TW202411764A - 照相機模組及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本揭露各種實施例旨在一照相機模組包含平坦鏡片。平坦鏡片與其他類型鏡片相較具有降低的厚度，由此照相機模組可具有小的尺寸並且照相機丘可以省略或降低在手機及併有照相機模組類似者上的尺寸。平坦鏡片配置以集中可見光至一白光光束，將光束分光至紅、綠、及藍光子光束，並且導引子光束分別地至用於紅、綠、及藍光的分開的影像感測器。影像感測器產生用於對應色彩的影像並且影像係結合至一全彩影像。光學地切割光束至子光束以及對於子光束使用分開的影像感測器允許彩色濾光體省略以及較小的像素感測器。這允許較高的品質成像。

Description

用於高品質成像的平坦光學照相機模組

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具有影像感測器的積體電路（IC）廣泛使用在現代電子裝置，比如，舉例來說，照相機、手機、之類的。影像感測器的類型包括，舉例來說，互補式金屬氧化物半導體（CMOS）影像感測器以及電荷耦合裝置（CCD）影像感測器。與CCD影像感測器相較，CMOS影像感測器由於低功耗、小尺寸、快速資料處理、資料的直接輸出、以及低製造成本而越來越受到青睞。

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本揭露提供許多不同實施例，或示範例，用於實現本揭露的不同特徵。為簡化本揭露，下文描述組件及配置的具體示範例。當然，這些組件以及配置僅為示範例以及不意以為限制。舉例而言，在接著的描述中，第一特徵在第二特徵之上或上的形成可包含直接接觸地形成第一特徵以及第二特徵的實施例，以及亦可包含附加特徵可形成於第一特徵與第二特徵之間，使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。此外，本揭露可能會在各種示範例中重複元件符號及/或符號。這樣的重複是為了簡單明瞭，其本身並不決定所討論的各種實施例及/或組構之間的關係。

再者，為便於描述，可在本揭露中使用諸如「在…下」、「在…下方」、「下」、「在…上方」、「上」及類似者之空間相對術語來描述一個元件或特徵與另一（些）元件或特徵之關係，如圖式中繪示。空間相對術語旨在涵蓋除在圖式中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向（旋轉90度或按其他定向）且本揭露中使用之空間相對描述同樣可相應地解釋。

手機之類者通常包含照相機模組。這種照相機模組可包含多個彎曲、折射的鏡片堆疊在一互補式金屬氧化物半導體（CMOS）影像感測器（CIS）之上。再者，照相機模組可依靠大量彎曲、折射的鏡片（例如6或更多）以達到高影像品質。然而，彎曲、折射的鏡片是厚的，由此大量彎曲、折射的鏡片導致大的照相機模組並且一照相機丘（camera bump）在手機上之類的。

再者，CIS取決於是色盲的光偵測器，由此CIS採用一拜爾（Bayer）彩色濾光體以達到全彩成像。然而，彩色濾光體擋住一部分的入射光，由此CIS具有低效率以及低靈敏度。再者，CIS的各全彩像素感測器包含一組四個鄰接的光偵測器。四個光偵測器分別地被紅、綠、以及藍彩色濾光體所遮罩，並且從四個光偵測器的訊號係結合至一全彩訊號。所以，全彩像素感測器是大的並且CIS具有低空間解析度以及低色彩準確性。

本揭露的各種實施例旨在一照相機模組包含平坦鏡片而非彎曲、折射的鏡片。在至少一些實施例中，平坦鏡片是超穎透鏡（meta lenses）及／或使用柱狀結構具有高折射率以及亞波長尺寸及／或間隔以操縱光。與彎曲、折射鏡片相較，平坦鏡片具有降低的厚度。如此，照相機模組可具有小尺寸並且照相機丘可省略或降低在手機之類者上的尺寸。

在一些實施例中，平坦鏡片包含一成像鏡片、複數個光束偏轉器、以及一分光鏡在成像鏡片以及該等複數個光束偏轉器之間。成像鏡片係配置以將入射光集中至白光光束。分光鏡係配置以白光光束分光為紅、綠、及藍光的子光束。光束偏轉器係配置以將紅、綠、及藍光的子光束分別地導引至分開的用於紅、綠、及藍光的CIS。CIS產生用於對應色彩的影像並且影像係結合至一全彩影像。

因為紅、綠、及藍光在到達CIS之前被分光，各CIS僅接收，或大多僅接收，一色彩的光。如此，彩色濾光體可從CIS省略。藉由省略彩色濾光體，CIS可具有高效率以及高靈敏度。再者，因為各CIS僅供一種色彩（例如紅、綠、或藍）使用，沒有一個CIS進行全彩成像。因此，CIS的像素感測器係小於全彩像素感測器。較小的像素感測器導致較高的空間的解析度以及增強的色彩準確性。

參考至圖1，一照相機模組包含複數個平坦鏡片102的一些實施例的一示意圖100係提供。在一些實施例中，平坦鏡片102係超穎透鏡使用柱狀結構具有高折射率以及亞波長尺寸及／或間隔以操縱光。高折射率，舉例來說，可以是大於約2、或類似者的折射率。在一些實施例中，平坦鏡片102也可稱為平坦光學件或平坦光學結構。

平坦鏡片102具有平面的或大體上平面的輪廓。換句話說，平坦鏡片102具有平坦的或大體上平坦的頂部以及底部輪廓。再者，平坦鏡片102具有厚度T其係少於進行相同的光學功能的彎曲、折射的鏡片的厚度。因為較小的厚度T，照相機模組可具有較小的尺寸並且照相機丘可省略或降低在手機之類者上的尺寸，照相機模組係合併於其中。平坦鏡片102係配置以將光104集中至一光束106，以光束106分光至複數個子光束108，並且將子光束108分別地導引至複數個影像感測器110。光束106對應於可見的或白光，然而子光束108對應於紅光、綠光、及藍光。

影像感測器110係配置以從對應的子光束108產生個別的影像。這些影像包括一紅色影像、一綠色影像、以及一藍色影像。再者，一影像處理器112係配置以將從影像感測器110的紅色、綠色、及藍色影像合併至一全彩影像114。

因為紅、綠、及藍光在到達影像感測器110之前被分光，各影像感測器110僅接收，或大多僅接收，一色彩的光。如此，彩色濾光體可從影像感測器110省略。藉由省略彩色濾光體，影像感測器110可具有高效率及高靈敏度。因為各影像感測器110係僅供一種色彩（例如紅、綠、或藍）使用，沒有一個影像感測器110進行全彩成像。因此，影像感測器110的像素感測器係小於全彩像素感測器。較小的像素感測器導致較高的空間解析度以及增強的色彩準確性。

繼續參考至圖1，平坦鏡片102係分佈在複數個透明基底116中，其可以，舉例來說，是或包含玻璃、熔融石英、石英、等等、或任何上述的組合。再者，平坦鏡片102包含一成像鏡片118、一分光鏡120、一第一光束偏轉器122a、以及一第二光束偏轉器122b。如在此後所示，附加的鏡片是可以使用的。

成像鏡片118係配置以將光104用在影像感測器110上的一焦平面集中至白光光束106。分光鏡120係在成像鏡片118以及第一光束偏轉器122a之間並且在成像鏡片118以及第二光束偏轉器122b之間。分光鏡120係配置以將光束106分光至該等複數個子光束108，其包括一第一子光束108a、一第二子光束108b、以及一第三子光束108c。再者，分光鏡120係配置以將第一及第二子光束108a、108b分別地指向至第一及第二光束偏轉器122a、122b，其係在分光鏡120的對向側上。

光束106包括橫跨一範圍波長的光，並且該等複數個子光束108包括橫跨不同子集範圍的光。範圍對應於可見的波長，其可以，舉例來說，是約400-700奈米、或類似者。不同子集對應於紅色、綠色、及藍色波長。紅色波長可以，舉例來說，是約625-740奈米、約635奈米、或類似者。綠波長可以，舉例來說，是約520-565奈米、約520奈米、或類似者。藍波長可以，舉例來說，是約350-500奈米、約430奈米、或類似者。

在一些實施例中，光束106係一可見或白光光束，並且第一、第二及第三子光束108a至108c分別地是一藍光光束、一紅光光束、以及一綠光光束。在其他實施例中，第一、第二及第三子光束108a至108c對應於不同的色彩。舉例來說，第一、第二及第三子光束108a至108c可分別地是紅光光束、綠光光束、以及一藍光光束。

第一及第二光束偏轉器122a、122b係配置以偏轉第一及第二子光束108a、108b。舉例來說，第一及第二光束偏轉器122a、122b可偏轉第一及第二子光束108a、108b所以大體上平行於第三子光束108c。如另一個示例，第一及第二光束偏轉器122a、122b可偏轉第一及第二子光束108a、108b所以正交於對應的影像感測器110a、110b的表面其接收第一及第二子光束108a、108b。在一些實施例中，第一及第二光束偏轉器122a、122b接收第一及第二子光束108a、108b在斜角α。斜角α可以，舉例來說，是約25-35度、約28度、或一些其他合適的角度。

在一些實施例中，平坦鏡片102係超穎透鏡使用柱狀結構具有高折射率以及亞波長尺寸及／或間隔以操縱光。在這種實施例中，平坦鏡片102具有不同的柱狀結構圖案以達到不同的功能。舉例來說，成像鏡片118可具有與分光鏡120不同的柱狀結構的圖案。

