定示范实施例，因为这些层的材料与数量及厚度的选择结果，关于具有在900及1200nm之间的波长的红外光，98％的全反射利用此种多迭层结构而达成。吾人将理解到，通过选择这些层的不同材料及数量与厚度，可实现不同的反射。
图8包括一图，其显示关于定义于图7的表格的多层介电材料构造的反射百分比随着波长变化的分布图。如图8所示，遍及整个900-1200nm光谱范围所达到的反射几乎是100％。
如上所述，于其它示范实施例中，使用单一层的反射金属当作红外反射层。当使用单一层的金属材料时，红外反射层可能被制得多层介电材料构造来得相当薄。然而，反射性能并非如多层介电材料方法一样良好。再者，增加金属层的厚度将不会增加反射超过某个点。
于某些特定的示范实施例中，当使用单一层的譬如铝时，当此层的厚度是126nm时，红外线(波长范围是900–1200nm)的反射将被定上限于89％。126nm以上的厚度将不会更进一步增加反射。如果此层的厚度少于126nm，则反射将减少。图9包括一图，其显示关于具有125.96nm的厚度的单一层的铝的反射百分比随着波长变化的分布图。参见图9，吾人可轻易的观察到反射性能并非如多层介电材料构造一样良好，虽然铝红外反射层相对较薄。
关于另一例子，当使用单一层的铬时，红外反射于65nm的厚度将被定上限于60％。65nm以上的厚度将不会增加反射。如果厚度少于65nm，则反射将减少。图10包括一图，其显示关于具有64.72nm的厚度的单一层的铬的反射百分比随着波长变化的分布图。参见图10，显而易见的是，虽然铬红外反射层是这三个例子中最薄的，但是反射性能并非如多层介电材料构造或单一层的铝一样良好。
除铝及铬以外的其它金属可被使用于单一金属层设置中。举例而言，可被使用的其它金属包括但未受限于金、银、铜等。
依据示范实施例，一般而言期望较薄红外反射层，因为其导致较薄图像传感器。这导致在达成高水平的红外反射与图像传感器的厚度可被减少的程度之间的折衷。
如上所述，依据示范实施例，为避免由来自重新分配层的红外光的反射所导致的重影，一红外线阻障设置于感测层与重新分配层之间。依据上述某些示范实施例，红外线阻障层为一红外反射层。于某些示范实施例中，红外线阻障层为一红外吸收层。
图11及12分别的包括依据某些示范实施例的图像传感器装置400及500(包括红外吸收层)的概要剖面图。参见图11及12，图像传感器400及500的各种组件相同于分别结合图1、3、4、5及6说明于上的图像传感器10、110、120、200及300的对应组件。这些类似组件由类似参考数字表示。这些类似组件的详细说明将不会被重复。
参见图11，图像传感器400包括一个位于绝缘层18上方的附加红外吸收层450。红外吸收层450吸收穿过感测层412的红外光28，以使没有红外光通过感测层412被传递回。因此，没有重影产生。
如图11所示，图像传感器400亦可包括被涂敷至其背面的BPR层或薄膜42。BPR层或薄膜42阻挡(亦即，吸收)入射于图像传感器400的背面上的红外光33，从而避免红外光33导入噪声，因而降级由图像传感器400产生的影像。
参见图12，其显示依据示范实施例的另一图像传感器500。图像传感器500相同于分别结合图11说明于上的图像传感器400的对应组件，例外的是图像传感器500包括一BPR层或薄膜540，其被涂敷至图像传感器500的前或顶侧，而非背面或底侧。于本实施例中，在装置的非主动区域中入射于图像传感器500的上或前表面上的红外光31被阻挡(亦即，被吸收)，以使其不会进入感测层412，从而不会导入噪声或降级由图像传感器500产生的影像。于图12的图像传感器500中，BPR层或薄膜540必须于窗孔26维持开启，以使红外光28可进入感测层412及被检测。然而，红外吸收层450吸收穿过感测层412的红外光28，以使没有红外光通过感测层412被传递回。因此，没有重影产生。
吾人将注意到，显示于图11及12的图像传感器400及500的实施例包括BPR层或薄膜，其分别的形成于它们的背/下及前/顶侧上。吾人将理解到，在本揭露内容的范畴内，图像传感器400及500的任一个可包括一BPR层或薄膜，其位于其背/底侧、其前/顶侧或其背/底侧及其前/顶侧，或既非其背/底也非其前/顶侧。
