TWI472806B - 影像感測器 - Google Patents

Description

影像感測器

本發明是有關於一種光電裝置，且特別是有關於一種影像感測器。

隨著數位相機等電子商品不斷的開發與成長，消費市場對影像感測器的需求日益增加。一般而言，影像感測器可分為前照式影像感測器(front side illuminated image sensor)及背照式影像感測器(backside illuminated image sensor)二大類。

在前照式影像感測器中，感測像素是形成在基材的正面，且感測像素上方設置有金屬線路層。入射光需穿過金屬線路層，方能到達感測像素。受到金屬線路層的阻擋，使得前照式影像感測器的光靈敏度(sensitivity)低。相較於前照式影像感測器，在背照式影像感測器中，入射光是由基材的背面入射，而不需通過金屬線路層，即可到達感測像素。因此，背照式影像感測器具靈敏度較高。

然而，無論是在前照式影像感測器或背照式影像感測器 中，當感測像素的數量增加而每一感測像素的尺寸縮小時，入射光便不易良好地匯聚至對應的感測像素中，而使影像感測器的性能不提升。

本發明提供一種影像感測器，其性能佳。

本發明提供一種影像感測器，其包括多個感測像素、配置於感測像素上的多個微透鏡以及配置於感測像素與微透鏡之間的多個第一光強分配元件。每一第一光強分配元件包括第一折射率圖案以及環繞第一折射率圖案的第二折射率圖案。第一折射率圖案的折射率大於第二折射率圖案的折射率。

在本發明的一實施例中，上述的第一折射率圖案與至少部份的第二折射率圖案實質上位於同一平面。

在本發明的一實施例中，上述的每一第一折射率圖案具有面向微透鏡的一第一表面，而第二折射率圖案覆蓋每一第一折射率圖案的第一表面。

在本發明的一實施例中，上述的每一第一折射率圖案與感測像素上的其他膜層構成抗反射結構。

在本發明的一實施例中，上述的其他膜層為第二折射率圖案。

在本發明的一實施例中，上述的每一第一光強分配元件的第一折射率圖案與第二折射率圖案是透明的

在本發明的一實施例中，上述的每一第一折射率圖案位於參考平面，入射光通過與第一折射率圖案對應的微透鏡後在所述參考平面上形成光點，而所述光點涵蓋整個第一折射率圖案。

在本發明的一實施例中，上述的第一折射率圖案具有面向微透鏡的第一表面、面向感測像素的第二表面以及連接第一表面與第二表面的側壁。來自於每一微透鏡的入射光經過第一折射率圖案的側壁時，入射光朝向第一折射率圖案的中心軸偏折。第一折射率圖案的中心軸貫穿第一折射率圖案的第一表面與第二表面。

在本發明的一實施例中，上述的入射光通過第一折射率圖案的側壁後匯聚於匯聚點。與第一折射率圖案對應的感測像素的受光面位於第一折射率圖案與匯聚點之間或匯聚點上在本發明的一實施例中，上述的第一折射率圖案的第一表面是第一折射率圖案中最接近微透鏡的平滑面。第一折射率圖案的側壁與第一表面以及第二表面接觸。第一折射率圖案的側壁為平滑面。

在本發明的一實施例中，上述的第一折射率圖案被與感測像素的受光面垂直的參考平面截出截面。所述截面為於矩形、梯形或弓形。

在本發明的一實施例中，上述的第一折射率圖案的第一表面為一平面且與感測像素的受光面平行。第一折射率圖案的側壁為平面且與感測像素的受光面垂直。

在本發明的一實施例中，上述的影像感測器更包括多個第二光強分配元件。第二光強分配元件配置於微透鏡與第一光強分配元件之間。每一第二光強分配元件包括第三折射率圖案以及環繞第三折射率圖案的第四折射率圖案。第三折射率圖案的折射率大於第四折射率圖案的折射率。

在本發明的一實施例中，上述的第一光強分配元件與第二光強分配元件接觸。

在本發明的一實施例中，上述的影像感測器更包括間隔層。間隔層位於第一光強分配元件與第二光強分配元件之間。

在本發明的一實施例中，上述的影像感測器更包括與感測像素電性連接的線路層。感測像素配置於第一光強分配元件與線路層之間。

在本發明的一實施例中，上述的影像感測器更包括與感測像素電性連接的線路層。第一光強分配元件配置於線路層與感測像素之間。

在本發明的一實施例中，上述的每一第一折射率圖案與對應的感測像素在垂直於感測像素受光面的方向上實質上切齊在本發明的一實施例中，上述的第一光強分配元件的第一折射率圖案呈陣列分佈且彼此分離。第一光強分配元件的第二折射率圖案互相接觸而連接成一個圖形。所述圖形填滿第一折射率圖案之間的空隙。