影像感測器110係被第一及第二光束偏轉器122a、122b從分光鏡120分開。再者，影像感測器110係在一感測器基底124上。感測器基底124可以，舉例來說，是一印刷電路板（PCB）、一矽基底、一矽中介層、或類似者。影像感測器110包含一第一影像感測器110a、一第二影像感測器110b、以及一第三影像感測器110c對應至第一、第二及第三子光束108a至108c（例如用一對一對應）。第一、第二及第三影像感測器110a至110c係配置以接收對應的子光束並且從對應的子光束產生個別的影像。

在一些實施例中，第一子光束108a、第一光束偏轉器122a、以及第一影像感測器110a對應於藍光，第二子光束108b、第二光束偏轉器122b、以及第二影像感測器110b對應於紅光，並且第三子光束108c以及第三影像感測器110c對應於綠光。在其他實施例中，這些紅、綠、及藍光分派係可變化。在一些實施例中，影像感測器110係CMOS影像感測器或一些其他合適類型的影像感測器。

參考至圖2A至圖2C，圖1的照相機模組的一些替代實施例的示意圖200A至200C係提供。

在圖2A中，成像鏡片118以及分光鏡120係結合成一合成鏡片202。合成鏡片202係配置以進行成像鏡片118的功能以及分光鏡120的功能二者。如上所述，成像鏡片118的功能是將光104集中，並且分光鏡120的功能是將光分光至子光束108。結合光學功能成一單一鏡片允許照相機模組到達一較小的尺寸在較低光學效率的成本。

在圖2B中，該等複數個平坦鏡片102進一步包含一第一精確成像鏡片204a、一第二精確成像鏡片204b、以及一第三精確成像鏡片204c（合稱精確成像鏡片204a至204c）。精確成像鏡片204a至204c係在透明基底116的其中一對應者上並且將第一及第二光束偏轉器122a、122b與影像感測器110分開。第一、第二、以及第三精確成像鏡片204a至204c係配置以將第一、第二及第三子光束108a至108c分別地集中在第一、第二及第三影像感測器110a至110c上。

因為精確成像鏡片204a至204c之各者係僅供一種色彩（例如紅、綠、或藍）使用，精確成像鏡片204a至204c係僅供一窄頻帶波長或甚至一單一波長使用。這是與成像鏡片118成對比，其係供一寬頻帶波長使用。至少對於平坦鏡片，如在此情況中，窄頻帶以及單一波長鏡片的光學性能比寬頻帶鏡片好。舉例來說，色散更難以用寬頻帶鏡片校正，由此寬頻帶鏡片是更容易有色差，於其中不同的波長具有不同的焦距並且影像是模糊的。因此，精確成像鏡片與成像鏡片118相較具有增強的性能並且可對付色差。再者，成像鏡片118可被認為是粗成像鏡片118。

在圖2C中，照相機模組進一步包含圖2B的精確成像鏡片204a至204c並且成像鏡片118以及分光鏡120係如在圖2A中結合成合成鏡片202。結合的鏡片可抵銷照相機模組由於精確成像鏡片204a至204c而增加的厚度。

參考至圖3，圖1的一平坦鏡片102的一些實施例的一剖視圖300係提供。平坦鏡片102包含複數個柱狀結構302配置在一單層圖案中在一透明基底116上並且被一保護層304覆蓋。在一些實施例中，柱狀結構302可也被稱為是奈米結構。柱狀結構302形成操縱光的超穎表面（metasurface），由此平坦鏡片102可被認為是一超穎透鏡。取決於柱狀結構302的圖案，平坦鏡片102的參數及／或功能性可變化。

在一些實施例中，柱狀結構302的一圖案被決定是藉由：1）將平坦鏡片102分為複數個地區；2）計算對各地區的一光學相位用以達到一預期的光學功能；3）決定在柱狀結構圖案以及光學相位之間的關聯的一資料館；以及4）對各地區，根據和在這地區的光學相位有關聯的柱狀結構圖案，配置柱狀結構。然而，其他合適的製程用以決定圖案是可以使用的。

在一些實施例中，平坦鏡片102進行一單一光學功能。示例可以是，舉例來說，包括成像鏡片118、分光鏡120、第一光束偏轉器122a、以及第二光束偏轉器122b。在其他實施例中，平坦鏡片102進行多個光學功能。一示例可以是，舉例來說，包括圖2A的合成鏡片202。在一些實施例中於其中平坦鏡片102進行多個光學功能，柱狀結構的一圖案係被決定用於各光學功能，然後圖案係結合（例如空間地多工）。在其他實施例中，於其中平坦鏡片102進行多個光學功能，柱狀結構302的一單一圖案係被決定以同步地進行各功能。

在至少一些實施例中，平坦鏡片102係圖1以及圖2A至圖2C的各平坦鏡片102的代表，除了柱狀結構302的圖案。舉例來說，平坦鏡片102可以是成像鏡片118的代表，除了柱狀結構302可具有一不同的圖案以達到成像鏡片118的功能性。如另一個示例，平坦鏡片102可以是分光鏡120的代表，除了柱狀結構302可具有一不同的圖案以達到分光鏡120的功能性。

柱狀結構302具有一高折射率。在一些實施例中，高折射率是大於約2、約6、或類似者的一折射率及／或是約2-5、約2-4、約2-6、或類似者的一折射。在一些實施例中，高折射率是一折射率其大於透明基底116的一折射率及／或大於保護層304的一折射率。再者，柱狀結構302具有一間距P _fl、個別的高度H _fl、以及個別的寬度W _fl。

間距P _fl係從任何二鄰接柱狀結構的橫向中心至橫向中心而量測。在一些實施例中，間距P _fl是亞波長。一亞波長間距可以是，舉例來說，一間距少於平坦鏡片102針對其配置的光波長。再者，一亞波長間距可以是，舉例來說，少於約0.4微米、約0.2微米、或類似者的一間距及／或約0.2-0.4微米、約0.2-0.3微米、約0.3-0.4微米、或類似者的一間距。

高度H _fl可以是，舉例來說，少於約3微米、約1.5微米、約0.7微米、或類似者及／或可以是，舉例來說，是約0.1-3.0微米、約0.1-0.7微米、約0.7-1.5微米、約1.5-3.0微米、或類似者。在一些實施例中，高度H _fl是均一的。

寬度W _fl可以是，舉例來說，是約0.1-2.0微米、約0.1-1.0微米、約1.0-2.0微米、或類似者。在一些實施例中，寬度W _fl是亞波長。類似於一亞波長間距，一亞波長寬度可以是，舉例來說，一寬度少於平坦鏡片102針對其所配置的光波長。再者，一亞波長寬度可以是，舉例來說，少於約0.4微米、約0.2微米、或類似者的一寬度及／或約0.2-0.4微米、或類似者的一寬度。

在一些實施例中，柱狀結構302具有一低吸收係數用於平坦鏡片102針對其所配置的光波長。低吸收係數可以是，舉例來說，少於約1e5倒數中央（cm ^-1）、約1e4 cm ^-1、約1e3 cm ^-1、或類似者、及／或可以是，舉例來說，是約1e3-1e5 cm ^-1、或類似者。在一些實施例中，柱狀結構302是在一週期圖案中。

在一些實施例中，柱狀結構302是或包含矽（例如Si）、氧化鈦（例如TiO ₂）、氮化鎵（例如GaN）、氮化鋁（例如AlN）、氮化矽（例如SiN）、類似者、或任何上述的組合。在一些實施例中，保護層304是或包含氧化矽（例如SiO ₂）及／或類似者。

參考至圖4，圖3的平坦鏡片102的一些實施例的一剖視圖400係提供，於其中平坦鏡片102係成像鏡片118。如此，柱狀結構302的圖案係配置以將光104集中至光的一光束106。在一些實施例中，柱狀結構302的寬度W _fl從平坦鏡片102的橫向中心減少至平坦鏡片102的周邊。

參考至圖5，圖4的成像鏡片118的一些實施例的一上視佈局圖500係提供。圖4的剖視圖400可以是，舉例來說，沿著線A-A或沿著一些其他合適的線所採。柱狀結構302係配置在複數個同心的環形路徑502中。柱狀結構302沿著一給定的環形的路徑共享一共通的尺寸，並且柱狀結構302隨徑向地遠離成像鏡片118的一中心而減少尺寸。

在替代實施例中，成像鏡片118具有複數個同心的，環形的區域，其中各環形的區域具有柱狀結構302的配置其徑向地朝向成像鏡片118的一中心而增加直徑。在替代實施例中，成像鏡片118具有一週期圖案的柱狀結構302其共享一共通的尺寸，其中週期圖案在整個成像鏡片118重複出現。

參考至圖6，圖4的成像鏡片118的一些替代實施例的一剖視圖600係提供，於其中柱狀結構302的一圖案係變化。舉例來說，間距P _fl以及寬度W _fl可從成像鏡片118的橫向中心變化至成像鏡片118的周邊。