依据示范实施例，红外吸收层450可已是单一层或可由多重层或子层所组成。红外吸收层450的这些各种设置详细说明于下。在图11及12中，所显示的红外吸收层450包括水平虚线，以显示可选择的多子层设置。吾人将理解到，三层由虚线显示，以便提供清晰及完整的说明，且仅有供示范目的用。在本揭露内容的范畴之内，无论多少子层都可被使用。
如上所述，依据示范实施例，红外吸收层450可以采用数种可能设置的任一种。举例而言，于某些示范实施例中，吸收层使用共振以使用一种金属-介电材料-金属夹层结构来达成几乎全吸收。于其它示范实施例中，吸收层使用单一金属层。于这些实施例中，虽然单一的金属吸收层较薄，但是所产生的吸收百分比并非如金属-介电材料-金属夹层实施例一样良好。
如上所述，于某些示范实施例中，红外线吸收层包括复合的金属-介电材料-金属夹层式构造。面对入射红外光的金属子层可被大幅的比另一金属层来得厚。到达此复合构造的红外光在两个金属层之间往复的共振，导致其大部分的能量被吸收。选择两组参数。第一组参数包括这些型式的金属及介电材料。第二组参数为每个子层的厚度。当选择适当参数时，红外光将在两个金属层之间形成驻波，导致相当的共振及能量吸收。
图13包括一图，其显示依据某些示范实施例的关于一种具有铬-SiO2-铬夹层结构的金属-介电材料-金属夹层吸收层的吸收率(％)对波长。图14包括一图，其显示依据某些示范实施例的关于一种具有镍-SiO2-镍夹层结构的金属-介电材料-金属夹层吸收层的吸收率(％)对波长。
参见图13，每个子层的厚度显示在附图中。如此图所示，此种吸收层构造在遍及900-1200nm光谱范围可吸收99％以上的红外光。参见图14，每个子层的厚度显示在附图中。如此图所示，此种吸收层构造在遍及900-1200nm光谱范围可能吸收96％以上的红外光。
如上所述，于某些示范实施例中，红外吸收层包括单一金属层。于这些实施例中，红外吸收层可被制造得相对较薄。然而，红外吸收性能并非如详细说明于上的夹层复合构造方法一样良好。又，增加金属层的厚度将不会增加红外吸收超过某个点。
于某些特定的示范实施例中，当使用单一层的譬如铬时，当此层的厚度是17nm时，红外线(波长范围是900–1200nm)吸收将被定上限于40％。17nm以上的厚度将不会更进一步增加吸收。于某些特定的示范实施例中，当使用单一层的譬如镍时，当此层的厚度是12nm时，红外线(波长范围是900–1200nm)的吸收将被定上限于36.5-37.5％。12nm以上的厚度将不会更进一步增加吸收。
图15包括一图，其显示关于具有16.85nm的厚度的单一层的铬的吸收百分比随着波长变化的分布图。图16包括一图，其显示关于具有11.85nm的厚度的单一层的镍的吸收百分比随着波长变化的分布图。参见图15及16，很明显的，遍及光谱范围的铬的吸收分布图比镍更平均。又，虽然金属层相对较薄，但可轻易观察到吸收性能并非如夹层复合构造一样良好。
依据示范实施例，除了夹层复合构造与单一金属层构造以外，红外吸收层亦可被形成以具有其它构造。举例而言，于某些示范实施例中，某些夹层式复合红外吸收层并未使用金属-介电材料-金属设置。这些的例子包括SiO2-Cr2O3-SiO2、SiO2-TaN-SiO2、Cr-CrOx-CrOxNy等。又，依据某些示范实施例，有两个子层型式复合红外吸收层，而非上述的三个子层型式复合红外吸收层。这两个子层型式复合红外吸收层的例子包括Si3N4-TaN、SiC-SiO2等。又，依据某些示范实施例，某些单一层非复合红外吸收层并未使用金属。这些例子包括Cr2O3、CrSiO、NixOy、碳黑、黑色无机材料等。
至此，依据说明于此的示范实施例，一红外吸收层或一红外反射层被包括于一图像传感器的构造中。依据其它示范实施例，一绝缘层被设置于重新分配层上方，如于以前所说明的示范实施例。然而，于本示范实施例中，绝缘层所形成的材料被选择成使其大幅的吸收红外光。因此，绝缘层是多功能的，且分离绝缘层及吸收层的需求可被消除。