在本發明的一實施例中，上述的第一光強分配元件的第 一折射率圖案屬於同一膜層，而第一光強分配元件的第二折射率圖案屬於同一膜層。

基於上述，本發明一實施例的影像感測器藉由光強分配元件可將入射光有效地匯聚至對應的感測像素上，進而提升影像感測器的性能。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、100A~100E‧‧‧影像感測器

110‧‧‧感測像素

110a‧‧‧受光面

112‧‧‧非工作區

120‧‧‧微透鏡

130‧‧‧第一光強分配元件

130A‧‧‧第二光強分配元件

132‧‧‧第一折射率圖案

132a‧‧‧第一表面

132b‧‧‧第二表面

132c‧‧‧側壁

132A‧‧‧第三折射率圖案

134‧‧‧第二折射率圖案

134A‧‧‧第四折射率圖案

140‧‧‧彩色濾光層

150、152‧‧‧其他膜層

160‧‧‧線路層

170‧‧‧間隔層

A-A’‧‧‧剖線

B‧‧‧藍色濾光圖案

C‧‧‧匯聚點

G‧‧‧綠色濾光圖案

L‧‧‧入射光

L’‧‧‧虛線

P1‧‧‧參考平面

P2‧‧‧光點

R_PD、G_PD、B_PD、R_B、G_B、B_B‧‧‧曲線

r‧‧‧區域

R‧‧‧紅色濾光圖案

S‧‧‧半導體基板

W‧‧‧入射光波前

X‧‧‧中心軸

x、y、z‧‧‧方向

圖1為本發明一實施例的影像感測器的立體示意圖。

圖2為根據圖1的剖線A-A’所繪的影像感測器的剖面示意圖。

圖3為圖2的影像感測器的上視示意圖。

圖4示出圖3區域r中的部份半導體基板。

圖5為本發明另一實施例的影像感測器的剖面示意圖。

圖6為本發明又一實施例的影像感測器的剖面示意圖。

圖7示出入射光入射至第一光強分配元件的情形。

圖8A至圖8D模擬出入射光依時序通過第一光強分配元件的過程。

圖9A模擬出本發明一實施例的影像感測器的感測像素在xy平面的光強分佈。

圖9B模擬出一比較例的影像感測器的感測像素在xy平面的光強分佈。

圖10A模擬出本發明一實施例的影像感測器的感測像素在yz面的光強分佈。

圖10B模擬出一比較例的影像感測器的感測像素在yz面的光強分佈。

圖11A模擬出入射光於本發明一實施例的影像感測器的感測像素上的相對光強度。

圖11B模擬出入射光於比較例的影像感測器的感測像素上的相對光強度。

圖12A至圖12C示出第一折射率圖案每一種適當的大小及設置位置。

圖13A及圖13B示出第一光強分配元件與對應感測像素之間適當的相對位置。

圖14、圖15、圖16為本發明其他實施例的第一光強分配元件的剖面示意圖。

圖17為本發明另一實施例的影像感測器的剖面示意圖。

圖18為本發明又一實施例的影像感測器的剖面示意圖。

圖19為本發明再一實施例的影像感測器的剖面示意圖。

圖1為本發明一實施例的影像感測器的立體示意圖。圖2 為根據圖1的剖線A-A’所繪的影像感測器的剖面示意圖。請參照圖1及圖2，影像感測器100包括多個感測像素110、配置於感測像素110上的多個微透鏡120以及配置於感測像素110與微透鏡120之間的多個第一光強分配元件130。每一感測像素110用以將部份的入射光L轉換為電訊號。微透鏡120用以調整入射光L的光路徑。在本實施例中，微透鏡120可為匯聚透鏡。藉由微透鏡120，入射光L可匯聚至對應的感測像素110中，進而使影像感測器100的性能佳。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，微透鏡120亦可為其他形式的透鏡，例如像差修正透鏡。