雖然圖4至圖6的視圖400至600示出成像鏡片118（例如圖1的），圖4至圖6的視圖400至600可以是各精確成像鏡片204a至204c（例如圖2B的）的代表。舉例來說，各精確成像鏡片204a至204c可具有柱狀結構302的圖案如在圖4、圖5、圖6、或任何上述的組合中，除了間距P _fl以及寬度W _fl可以被調諧用於特定波長。

參考至圖7，圖3的平坦鏡片102的一些實施例的一剖視圖700係提供，於其中平坦鏡片102係分光鏡120。如此，柱狀結構302的圖案係配置以將白色或可見光的一光束106分光至複數個子光束108。再者，子光束108對應於一紅光光束、一綠光光束、以及一藍光光束。

在一些實施例中，柱狀結構302係分組為複數個群組702對應於紅、綠、以及藍。群組702具有類似的群組圖案，其藉由色彩（例如紅、綠、或藍）變化以引起用於對應色彩的一特定共振效應。舉例來說，間距P _fl以及寬度W _fl可變化。注意的是群組702係顯示為相同的是為了便於說明，但實際上對於紅、綠、以及藍是不同的。群組702係平均地在一方向間隔開（例如一左右方向），從分光鏡120的一第一側至分光鏡120對向於第一側的一第二側。再者，在群組702之各者之內，這群組的柱狀結構302在方向中增加或減少寬度W _fl。在一些實施例中，柱狀結構302是或包含氮化矽、或類似者，而保護層304是或包含氧化矽、或類似者。然而，其他合適的材料是可以使用的。

參考至圖8，圖7的分光鏡120的一些實施例的一上視佈局圖800係提供。圖7的剖視圖700可以是，舉例來說，沿著線B-B或沿著一些其他合適的線所採。柱狀結構302的群組702係配置在複數列以及複數行中。舉例來說，如所示出者，群組702可配置在9列3行中。然而，在替代實施例中更多或更少列及／或更多或更少行是可以使用的。

參考至圖9，圖7及圖8的分光鏡120的一些實施例的一透視圖900係提供，於其中保護層304具有一部分剖面。部分剖面允許一些柱狀結構302被看到。

參考至圖10，圖7的分光鏡120的一些替代實施例的一剖視圖1000係提供。舉例來說，除了在分光鏡120的一右側的一群組，各群組702具有三柱狀結構302而非二柱狀結構302。

參考至圖11，圖3的平坦鏡片102的一些實施例的一剖視圖1100係提供，於其中平坦鏡片102係第一光束偏轉器122a。如此，柱狀結構302的圖案係配置以以偏轉第一子光束108a。如上所述，第一子光束108a係被偏轉所以大體上平行於圖1的第三子光束108c及／或所以正交於第一影像感測器110a的一表面。再者，如上所述，第一子光束108a係被接收在一斜角α。斜角α可以是，舉例來說，是約28度、或類似者。在一些實施例中，柱狀結構302是或包含氧化鈦、或類似者，然而保護層304是或包含氧化矽、或類似者。然而，其他合適的材料也是可以使用的。

在一些實施例中，柱狀結構302的間距P _fl在第一光束偏轉器122a的一寬度上是均勻的，從第一光束偏轉器122a的一第一側（例如一左側）至第一光束偏轉器122a的一第二側（例如一右側）。再者，在一些實施例中，間距P _fl係約250奈米或一些其他合適的值。在一些實施例中，柱狀結構302的寬度W _fl在第一光束偏轉器122a的寬度上增加，從第一側至第二側。舉例來說，四個示出的柱狀結構302從第一側至第二側可分別地具有約120奈米、約150奈米、約180奈米、以及約205奈米的寬度W _fl。然而，其他合適的寬度值是可以使用的。

參考至圖12A以及12B，圖11的第一光束偏轉器122a的一些實施例的上視佈局圖1200A、圖1200B係提供。圖11的剖視圖1100可以是，舉例來說，沿著線C-C或沿著一些其他合適的線所採。在圖12A中，柱狀結構302具有圓的頂部幾何。在圖12B中，柱狀結構302具有正方形頂部幾何。在其他實施例中，柱狀結構302具有三角形的頂部幾何或一些其他合適的頂部幾何。

在圖12A以及圖12B二者中，柱狀結構302係分組為複數個群組1202。群組1202共享一群組圖案並且配置在一行中。再者，群組係平均地間隔開在行中。在群組1202之各者之內，這群組的柱狀結構302在一列向方向中增加寬度W _fl，從第一光束偏轉器122a的一左側至第一光束偏轉器122a的一右側。雖然示出的是四個群組1202，在替代實施例中更多或更少的群組是可以使用的。

參考至圖13，圖11以及圖12B的第一光束偏轉器122a的一些實施例的一透視圖1300係提供，於其中保護層304具有一部分剖面。部分剖面允許一些柱狀結構302被看到。

參考至圖14，圖11的第一光束偏轉器122a的一些替代實施例的一剖視圖1400係提供。舉例來說，間距P _fl以及寬度W _fl二者從第一光束偏轉器122a的一橫向中心增加至第一光束偏轉器122a的一周邊。

雖然圖11、圖12A、圖12B、圖13、以及圖14具有柱狀結構302的圖案其被調諧以偏轉第一子光束108a的波長，圖案可以被水平地翻轉以及調諧以偏轉第二子光束108b的波長。舉例來說，參考至圖15，圖3的平坦鏡片102的一些實施例的一剖視圖1500係提供，於其中平坦鏡片102係第二光束偏轉器122b。如此，柱狀結構302的圖案係配置以偏轉第二子光束108b。此圖案可以是用於圖11、圖12A、圖12B、以及圖13的第一光束偏轉器122a的圖案的任一者或結合的一鏡像，除了間距P _fl及／或寬度W _fl被調諧以偏轉第二子光束108b的波長。

參考至圖16，圖1的一影像感測器110的一些實施例的一剖視圖1600係提供。影像感測器110係圖1的第一、第二及第三影像感測器110a至110c之各者的代表。再者，影像感測器110包含一像素感測器1602在一半導體基底1604上。半導體基底1604，舉例來說，可以是或包含矽的一主體基底、或類似者、一絕緣體上矽（SOI）基底、或一些其他合適的類型的基底。

像素感測器1602係被延伸至半導體基底1604的一溝槽隔離結構1606所圍繞。溝槽隔離結構1606標出像素感測器1602在半導體基底1604中的一邊界並且將像素感測器1602與任何鄰接的像素感測器分開。再者，溝槽隔離結構1606完全地延伸通過半導體基底1604並且是或包含一高的k介電及／或一些其他合適的介電。在可替代的實施例中，溝槽隔離結構1606僅部分地延伸通過半導體基底1604。像素感測器1602包含一光偵測器1608、一轉移電晶體1610、以及未顯示的附加的電晶體。像素感測器1602可以是，舉例來說，一4個電晶體（4T）主動像素感測器（APS）或一些其他合適的類型的像素感測器。

光偵測器1608包含一收集器區域1612，其具有一第一摻雜類型並且其係被一摻雜井1614具有相反於第一摻雜類型的一第二摻雜類型所圍繞。舉例來說，第一摻雜類型可以是n型，並且第二摻雜類型可以是p型，或反之亦然。再者，光偵測器1608包含一嵌入式區域1616。嵌入式區域1616具有第二摻雜類型並且重疊收集器區域1612在半導體基底1604的一前側上。光偵測器1608可以是，舉例來說，是或包含一嵌入式光電二極體（pinned photodiode）或一些其他合適的光偵測器。

轉移電晶體1610包含一閘極電極1618、一閘極介電層1620、一側壁間隔物1622、以及一成對的源極／汲極區1624。閘極電極1618係與閘極介電層1620堆疊，並且閘極介電層1620將閘極電極1618與半導體基底1604分開。側壁間隔物1622係在閘極電極1618的側壁以及閘極介電層1620的側壁上。源極／汲極區1624係在半導體基底1604中，並且閘極電極1618係在源極／汲極區1624之間。再者，源極／汲極區1624對應於收集器區域1612以及一浮動擴散節點FDN。源極／汲極區可指一源極或一汲極，個別地或集體地視情況而定。

一互連結構1626覆蓋並且電性耦合至轉移電晶體1610在半導體基底1604的前側上。互連結構1626包含複數個線1628以及複數個孔1630在一互連介電層1632中。線1628以及孔1630係導電並且分別地分組為複數個線位準以及複數個孔位準，其係交替地堆疊以定義導電路徑。在一些實施例中，線1628以及孔1630是或包含銅、鋁、類似者、或任何上述的組合。

一後側鈍化層1634以及一微鏡片1636覆蓋半導體基底1604，在半導體基底1604的一後側上相反於半導體基底1604的前側。後側鈍化層1634係介電並且對輻射透明。微鏡片1636係被後側鈍化層1634而與半導體基底1604分開。再者，微鏡片1636係配置以集中入射的輻射在光偵測器1608上以增強量子效率。

參考至圖17，複數個影像感測器的一些實施例的一剖視圖1700係提供，於其中各影像感測器係如在圖16中者。該等複數個影像感測器110對應於以上所敘的第一、第二及第三影像感測器110a至110c（例如關於圖1）用於藍、紅、以及綠波長。如在此後所示，1604在一些實施例中對應於一單一半導體基底，在其他實施例中對應於多個不連續的半導體基底。