图17包括依据某些示范实施例的一个具有一个大幅吸收红外光的多功能绝缘层650的图像传感器600的概要剖面图。参见图17，图像传感器600的各种组件相同于详细说明于上的各种图像传感器的对应组件。这些类似组件由类似参考数字表示。这些类似组件的详细说明将不会被重复。
参见图17，图像传感器600包括绝缘层650，其形成于重新分配层620上方，重新分配层620形成于保护层622上方。绝缘层650由一种大幅的吸收红外线的材料所构成。因此，通过窗孔或开口26进入感测层612的红外光被检测并使用于产生影像。然而，到达绝缘层650的任何红外光被绝缘层650吸收，以使没有红外光通过感测层612被传递回。因此，没有重影产生。关于绝缘层，层650提供电荷绝缘功能。关于红外吸收层，层650大幅的吸收红外线以减少或避免重新分配层620的重影。
于某些示范实施例中，图像传感器600亦包括一BPR层或薄膜640，其被涂敷至图像传感器600的前或顶侧。于本实施例中，于装置的非主动区域中入射于图像传感器600的上或前表面上的红外光31被阻挡(亦即，被吸收)，以使其不会进入感测层612，因而不会导入噪声或降级由图像传感器600产生的影像。于图12的图像传感器600中，BPR层或薄膜640必须于窗孔26维持开启，以使红外光28可进入感测层612及被检测。吾人将理解到，在本揭露内容的范畴之内，图像传感器600可包括一BPR层或薄膜，其位于其背/底侧、其前/顶侧或其背/底侧及其前/顶侧，或既非其背/底也非其前/顶侧。
于某些示范实施例中，绝缘层650可包括有机材料，例如一种吸收有机化合物的近红外光。此种绝缘层材料一般而言是有机，而非无机。相较于说明于此的可包括至少双层的其它实施例，多功能绝缘层的优点为其可具有单纯的单层构造。因此，图17的整体传感器构造可以是较简单及且较容易被制造。
一般而言，这种吸收有机化合物的近红外光为发色团(chromophores)，其π电子沿着一共轭链有效的被离域。例子包括例如芮(rylene)及其衍生物的多烯发色团，例如部花青素(merocyanine)、花青素及半花菁染料(hemicyanine dyes)的聚发色团，及例如四硫富瓦烯(tetrathiafulvalene)-σ-四氰(tetracyano)-p-二甲烷(quinodimethane)、D-σ-A化合物及其衍生物的包括施体-受体(D-A)发色团的近红外光有机化合物。D-A发色团的其它例子包括D-π-A-π-D型式、D-A-D型式系统的化合物等。近红外光吸收材料的又其它例子为揭露于美国专利6,775,059(于此全部并入作参考)的化合物。
图18A–18C为显示用于降低或消除重影(详细而言是图像传感器的重新分配层的重影)的示范实施例的方法的结果的影像。这些方法包括形成红外反射阻障层于重新分配层与感测层之间，以及形成红外吸收阻障层于重新分配层与感测层之间。图18A为不用红外线阻障层所产生的影像。如图18A所示，形成重新分配层的重影，显示其导电线路及焊垫。图18B为显示添加红外反射阻障层在重新分配层与感测层之间的效果的影像，例如结合图5及6显示并说明于上的实施例。如图18B所示，重新分配层的影像被消除。然而，此种方法可能导致感测层被反射红外线充满。图18C为显示添加红外吸收阻障层在重新分配层与感测层之间的效果的影像，例如结合图11、12及17显示并说明于上的实施例。如图18C所示，重新分配层的影像被消除。另外，通过与图18B作比较，可注意到当使用红外吸收阻障层时，感测层的充满(flooding)被消除，如由图18C的影像的相对黑暗所证明。
一般而言，红外反射层倾向于导致比红外吸收层更多红外线到达感测层。于相当强大的照明环境中，红外反射层可能导致传感器待被红外线充满，因此可能的负面的冲击其它波长的检测，例如可见光范围的那些波长。然而，于具有很少可见光及大量依赖红外线以供检测的环境中，红外反射层将具有比红外吸收层较佳的检测灵敏度，因为更多红外线将到达感测层。这种的例子可能是夜视产品，其计划于漆黑环境所使用。
应注意到，在可见光的及红外光对于检测而言是重要的环境下，红外吸收层可能是一种较佳方法，因为传感器将不会像红外反射层一样被红外线充满。吾人亦应注意到，依据示范实施例，红外反射与红外吸收可能在同一传感器产品之内被实施，用以较佳的避免红外线到达重新分配层。