在本實施例中，多個微透鏡120可利用同一透鏡膜形成。但本發明不以此為限，多個微透鏡亦可利用其他適當方式形成。此外，具有多個微透鏡的透鏡膜的數量亦不限於一層，微透鏡的形式及透鏡膜的數量均可視實際的需求而定。在本實施例中，感測像素110、微透鏡120以及第一光強分配元件130是互相對應的。舉例而言，每一感測像素110可與位於其正下方的一個微透鏡120以及一個第一光強分配元件130重疊。但本發明不以此為限，在其他實施例中，每一感測像素110亦可與多個第一光強分配元件130重疊。此外，本實施例的影像感測器100更可在感測像素110上配置彩色濾光層140。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，影像感測器100亦可不配置彩色濾光層140。

如圖2所示，本實施例的感測像素110可形成在半導體基板S上。換言之，本實施例的感測像素110可為半導體元件， 例如光二極體(photo diode)。圖3為圖2的影像感測器的上視示意圖。圖4示出圖3區域r中的部份半導體基板。請參照圖2、圖3及圖4，本實施例的半導體基板S除了具有多個感測像素110外更具有位於感測像素110外的多個非工作區112。此外，在本實施例中，彩色濾光層140包括紅色濾光圖案R、綠色濾光圖案G、藍色濾光圖案B。紅色濾光圖案R、綠色濾光圖案G、藍色濾光圖案B分別與其重疊的多個感測像素110及多個工作區112對應。

如圖2所示，每一第一光強分配元件130包括第一折射率圖案132以及環繞第一折射率圖案132的第二折射率圖案134。在本實施例中，第一折射率圖案132與至少部份的第二折射率圖案134實質上位於同一平面。多個第一光強分配元件130的第一折射率圖案132可屬於同一膜層。多個第一光強分配元件130的第二折射率圖案134可屬於另一膜層。第二折射率圖案134所屬於膜層可覆蓋第一折射率圖案132所屬膜層。詳言之，每一第一折射率圖案132具有面向微透鏡120的第一表面132a，而第二折射率圖案134可覆蓋每一第一折射率圖案132的第一表面132a。

在本實施例中，每一第一折射率圖案132可與覆蓋於第一表面132a上的部份第二折射率圖案134構成抗反射結構(AR coating)。抗反射結構可增加入射光L進入感測像素110的比例，進而提升影像感測器100的性能。需說明的是，抗反射結構的形式並不限於第一折射率圖案132及覆蓋第一表面132a的第二折射 率圖案134。在其他實施例中，每一第一折射率圖案132亦可與感測像素110上的其他膜層構成抗反射結構。以下以圖5、圖6為例說明。

圖5為本發明另一實施例的影像感測器的剖面示意圖。圖5的影像感測器100A與圖2的影像感測器100類似，因此相同的元件以相同的標號表示。在影像感測器100A中，第二折射率圖案134可不覆蓋第一折射率圖案132。環繞第一折射率圖案132的第二折射率圖案134可暴露出第一折射率圖案132的第一表面132a。影像感測器100A更包括第一折射率圖案132、第二折射率圖案134外的其他膜層150。第一折射率圖案132可與堆疊於其上的其他膜層150構成抗反射結構。在影像感測器100A中，其他膜層150可位於微透鏡120與第一折射率圖案132之間。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，其他膜層150亦可位於第一折射率圖案132與感測像素110之間。

圖6為本發明又一實施例的影像感測器的剖面示意圖。圖5的影像感測器100B與圖2的影像感測器100類似，因此相同的元件以相同的標號表示。影像感測器100與影像感測器100B不同處在於：影像感測器100B更包括其他膜層152。其他膜層152與第一折射率圖案132及覆蓋第一折射率圖案132的第二折射率圖案134可構成另一種抗反射結構。在影像感測器100B中，其他膜層152位於微透鏡120與第二折射率圖案134之間。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，其他膜層152亦可位於第一折 射率圖案132與感測像素110之間。

請再參照圖2及圖3，由上視的角度來看，多個第一光強分配元件130的第一折射率圖案132可呈陣列分佈且彼此分離。多個第一光強分配元件130的第二折射率圖案134可互相接觸而連接成一個圖形，而此圖形填滿多個第一折射率圖案132之間的空隙。此外，在本實施例中，每一第一折射率圖案132可與對應的一個感測像素110在垂直於感測像素110受光面110a的方向z上實質上切齊。