參考至圖18A以及圖18B，圖17的該等複數個影像感測器110的一些實施例的上視佈局圖1800A、圖1800B係提供。圖17的剖視圖1700可以是，舉例來說，沿著線D-D所採。

在圖18A中，影像感測器110係整合至一共通的積體晶片並且對應於一共通像素陣列1802的分開部分。像素陣列1802包含複數個像素感測器1602配置在複數列以及複數行中。像素感測器1602係各如在圖16中者並且共享一共通的半導體基底1604（如例如圖17）。因此，第一、第二及第三影像感測器110a至110c的光偵測器1608（如例如圖17）係在相同的半導體基底1604中。

複數個墊1804彼此間隔並且沿著積體晶片的一周邊配置在一環形的圖案中以圍繞共通像素陣列1802。墊1804係導電的並且提供電性耦合從共通的積體晶片外部至共通像素陣列1802。

在圖18B中，影像感測器110係在分開的積體晶片中並且對應於分開的像素陣列1806。各個別的像素陣列1806包含複數個像素感測器1602配置在複數列以及複數行中。像素感測器1602係各如在圖16中者，並且像素陣列1806係在分開的半導體基底1604（如例如圖17）上。因此，第一影像感測器110a的光偵測器1608（如例如圖17）係在一第一半導體基底中，第二影像感測器110b的光偵測器1608（如例如圖17）係在一第二半導體基底中，以及第三影像感測器110c的光偵測器1608（如例如圖17）係在一第三半導體基底中，其中第一、第二、以及第三半導體基底是不同的。

複數個墊1804彼此間隔並且沿著積體晶片的周邊配置在環形的圖案中以個別地圍繞像素陣列1806。墊1804係導電的並且提供電性耦合從積體晶片外部至像素陣列1806。

參考至圖19，圖1的照相機模組的一些實施例的一剖視圖1900係提供。平坦鏡片102以及影像感測器110係配置在被一殼體1904所定義的一空腔1902中。再者，平坦鏡片102以及影像感測器110係用黏著劑及／或側壁突出1906緊固至殼體1904。影像感測器110係用一黏著劑緊固至空腔1902的一底部表面，並且平坦鏡片102係堆疊在影像感測器110之上並且用側壁突出1906且在一些實施例中是用一黏著劑緊固至殼體1904。

成像鏡片118以及分光鏡120係在殼體1904的一頂部。成像鏡片118係在透明基底116其中之一對應者的一底面上並且接收通過一光圈1908在殼體1904中的光。成像鏡片118可以是，舉例來說，如關於圖6所示出以及敘述者，除了垂直地翻轉以外。在替代實施例中，成像鏡片118係如關於圖4及／或圖5所示出以及敘述者。分光鏡120被覆蓋在成像鏡片118下，並且分光鏡120的保護層304直接接觸成像鏡片118的保護層304。分光鏡120可以是，舉例來說，如關於圖10所示出以及敘述者。在替代實施例中，分光鏡120係如關於圖7、圖8、圖9、或任何上述的組合所示出以及敘述者。

第一及第二光束偏轉器122a、122b被覆蓋在分光鏡120下，分別地在分光鏡120的對向側上。再者，第一及第二光束偏轉器122a、122b係與分光鏡120間隔有一S _fl。S _fl可以是，舉例來說，是約3毫米、約2.5-3.5毫米、或類似者。如果S _fl太小（例如少於2.5毫米），子光束會部分地重疊並且色彩分隔會是差的。所以，藉由影像感測器110所形成的影像會具有差的品質。如果S _fl太大（例如少於3.5毫米），第一及第二光束偏轉器122a、122b會未能恰當地將對應的子光束偏轉。

第一光束偏轉器122a可以是，舉例來說，如關於圖14所示出以及敘述者。在替代實施例中，第一光束偏轉器122a係如關於圖11、圖12A、圖12B、圖13、或任何上述的組合所示出以及敘述者。在一些實施例中，第二光束偏轉器122b係如所示出並且敘述的第一光束偏轉器122a。在一些實施例中，第二光束偏轉器122b係第一光束偏轉器122a的一鏡像。在一些實施例中，第二光束偏轉器122b係如關於圖15所示出以及敘述者。

第一以及第二影像感測器110a、110b分別地被覆蓋在第一及第二光束偏轉器122a、122b下，並且第三影像感測器110c係在第一以及第二影像感測器110a、110b之間。第一、第二及第三影像感測器110a至110c各包含複數個像素感測器1602，並且像素感測器1602包含個別的光偵測器1608。為了便於說明，像素感測器1602以及光偵測器1608係示意地一起示出為白色區塊鋪在影像感測器110上。像素感測器1602可以是，舉例來說，各如關於圖16所示出以及敘述者。影像感測器110可以是，舉例來說，各如關於圖16、圖17、圖18A、圖18B、或任何上述的組合所示出以及敘述者。

在一些實施例中，影像感測器110係整合至一共通的積體晶片如在圖17以及圖18A中。在其他實施例中，影像感測器110係整合至分開的積體晶片如在圖17以及圖18B中。

殼體1904具有一寬度W _cm以及一高度H _cm。寬度W _cm可以是，舉例來說，少於約20毫米、約15毫米、約10毫米、或類似者及／或可以是，舉例來說，是約10-20毫米、約10-15毫米、約15-20毫米、或類似者。高度H _cm可以是，舉例來說，少於約5毫米、約4毫米、3毫米、2毫米、或類似者及／或可以是，舉例來說，是約4-5毫米、約3-4毫米、約2-3毫米、或類似者。如上所述的，因為使用平坦鏡片，高度H _cm可以是小的並且照相機丘可以省略或降低在手機及併有照相機模組類似者上的尺寸。

參考至圖20，圖19的照相機模組的一些實施例的一透視圖2000係提供。

參考至圖21A至圖21G，圖19的照相機模組的一些替代實施例的剖視圖2100A至剖視圖2100G係提供。

在圖21A中，移除了將第一及第二光束偏轉器122a、122b與影像感測器110分開的空間。如此，第一及第二光束偏轉器122a、122b的透明基底116直接接觸影像感測器110。

在圖21B中，一第一精確成像鏡片204a、一第二精確成像鏡片204b、以及一第三精確成像鏡片204c（合稱精確成像鏡片204a至204c）分別地覆蓋第一、第二及第三影像感測器204a至204c。再者，精確成像鏡片204a至204c係在相同的透明基底116上，在第一及第二光束偏轉器122a、122b以及影像感測器110之間。精確成像鏡片204a至204c之各者係如圖3所示出以及敘述的平坦鏡片102，除了柱狀結構302具有圖案配置以將對應的子光束分別地集中在如關於圖2B所敘述的影像感測器110上。

在圖21C中，照相機模組係如在圖21B中者，除了第一及第二光束偏轉器122a、122b係在透明基底116的其中之一對應者的一底面上。如此，第一及第二光束偏轉器122a、122b的保護層304直接接觸精確成像鏡片204a至204c的保護層304。

在圖21D中，照相機模組係如在圖21B中者，除了精確成像鏡片204a至204c與第一及第二光束偏轉器122a、122b共享一透明基底116。所以，這裡沒有透明基底將精確成像鏡片204a至204c與第一及第二光束偏轉器122a、122b分開。這降低殼體1904的高度H _cm，由此照相機模組可以是小的並且照相機丘可以省略或降低在手機及併有照相機模組類似者上的尺寸。

在圖21E中，成像鏡片118以及分光鏡120共享一透明基底116而非具有個別的透明基底。所以，這裡有一較小的透明基底並且殼體1904的高度H _cm係降低。因為高度H _cm降低，照相機模組可以是小的並且照相機丘可以省略或降低在手機及併有照相機模組類似者上的尺寸。

在圖21F中，成像鏡片118係與分光鏡120被透明基底116的其中之一對應者所分開，其係與分光鏡120間隔。

在圖21G中，殼體1904係分為一上殼體1904a以及一下殼體1904b。下殼體1904b容納影像感測器110，然而上殼體1904a容納平坦鏡片102。再者，一音圈馬達2102圍繞上殼體1904a並且配置以移動上殼體1904a，因此平坦鏡片102垂直地（例如上以及下）相對於影像感測器110。這種移動可以是，舉例來說，增強聚焦並且改善影像品質。

參考至圖22至圖24，用於形成包含一平坦鏡片的一單層光學結構的一方法的一些實施例的一系列的剖視圖2200至剖視圖2400係提供。平坦鏡片可以是，舉例來說，對應於圖3的平坦鏡片102。

如圖22的剖視圖2200所示出，一光學層2202係沉積在一透明基底116上。透明基底116可以是，舉例來說，是或包含玻璃、熔融石英、石英、等等、或任何上述的組合。再者，透明基底116可以是，舉例來說、2、3、5、或6吋晶圓、或類似者。沉積可以是，舉例來說，藉由氣相沉積、原子層沉積（原子層沉積）、類似者、或任何上述的組合而進行。