虽然本发明的概念已参考其示范实施例被详细的显示及说明，但是熟习本项技艺人员将理解到，在不背离由权利要求所定义的本发明概念的精神与范畴之下，可能作出各种型式及细节的改变。

Claims (22)

1.一种图像传感器，其包括：
感光层，其用于接收红外辐射、检测所述红外辐射并产生代表所述红外辐射的电信号；
重新分配层，其位于所述光层之下，所述重新分配层包括一种图案化的导体，用于接收所述电信号；
多个导电焊垫，其位于所述重新分配层之下，每个导电衬垫电气连接至所述图案化的导体的导体；以及
红外吸收层，其位于所述感光层与所述重新分配层之间，所述红外吸收层吸收所述红外辐射以使所述红外辐射的主体部分不会碰到所述重新分配层。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外吸收层包括多层的不同材料。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外吸收层包括在复合的金属-介电材料-金属夹层结构中的多层材料，所述复合的金属-介电材料-金属夹层结构包括位于第一金属层与第二金属层之间的介电层。
4.如权利要求3所述的图像传感器，其中，所述第一金属层与所述第二金属层具有不同的厚度。
5.如权利要求3所述的图像传感器，其中，所述红外辐射穿过所述第一金属层，并利用在所述第一金属层及所述第二金属层之间的共振形成驻波。
6.如权利要求3所述的图像传感器，其中，金属层及介电层的参数是如此选择的，使得在所述红外辐射穿过所述第一金属层时，所述红外辐射利用在所述第一金属层与所述第二金属层之间的共振形成驻波。
7.如权利要求6所述的图像传感器，其中，所选择的参数包括所述第一金属层的材料类型、所述第二金属层的材料类型、所述介电层的材料类型、所述第一金属层厚度、所述第二金属层厚度以及所述介电层厚度中的至少一个。
8.如权利要求3所述的图像传感器，其中，所述第一金属层与所述第二金属层中的至少一个包括铬和镍中的至少一种。
9.如权利要求3所述的图像传感器，其中，所述介电层包括SiO2。
10.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外吸收层包括单一金属层。
11.如权利要求10所述的图像传感器，其中，所述单一金属层包括铬和镍中的至少一种。
12.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外吸收层包括复合的三层构造。
13.如权利要求12所述的图像传感器，其中，所述复合的三层构造为SiO2-Cr2O3-SiO2三层构造、SiO2-TaN-SiO2三层构造以及Cr-CrOx-CrOxNy三层构造中的至少一种。
14.如权利要求1项所述的图像传感器，其中，所述红外吸收层包括复合的双层构造。
15.如权利要求14所述的图像传感器，其中，所述复合的双层构造为Si3N4-TaN双层构造以及SiC-SiO2双层构造中的至少一种。
16.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外吸收层包括单一的非金属层。
17.如权利要求16所述的图像传感器，其中，所述单一的非金属层包括Cr2O3、CrSiO、NixOy、碳黑以及黑色无机材料中的至少一种。
18.如权利要求1所述的图像传感器，其还包括在所述感光层上面的、用于吸收辐射的黑色光阻层。
19.如权利要求18所述的图像传感器，其中，所述黑色光阻层覆盖所述感光层的无源区域。
20.如权利要求1所述的图像传感器，其还包括在所述感光层之下的、用于吸收辐射的黑色光阻层。
21.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外辐射为波长范围在900–1200nm的近红外光。
22.如权利要求18所述的图像传感器，所述感光层包括由黑色光阻层覆盖的多个外部画素透镜，第一多个画素透镜的部分在两个外部画素透镜之间。
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