光學層2202具有一高折射率。在一些實施例中，高折射率係大於約2、約6、或類似者的一折射率及／或係約2-5、約2-4、約2-6、或類似者的一折射。在一些實施例中，高折射率係一折射率大於透明基底116的一折射率。在一些實施例中，光學層2202具有一低吸收係數用於單一元件光學結構針對其所配置的光波長。低吸收係數可以是，舉例來說，少於約1e5 cm ^-1、約1e4 cm ^-1、約1e3 cm ^-1、或類似者。在一些實施例中，光學層2202是或包含矽（例如Si）、氧化鈦（例如TiO ₂）、氮化鎵（例如GaN）、氮化鋁（例如AlN）、氮化矽（例如SiN）、類似者、或任何上述的組合。

在一些實施例中，光學層2202的一高度H _fl可以是，舉例來說，少於約3微米、約1.5微米、約0.7微米、或類似者及／或可以是，舉例來說，是約0.1-3.0微米、約0.1-0.7微米、約0.7-1.5微米、約1.5-3.0微米、或類似者。

如圖23的剖視圖2300所示出，光學層2202係圖案化以形成複數個柱狀結構302。圖案化可以是，舉例來說，藉由一微影／蝕刻製程或一些其他合適的圖案化製程而進行。

柱狀結構302形成一平坦鏡片102並且進一步形成操縱光的超穎表面，由此平坦鏡片102可以是被認為是一超穎透鏡。取決於柱狀結構302的圖案，平坦鏡片102的參數及／或功能性可以變化。圖案係一般地示出但可以是如在圖4至圖11、圖12A、圖12B、以及圖13至圖15的任一者或結合者以形成平坦鏡片102為成像鏡片118、分光鏡120、第一光束偏轉器122a、第二光束偏轉器122b、或一些其他鏡片。

柱狀結構302具有一間距P _fl以及個別的寬度W _fl。間距P _fl係從任何二鄰接柱狀結構的橫向中心至橫向中心量測。在一些實施例中，間距P _fl係亞波長。一亞波長間距可以是，舉例來說，一間距少於平坦鏡片102針對其所配置的光波長。再者，一亞波長間距可以是，舉例來說，少於約0.4微米、約0.2微米、或類似者的一間距及／或約0.2-0.4微米、約0.2-0.3微米、約0.3-0.4微米、或類似者的一間距。在一些實施例中，間距P _fl係均一的從平坦鏡片102的一橫向中心至平坦鏡片102的一周邊。

寬度W _fl可以是，舉例來說，是約0.1-2.0微米、約0.1-1.0微米、約1.0-2.0微米、或類似者。在一些實施例中，寬度W _fl係亞波長。一亞波長寬度可以是，舉例來說，一寬度少於平坦鏡片102針對其所配置的光波長。再者，一亞波長寬度可以是，舉例來說，少於約0.4微米、約0.2微米、或類似者的一寬度及／或約0.2-0.4微米、或類似者的一寬度.

如圖24的剖視圖2400所示出，一保護層304係沉積在柱狀結構302之上。沉積可以是，舉例來說，藉由氣相沉積、原子層沉積、類似者、或任何上述的組合而進行。保護層304係透光的並且可以是，舉例來說，是或包含氧化矽（例如SiO ₂）、類似者、或任何上述的組合。

也如圖24的剖視圖2400所示出，一平坦化係進行到保護層304的一頂部以弄平保護層304的頂部。平坦化可以是，舉例來說，藉由一化學機械拋光（CMP）或一些其他合適的類型平坦化而進行。

雖然圖22至圖24是參考方法而敘述，可以理解的是，顯示在這些圖中的結構並不限於方法，仍可獨立於該方法。雖然圖22至圖24係敘述為一系列的操作，可以理解的是操作的順序可以在其他實施例中改變。雖然圖22至圖24示出並且敘述為一組特定操作，所示出及／或敘述的一些操作可以在其他實施例中省略。再者，未示出及／或敘述的操作者可以包括在其他實施例中。

參考至圖25至圖27，用於形成包含平坦鏡片的一多層光學結構的一方法的一些第一實施例的一系列的剖視圖2500至剖視圖2700係提供。

如圖25的剖視圖2500所示出，一第一單層光學結構2502係形成如關於圖22至圖24所敘述者。第一單層光學結構2502包含一第一平坦鏡片102a。

如圖26的剖視圖2600所示出，一第二單層光學結構2602係形成如關於圖22至圖24所敘述者。第二單層光學結構2602包含一第二平坦鏡片102b。

如圖27的剖視圖2700所示出，圖26的第二單層光學結構2602係垂直地翻轉並且結合至圖25的第一單層光學結構2502，使得平坦鏡片102在透明基底116之間。結合發生在一介面2702，於此處保護層304直接接觸並且可以是舉例來說藉由融合結合、直接結合、類似者、或任何上述的組合而進行。

也藉由圖27的剖視圖2700所示出，介面2702係烘烤或退火以強化介面2702。在一些實施例中，附加的處理係隨後地進行。附加的處理可以是，舉例來說，包含薄化一或二者的透明基底116、沉積一抗反射塗鍍（ARC）在一或二者的透明基底116上、或一些其他合適的處理。

注意的是出於解釋目的，平坦鏡片102的柱狀結構302係形成有通用的圖案。然而，實際上，第一平坦鏡片102a的柱狀結構302相較第二平坦鏡片102b的柱狀結構302具有一不同的圖案，使第一及第二平坦鏡片102a、102b進行不同的功能。

在一些實施例中，第一平坦鏡片102a係一分光鏡並且第二平坦鏡片102b係一成像鏡片，或反之亦然。圖19、圖21A至圖21D、以及圖21G提供結果的多層光學結構的非限制性示例。成像鏡片可以是，舉例來說，對應於在圖4、圖5、圖6、或任何上述的組合中的成像鏡片118。分光鏡可以是，舉例來說，對應於在圖7、圖8、圖9、圖10、或任何上述的組合中的分光鏡120。

在其他實施例中，第一平坦鏡片102a係一精確成像鏡片並且第二平坦鏡片102b係一光束偏轉器。圖21C提供結果的多層光學結構的一非限制性示例。光束偏轉器可以是，舉例來說，對應於在圖11、圖12A、圖12B、圖13、圖14、圖15、或任何上述的組合中的第一或第二光束偏轉器122a、122b。精確成像鏡片可以是，舉例來說，對應於在圖21B中的一精確成像鏡片204a至204c。

雖然圖25至圖27是參考方法而敘述，可以理解的是，顯示在這些圖中的結構並不限於方法，仍可獨立於該方法。雖然圖25至圖27係敘述為一系列的操作，可以理解的是操作的順序可以在其他實施例中改變。雖然圖25至圖27示出並且敘述為一組特定操作，所示出及／或敘述的一些操作可以在其他實施例中省略。再者，未示出及／或敘述的操作者可以包括在其他實施例中。

參考至圖28至圖31，用於形成包含平坦鏡片的一多層光學結構的一方法的一些第二實施例的一系列的剖視圖2800至剖視圖3100係提供。與圖25至圖27的第一實施例對比，多層係在一單一透明基底上而非分開的透明基底。

如圖28的剖視圖2800所示出，關於圖22至圖24所敘述的操作係進行以形成一第一平坦鏡片102a在一透明基底116上。在此之後，關於圖22至圖24所敘述的操作係重複在保護層304上以形成一第二平坦鏡片102b在第一平坦鏡片102a上方。

如圖29的剖視圖2900所示出，一光學層2202係沉積在如關於圖22所敘述的保護層304上。

如圖30的剖視圖3000所示出，光學層2202係圖案化以形成複數個柱狀結構302形成一第二平坦鏡片102b。圖案化係如關於圖23所敘述進行。

如圖31的剖視圖3100所示出，一保護層304係沉積覆蓋第二平坦鏡片102b，並且一平坦化係進行至保護層304的一頂部，如關於圖24所敘述。

注意的是出於解釋目的，平坦鏡片102的柱狀結構302係形成有通用的圖案。然而，實際上，第一平坦鏡片102a的柱狀結構302相較第二平坦鏡片102b的柱狀結構302具有一不同的圖案，使第一及第二平坦鏡片102a、102b進行不同的功能。

在一些實施例中，第一平坦鏡片102a係一分光鏡並且第二平坦鏡片102b係一成像鏡片，或反之亦然。圖19以及圖21A至圖21D提供結果的多層光學結構的非限制性示例。成像鏡片可以是，舉例來說，對應於在圖4、圖5、圖6、或任何上述的組合中的成像鏡片118。分光鏡可以是，舉例來說，對應於在圖7、圖8、圖9、圖10、或任何上述的組合中的分光鏡120。

在其他實施例中，第一平坦鏡片102a係一精確成像鏡片並且第二平坦鏡片102b係一光束偏轉器。圖21C提供結果的多層光學結構的一非限制性示例。光束偏轉器可以是，舉例來說，對應於在圖11、圖12A、圖12B、圖13、圖14、圖15、或任何上述的組合中的第一或第二光束偏轉器122a、122b。精確成像鏡片可以是，舉例來說，對應於在圖21B中的一精確成像鏡片204a至204c。

雖然圖28至圖31是參考方法而敘述，可以理解的是，顯示在這些圖中的結構並不限於方法，仍可獨立於該方法。雖然圖28至圖31係敘述為一系列的操作，可以理解的是操作的順序可以在其他實施例中改變。雖然圖28至圖31示出並且敘述為一組特定操作，所示出及／或敘述的一些操作可以在其他實施例中省略。再者，未示出及／或敘述的操作者可以包括在其他實施例中。

參考至圖32至圖44，用於形成包含平坦鏡片的一照相機模組的一方法的一些實施例的一系列的剖視圖3200至剖視圖4400係提供。照相機模組可以是，舉例來說，對應於圖21D的照相機模組。

如圖32以及圖33的剖視圖3200、3300所示出，一分光鏡120係根據圖22至圖24的方法形成在一透明基底116上。分光鏡120係配置以將一可見或白光光束分光至紅、綠、及藍光的子光束。集中在圖32上，一光學層係根據關於圖22以及圖23所敘述的操作，沉積在透明基底116上並且隨後地圖案化以形成分光鏡120。集中在圖33上，一保護層304係根據關於圖24所敘述的操作形成覆蓋分光鏡120。

如圖34以及圖35的剖視圖3400、3500所示出，一成像鏡片118係根據圖22至圖24的方法形成在一透明基底116上。成像鏡片118係配置以集中可見或白光至一可見或白光光束。集中在圖34上，一光學層2202係根據關於圖22以及圖23所敘述的操作，沉積在透明基底116上並且隨後地圖案化以形成成像鏡片118。集中在圖35上，一保護層304係根據關於圖24所敘述的操作形成覆蓋成像鏡片118。

如圖36的剖視圖3600所示出，圖35的結構係垂直地翻轉並且結合至圖33的結構。所以，成像鏡片118以及分光鏡120的個別的保護層304直接接觸。結合可以是，舉例來說，藉由融合結合、直接結合、類似者、或任何上述的組合而進行。應當理解的是，藉由圖32至圖36所示出的方法可以是，舉例來說，被認為是圖25至圖27的方法的實施例，於其中第一及第二平坦鏡片102a、102b分別是分光鏡120以及成像鏡片118。

如圖37至圖39的剖視圖3700至剖視圖3900所示出，一第一精確成像鏡片204a、一第二精確成像鏡片204b、以及一第三精確成像鏡片204c（合稱精確成像鏡片204a至204c）係根據圖22至圖24的方法同時地形成在一透明基底116上。精確成像鏡片204a至204c係配置以集中對應的光的子光束至對應的影像感測器上。集中在圖37上，一光學層2202係根據關於圖22所敘述的操作沉積在一透明基底116上。集中在圖38上，光學層2202係根據關於圖23所敘述的操作圖案化以形成精確成像鏡片204a至204c。集中在圖39上，一保護層304係根據關於圖24所敘述的操作形成覆蓋精確成像鏡片204a至204c。

如圖40至圖42的剖視圖4000至剖視圖4200所示出，一第一光束偏轉器122a以及一第二光束偏轉器122b係根據圖22至圖24的方法同時地形成在保護層304上。第一及第二光束偏轉器122a、122b係配置以偏轉對應的光的子光束朝向對應的影像感測器並且分別地覆蓋第一及第二精確成像鏡片204a、204b。集中在圖40上，一光學層2202係根據關於圖22所敘述的操作沉積在保護層304上。集中在圖41上，光學層2202係根據關於圖23所敘述的操作圖案化以形成第一及第二光束偏轉器122a、122b。集中在圖42上，另一個保護層304係根據關於圖24所敘述的操作形成覆蓋第一及第二光束偏轉器122a、122b。

應當理解的是，藉由圖37至圖42所示出的方法可以是，舉例來說，被認為是圖28至圖31的方法的實施例，於其中第一及第二平坦鏡片102a、102b分別是第一、第二、第三精確成像鏡片204a至204c其中之一者以及第一及第二光束偏轉器122a、122b其中之一者。

如圖43的剖視圖4300所示出，複數個影像感測器110係形成並且隨後地結合至被影像感測器110共享的一感測器基底124。感測器基底124可以是，舉例來說，一印刷電路板、一矽基底、一矽中介層、或類似者。

該等複數個影像感測器110對應於光的紅、綠、以及藍子光束以及包含一第一影像感測器110a、一第二影像感測器110b、以及一第三影像感測器110c。第一、第二及第三影像感測器110a至110c各包含複數個像素感測器1602，並且像素感測器1602包含個別的光偵測器1608。為了便於說明，像素感測器1602以及光偵測器1608係示意地一起示出為白色區塊鋪在影像感測器110上。像素感測器1602可以是，舉例來說，各如關於圖16所示出以及敘述者。影像感測器110可以是，舉例來說，CMOS影像感測器及／或可以是，舉例來說，各如關於圖16、圖17、圖18A、圖18B、或任何上述的組合所示出以及敘述者。

如圖44的剖視圖4400所示出，圖36的結構、圖42結構、以及圖43的結構係配置在藉由一殼體1904所定義的一空腔1902中。此結構可以是，舉例來說，藉由黏著劑及／或殼體1904的側壁突出1906而緊固至殼體1904。

圖36的結構，其包括成像鏡片118以及分光鏡120者，係配置的在殼體1904的一頂部在一光圈1908在殼體1904中。圖43的結構，其包括影像感測器110者，係配置的在殼體1904的一底部。圖42的結構，其包括精確成像鏡片204a至204c以及第一及第二光束偏轉器122a、122b者，係配置的在影像感測器110以及分光鏡120之間。第一及第二光束偏轉器122a、122b分別地覆蓋第一及第二精確成像鏡片204a、204b，其分別地覆蓋第一以及第二影像感測器110a、110b。第三精確成像鏡片204c分別地覆蓋第三影像感測器110c。再者，圖42的結構係被一間隔S _fl而與分光鏡120的透明基底116間隔並且直接接觸影像感測器110。在替代實施例中，影像感測器110係與圖42的結構間隔。

如以上所見，照相機模組使用平坦鏡片而非彎曲、折射的鏡片。與進行相同的光學功能的彎曲、折射的鏡片相較，平坦鏡片具有降低的高度（或厚度）。如此，藉由使用平坦鏡片，照相機模組可具有一降低的高度H _cm（或厚度）。因為降低了高度H _cm，照相機丘可以被省略或降低在手機及併有照相機模組類似者上的尺寸。降低的高度H _cm可以是，舉例來說，少於約5、或類似者。

此外，如以上所見，平坦鏡片102可係藉由晶圓級半導體製程形成，其與用於彎曲、折射的鏡片製程相較可降低成本。

在照相機模組的使用期間，成像鏡片118集中可見或白光至一光光束，其藉由分光鏡120被分光至紅、綠、以及藍子光束。第一及第二光束偏轉器122a、122b在斜角接收子光束的其中之二者並且偏轉這些子光束朝向第一以及第二影像感測器110a、110b。精確成像鏡片204a至204c集中子光束在影像感測器110上，其產生結合至一全彩影像的紅色、綠色、及藍色影像。

因為紅、綠、及藍光係分光在到達影像感測器110之前，各影像感測器110僅接收，或大多僅接收，一色彩的光。如此，彩色濾光體可從影像感測器110省略。藉由省略彩色濾光體，影像感測器110可具有高效率及高靈敏度。因為各影像感測器110係僅供一種色彩（例如紅、綠、或藍）使用，沒有一個影像感測器110進行全彩成像。因此，影像感測器110的像素感測器係小於全彩像素感測器。較小的像素感測器導致較高的空間解析度以及增強的色彩準確性。

雖然圖32至圖44是參考方法而敘述，可以理解的是，顯示在這些圖中的結構並不限於方法，仍可獨立於該方法。雖然圖32至圖44係敘述為一系列的操作，可以理解的是操作的順序可以在其他實施例中改變。雖然圖32至圖44示出並且敘述為一組特定操作，所示出及／或敘述的一些操作可以在其他實施例中省略。再者，未示出及／或敘述的操作者可以包括在其他實施例中。

參考至圖45，圖32至圖44的方法的一些實施例的一區塊圖4500係提供。

在4502，複數個平坦鏡片，包括一成像鏡片、一分光鏡、以及複數個光束偏轉器者，係形成。舉例來說，如圖32至圖42。在4502a，一光學層係沉積在一透明基底上。舉例來說，如圖32。在4502b，光學層係圖案化至複數個柱狀結構，其形成一平坦鏡片在該等複數個平坦鏡片中。舉例來說，如圖32。在4502c，一保護層係沉積覆蓋該等複數個柱狀結構。舉例來說，如圖33。

在4504，複數個影像感測器係形成在一感測器基底上。舉例來說，如圖43。

在4506，影像感測器以及該等複數個平坦鏡片係配置在一殼體中，使得平坦鏡片係堆疊在影像感測器之上。舉例來說，如圖44。

雖然圖45的區塊圖4500於此被示出且敘述為一系列的操作或事件，可以理解的是此類操作或事件的所示順序不應被解釋為限制性意義。舉例來說，一些操作可能以不同的順序發生及／或與此處所示出及／或敘述的其他操作或事件同時發生。再者，並非所有示出的操作都需要實行本文描述的一或更多的方面或實施例，並且本文描繪的一或更多的操作可以在一或更多的分開的的操作及／或階段中進行。

在一些實施例中，本揭露提供一種照相機模組，包括：複數個像素感測器，包括一第一像素感測器、一第二像素感測器、以及一第三像素感測器在該第一像素感測器以及該第二像素感測器之間並與其間隔開；一成像鏡片在該等複數個像素感測器之上；一分光鏡在該成像鏡片以及該等複數個像素感測器之間；以及一成對的光束偏轉器在該分光鏡以及該等複數個像素感測器之間，其中該等光束偏轉器等分別地覆蓋該第一像素感測器以及該第二像素感測器；其中該成像鏡片、該分光鏡、以及該等光束偏轉器具有平坦的頂部輪廓以及平坦的底部輪廓。在一些實施例中，該成像鏡片、該分光鏡、以及該等光束偏轉器係超穎透鏡。在一些實施例中，該成像鏡片係配置以集中可見光至一白光光束，其中該分光鏡係配置以將該光束分光至一紅子光束、一綠子光束、以及一藍子光束，並且其中該等光束偏轉器係配置以將該紅子光束、該綠子光束、以及該藍子光束其中之二者分別地偏轉至該第一像素感測器以及該第二像素感測器。在一些實施例中，該照相機模組進一步包括一透明基底，該等光束偏轉器係在其上，其中該透明基底直接接觸該等複數個像素感測器以及該成對的光束偏轉器。在一些實施例中，該照相機模組進一步包括複數個精確成像鏡片在該成對的光束偏轉器以及該等複數個像素感測器之間，其中該等精確成像鏡片分別地覆蓋該像素感測器並且配置以將光分別地集中在該等像素感測器上。在一些實施例中，該照相機模組進一步包括：一第一透明基底，該等光束偏轉器係在其上；以及一第二透明基底，該等精確成像鏡片係在其上，其中該等精確成像鏡片係在該第一透明基底以及該第二透明基底之間。在一些實施例中，該等像素感測器包括個別的光偵測器在一共通的半導體基底中。

在一些實施例中，本揭露提供另一種照相機模組包括：複數個影像感測器，包括一第一影像感測器、一第二影像感測器、以及一第三影像感測器在該第一影像感測器以及該第二影像感測器之間並與其間隔開；以及複數個平坦鏡片堆疊在該等複數個影像感測器之上，其中該等平坦鏡片各包含複數個柱狀結構，以及其中該平坦鏡片具有不同的光學功能以及該等柱狀結構的不同圖案以達到該等不同的光學功能。在一些實施例中，該等平坦鏡片之各者包括該等複數個柱狀結構在一單一層中在一透明基底上並且帶有一圖案以達到該等不同的光學功能其中之一對應者。在一些實施例中，該等複數個平坦鏡片的該等柱狀結構具有大於2的折射率。在一些實施例中，該照相機模組進一步包括複數個保護層分別地覆蓋該等複數個平坦鏡片的該等柱狀結構並且相對於該等柱狀結構具有低折射率。在一些實施例中，該等複數個平坦鏡片包括一第一平坦鏡片以及一第二平坦鏡片，其中該照相機模組包括：一第一透明基底以及一第二透明基底，該第一平坦鏡片及該第二平坦鏡片係配置在其之間；以及一保護層分開該第一平坦鏡片及該第二平坦鏡片，並且從該第一透明基底延伸至該第二透明基底。在一些實施例中，該等複數個平坦鏡片包括一第一平坦鏡片以及一第二平坦鏡片，其中該照相機模組包括：一透明基底；一第一保護層覆蓋在該透明基底上，並且該第一平坦鏡片的該等柱狀結構係配置於其中；以及一第二保護層覆蓋在並且直接接觸該第一保護層上，其中該第二平坦鏡片的該等柱狀結構係在該第二保護層中，並與該第一平坦鏡片的該等柱狀結構被該第一保護層間隔開。在一些實施例中，該等複數個平坦鏡片包括一平坦鏡片，配置以將入射在該平坦鏡片上的光分光至一紅、綠、及藍光光束。

在一些實施例中，本揭露提供一種用於形成一照相機模組的方法，該方法包括：形成複數個影像感測器，包括一第一影像感測器、一第二影像感測器、以及一第三影像感測器，在一感測器基底上，其中該第三影像感測器係在該第一影像感測器以及該第二影像感測器之間並與其間隔開；形成複數個平坦鏡片，其中該等複數個平坦鏡片的該形成包括：沉積一第一光學層在一第一透明基底上；圖案化該第一光學層以形成複數個柱狀結構，其形成一第一平坦鏡片在該等複數個平坦鏡片中；以及沉積一第一保護層在該等複數個柱狀結構上；以及配置該等複數個影像感測器以及該等複數個平坦鏡片在一殼體中，使得該平坦鏡片係堆疊在該等複數個影像感測器之上；其中該等複數個平坦鏡片包括一成像鏡片、一分光鏡、以及一成對的光束偏轉器。在一些實施例中，該等複數個平坦鏡片的該形成進一步包括：沉積一第二光學層在一第二透明基底上；圖案化該第二光學層以形成複數個第二柱狀結構，其形成一第二平坦鏡片在該等複數個平坦鏡片中；以及沉積一第二保護層在該等複數個第二柱狀結構上。在一些實施例中，該等複數個平坦鏡片的該形成進一步包括結合該第二平坦鏡片至該第一平坦鏡片，使得該第一保護層以及該第二保護層直接接觸。在一些實施例中，該第一平坦鏡片是該成像鏡片並且配置以集中可見光至一白光光束，其中該第二平坦鏡片是該分光鏡並且配置以將該白光光束分光至一紅光子光束、一藍光子光束、以及綠光子光束。在一些實施例中，該等複數個平坦鏡片的該形成進一步包括：沉積一第二光學層在該第一保護層上；圖案化該第二光學層以形成複數個第二柱狀結構覆蓋在該第一平坦鏡片上，其中該等複數個第二柱狀結構形成在該等複數個平坦鏡片之中的一第二平坦鏡片；以及沉積一第二保護層在該等複數個第二柱狀結構上。在一些實施例中，該等複數個平坦鏡片進一步包括複數個精確成像鏡片，其中該第一平坦鏡片是該等光束偏轉器其中之一者並且配置以將一子光束偏轉至該等精確成像鏡片之其中之一者，並且其中該第二平坦鏡片是該等精確成像鏡片之其中之該者並且配置以將該子光束集中在該影像感測器的其中之一對應者上。

上述內容概述了幾個實施例的特徵，以便本技術領域中具有通常知識者可更好地理解本揭露的各個方面。本技術領域中具有通常知識者應認識到，其可容易地將本揭露內容作為設計或修改其他製程和結構的基礎，以實現相同的目的及／或實現本揭露介紹的實施例的相同優點。本技術領域中具有通常知識者還應該認識到，這種等效的結構並不偏離本揭露的精神和範圍，其可在不偏離本揭露的精神和範圍的情況下對本揭露進行各種改變、替換和改動。

100:示意圖 102:平坦鏡片 102a:第一平坦鏡片 102b:第二平坦鏡片 104:光 106:光束 108:子光束 108a:第一子光束 108b:第二子光束 108c:第三子光束 110:影像感測器 110a:第一影像感測器 110b:第二影像感測器 110c:第三影像感測器 112:影像處理器 114:全彩影像 116:透明基底 118:成像鏡片 120:分光鏡 122a:第一光束偏轉器 122b:第二光束偏轉器 124:感測器基底 200A-200C:示意圖 202:合成鏡片 204a:第一精確成像鏡片 204b:第二精確成像鏡片 204c:第三精確成像鏡片 300、400、600、700、1000、1100、1400、1500、1600:剖視圖 302:柱狀結構 304:保護層 500、800、1200A, 1200B:上視佈局圖 502:環形路徑 702、1202:群組 900、1300:透視圖 1602:像素感測器 1604:半導體基底 1606:溝槽隔離結構 1608:光偵測器 1610:轉移電晶體 1612:收集器區域 1614:摻雜井 1616:嵌入式區域 1618:閘極電極 1620:閘極介電層 1622:側壁間隔物 1624:源極／汲極區 1626:互連結構 1628:線 1630:孔 1632:互連介電層 1634:後側鈍化層 1636:微鏡片 1700、1900:剖視圖 1800A、1800B:上視佈局圖 1802:共通像素陣列 1802:像素陣列 1804:墊 1806:像素陣列 1806:像素陣列 1902:空腔 1904:殼體 1904a:上殼體 1904b:下殼體 1906:側壁突出 1908:光圈 2000:透視圖 2100A-2100G、2200、2300、2400、2500、2600、2700:剖視圖 2102:音圈馬達 2202:光學層 2502:第一單層光學結構 2602:第二單層光學結構 2702:介面 2800、2900、3000、3100、3200、 3300、3400、3500、3600、3700:剖視圖 3800、3900、4000、4100、4200、4300、4400:剖視圖 4500:區塊圖 α:斜角 H _cm、H _fl:高度 P _fl:間距 S _fl:間隔 W _cm、W _fl:寬度

當結合附圖閱讀時，自以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據業界中之標準實踐，各種特徵件未按比例繪製。實際上，為了清楚討論起見，可任意增加或減少各種特徵件的尺寸。

圖1示出一照相機模組包含平坦鏡片的一些實施例的一示意圖。

圖2A至圖2C示出圖1的照相機模組的一些替代實施例的示意圖。

圖3示出圖1的一平坦鏡片的一些實施例的一剖視圖。

圖4示出圖3的平坦鏡片的一些實施例的一剖視圖，於其中平坦鏡片係一成像鏡片。

圖5示出圖4的成像鏡片的一些實施例的一上視佈局圖。

圖6示出圖4的成像鏡片的一些替代實施例的一剖視圖。

圖7示出圖3的平坦鏡片的一些實施例的一剖視圖，於其中平坦鏡片係一分光鏡。

圖8示出圖7的分光鏡的一些實施例的一上視佈局圖。

圖9示出圖7以及圖8的分光鏡的一些實施例的一透視圖。

圖10示出圖7的分光鏡的一些替代實施例的一剖視圖。

圖11示出圖3的平坦鏡片的一些實施例的一剖視圖，於其中平坦鏡片係一第一光束偏轉器。

圖12A以及圖12B示出圖11的第一光束偏轉器的一些實施例的上視佈局圖。

圖13示出圖11以及圖12B的第一光束偏轉器的一些實施例的一透視圖。

圖14示出圖11的第一光束偏轉器的一些替代實施例的一剖視圖。

圖15示出圖3的平坦鏡片的一些實施例的一剖視圖，於其中平坦鏡片係一第二光束偏轉器。

圖16示出一影像感測器的一些實施例的一剖視圖。

圖17示出複數個影像感測器的一些實施例的一剖視圖。

圖18A以及圖18B示出圖17的該等複數個影像感測器的一些實施例的上視佈局圖。

圖19示出圖1的照相機模組的一些實施例的一剖視圖。

圖20示出圖19的照相機模組的一些實施例的一透視圖。

圖21A至圖21G示出圖19的照相機模組的一些替代實施例的剖視圖。

圖22至圖24示出用於形成包含一平坦鏡片的一單層光學結構的一方法的一些實施例的一系列的剖視圖。

圖25至圖27示出用於形成包含平坦鏡片的一多層光學結構的一方法的一些第一實施例的一系列的剖視圖。

圖28至圖31示出用於形成包含平坦鏡片的一多層光學結構的一方法的一些第二實施例的一系列的剖視圖。

圖32至圖44示出用於形成包含平坦鏡片的一照相機模組的一方法的一些實施例的一系列的剖視圖。

圖45示出圖32至圖44的方法的一些實施例的一區塊圖。

100:示意圖

102:平坦鏡片

104:光

106:光束

108:子光束

108a:第一子光束

108b:第二子光束

108c:第三子光束

110:影像感測器

110a:第一影像感測器

110b:第二影像感測器

110c:第三影像感測器

112:影像處理器

114:全彩影像

116:透明基底

118:成像鏡片

120:分光鏡

122a:第一光束偏轉器

122b:第二光束偏轉器

124:感測器基底

Claims (20)

1. 一種照相機模組，包含： 複數個像素感測器，包括一第一像素感測器、一第二像素感測器、以及一第三像素感測器在該第一像素感測器以及該第二像素感測器之間並與其間隔開； 一成像鏡片在該等複數個像素感測器之上； 一分光鏡在該成像鏡片以及該等複數個像素感測器之間；以及 一成對的光束偏轉器在該分光鏡以及該等複數個像素感測器之間，其中該等光束偏轉器等分別地覆蓋該第一像素感測器以及該第二像素感測器； 其中該成像鏡片、該分光鏡、以及該等光束偏轉器具有平坦的頂部輪廓以及平坦的底部輪廓。
2. 如請求項1的照相機模組，其中該成像鏡片、該分光鏡、以及該等光束偏轉器係超穎透鏡。
3. 如請求項1的照相機模組，其中該成像鏡片係配置以集中可見光至一白光光束，其中該分光鏡係配置以將該光束分光至一紅子光束、一綠子光束、以及一藍子光束，以及其中該等光束偏轉器係配置以將該紅子光束、該綠子光束、以及該藍子光束其中之二者分別地偏轉至該第一像素感測器以及該第二像素感測器。
4. 如請求項1的照相機模組，進一步包含： 一透明基底，該等光束偏轉器係在其上，其中該透明基底直接接觸該等複數個像素感測器以及該成對的光束偏轉器。
5. 如請求項1的照相機模組，進一步包含： 複數個精確成像鏡片在該成對的光束偏轉器以及該等複數個像素感測器之間，其中該等精確成像鏡片分別地覆蓋該像素感測器並且配置以將光分別地集中在該等像素感測器上。
6. 如請求項5的照相機模組，進一步包含： 一第一透明基底，該等光束偏轉器係在其上；以及 一第二透明基底，該等精確成像鏡片係在其上，其中該等精確成像鏡片係在該第一透明基底以及該第二透明基底之間。
7. 如請求項1的照相機模組，其中該等像素感測器包含個別的光偵測器在一共通的半導體基底中。
8. 一種照相機模組，包含： 複數個影像感測器，包括一第一影像感測器、一第二影像感測器、以及一第三影像感測器在該第一影像感測器以及該第二影像感測器之間並與其間隔開；以及 複數個平坦鏡片堆疊在該等複數個影像感測器之上，其中該等平坦鏡片各包含複數個柱狀結構，以及其中該平坦鏡片具有不同的光學功能以及該等柱狀結構的不同圖案以達到該等不同的光學功能。
9. 如請求項8的照相機模組，其中該等平坦鏡片之各者包含該等複數個柱狀結構在一單一層中在一透明基底上並且帶有一圖案以達到該等不同的光學功能其中之一對應者。
10. 如請求項8的照相機模組，其中該等複數個平坦鏡片的該等柱狀結構具有大於2的折射率。
11. 如請求項8的照相機模組，進一步包含： 複數個保護層分別地覆蓋該等複數個平坦鏡片的該等柱狀結構並且相對於該等柱狀結構具有低折射率。
12. 如請求項8的照相機模組，其中該等複數個平坦鏡片包含一第一平坦鏡片以及一第二平坦鏡片，並且其中該照相機模組包含： 一第一透明基底以及一第二透明基底，該第一平坦鏡片及該第二平坦鏡片係配置在其之間；以及 一保護層分開該第一平坦鏡片及該第二平坦鏡片，並且從該第一透明基底延伸至該第二透明基底。
13. 如請求項8的照相機模組，其中該等複數個平坦鏡片包含一第一平坦鏡片以及一第二平坦鏡片，並且其中該照相機模組包含： 一透明基底； 一第一保護層覆蓋在該透明基底上，並且該第一平坦鏡片的該等柱狀結構係配置於其中；以及 一第二保護層覆蓋在並且直接接觸該第一保護層上，其中該第二平坦鏡片的該等柱狀結構係在該第二保護層中，並與該第一平坦鏡片的該等柱狀結構被該第一保護層間隔開。
14. 如請求項8的照相機模組，其中該等複數個平坦鏡片包含一平坦鏡片，配置以將入射在該平坦鏡片上的光分光至一紅、綠、及藍光光束。
15. 一種用於形成一照相機模組的方法，該方法包含： 形成複數個影像感測器，包括一第一影像感測器、一第二影像感測器、以及一第三影像感測器； 形成複數個平坦鏡片，其中該等複數個平坦鏡片的該形成包含： 沉積一第一光學層在一第一透明基底上； 圖案化該第一光學層以形成複數個柱狀結構，其形成一第一平坦鏡片在該等複數個平坦鏡片中；以及 沉積一第一保護層在該等複數個柱狀結構上；以及 配置該等複數個影像感測器以及該等複數個平坦鏡片在一殼體中，使得該平坦鏡片係堆疊在該等複數個影像感測器之上，並且該第三影像感測器係在該第一影像感測器以及該第二影像感測器之間並與其間隔開； 其中該等複數個平坦鏡片包含一成像鏡片、一分光鏡、以及一成對的光束偏轉器。
16. 如請求項15的方法，其中該等複數個平坦鏡片的該形成進一步包含： 沉積一第二光學層在一第二透明基底上； 圖案化該第二光學層以形成複數個第二柱狀結構，其形成一第二平坦鏡片在該等複數個平坦鏡片中；以及 沉積一第二保護層在該等複數個第二柱狀結構上。
17. 如請求項16的方法，其中該等複數個平坦鏡片的該形成進一步包含： 結合該第二平坦鏡片至該第一平坦鏡片，使得該第一保護層以及該第二保護層直接接觸。
18. 如請求項16的方法，其中該第一平坦鏡片是該成像鏡片並且配置以集中可見光至一白光光束，並且其中該第二平坦鏡片是該分光鏡並且配置以將該白光光束分光至一紅光子光束、一藍光子光束、以及綠光子光束。
19. 如請求項15的方法，其中該等複數個平坦鏡片的該形成進一步包含： 沉積一第二光學層在該第一保護層上； 圖案化該第二光學層以形成複數個第二柱狀結構覆蓋在該第一平坦鏡片上，其中該等複數個第二柱狀結構形成在該等複數個平坦鏡片之中的一第二平坦鏡片；以及 沉積一第二保護層在該等複數個第二柱狀結構上。
20. 如請求項19的方法，其中該等複數個平坦鏡片進一步包含複數個精確成像鏡片，其中該第一平坦鏡片是該等光束偏轉器其中之一者並且配置以將一子光束偏轉至該等精確成像鏡片之其中之一者，並且其中該第二平坦鏡片是該等精確成像鏡片之其中之該者並且配置以將該子光束集中在該影像感測器的其中之一對應者上。