本實施例的第一折射率圖案132與第二折射率圖案134可皆是透明的。換言之，本實施例的多個第一光強分配元件130並非光柵。本實施例的第一折射率圖案132與第二折射率圖案134的材質可選自半導體製程常用的透光材料，例如二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)、氧化鈦(TiO2)及碳化矽(SiC)等。換言之，第一光強分配元件130可利用半導體製程與具有感測像素110的半導體基板S一起製作，而使本實施例之影像感測器100製程簡單。

值得注意的是，每一第一光強分配元件130的第一折射率圖案132的折射率大於第二折射率圖案134的折射率。藉由此折射率設計以及每一第一折射率圖案132與每一第二折射率圖案134的相對位置設計，第一光強分配元件130可產生匯聚入射光L的功能。圖7示出入射光入射至第一光強分配元件的情形。如圖7所示，當入射光L傳遞至第一光強分配元件130時，位於第 一折射率圖案132邊緣(即第一折射率圖案132與第二折射率圖案134交界處)的入射光波前W會發生形變(distortion)，進而使入射光L匯聚。詳言之，第一折射率圖案132具有面向微透鏡120的第一表面132a、面向感測像素110的第二表面132b以及連接第一表面132a與第二表面132b的側壁132c。第一折射率圖案132的中心軸X貫穿第一折射率圖案132的第一表面132a與第二表面132b。來自於微透鏡120的入射光L經過第一折射率圖案132的側壁132c時，由於第一折射率圖案132與第二折射率圖案134之間的折射率差異，入射光L會朝向第一折射率圖案132的中心軸X偏折，繼而在通過微透鏡120後再次地匯聚。換言之，透過第一光強分配元件130，入射光L可更進一步地集中至感測像素110，進而提升影像感測器100的性能。

另外，亦值得注意的是，於此揭露中，第一折射率圖案132的折射率大於第二折射率圖案134的折射率，主要是基於材料特性所造成的折射率。故於一些實施例中，第一折射率圖案132的折射率大於第二折射率圖案134的折射率，兩材料折射率差異的程度，足夠到即使第一折射率圖案132與第二折射率圖案134兩者的形狀或結構完全未能產生聚光效果，譬如兩者的上下表面均為平面或幾乎為平面，仍能因為材料的折射率本身的差異而產生充分聚光的效果。

然而，本發明並不限制為此。於一些實施例中，折射率的差異所造成的聚光效果，仍能搭配第一折射率圖案132形狀或 結構所造成的聚光效果，以達到所需的最終效果。譬如第一折射率圖案132的形狀或結構略有弧度以輔助產生聚光效果。然仍可以材料特性本身的折射率差異所造成的聚光效應為主。於實際應用中，每一種造成折射率差異的繞射元件/材料均可採用。

另值得注意的是，於此所謂的第一折射率圖案與第二折射率圖案，可分別實施為兩種不同的材料，但本發明不限於此。舉例而言，亦可實施為相同種類的材料，但其中摻雜物質的濃度不同，而導致折射率的差異，進而導致聚光效果。另外，亦可實施為兩種或更多種材料。只要因為材料本身因「折射率分佈」或「折射率差異」，且此差異不限於發生於水平方向，譬如可另外更發生於垂直方向或其他方向，且無論呈現連續或不連續分佈/差異，最終導致聚光效果的發生，亦屬於本發明的範疇。

圖8A至圖8D模擬出入射光依時序通過第一光強分配元件的過程。由圖8A至圖8D可佐證，本實施例的第一光強分配元件130確實可利用第一折射率圖案132與第二折射率圖案134之間的折射率差異及二者間的位置配置使入射光L匯聚至感測像素110。

圖9A模擬出本發明一實施例(結構如圖1至圖4)的影像感測器的感測像素在xy平面(感測像素靠近第一光強分配元件的表面)的光強分佈。圖9B模擬出一比較例的影像感測器的感測像素在xy平面的光強分佈。圖10A模擬出本發明一實施例的影像感測器的感測像素在yz面(位置如圖9A、圖9B中y-z虛線L’) 的光強分佈。圖10B模擬出一比較例的影像感測器的感測像素在yz面的光強分佈。比較例的影像感測器與本發明一實施例的影像感測器差別在於比較例的影像感測器不包括第一光強分配元件。比較圖9A與圖9B、圖10A與圖10B可佐証，本發明一實施例的影像感測器100採用第一光強分配元件130後，入射光L至感測像素110的光強度較高。

圖11A模擬出入射光於本發明一實施例的影像感測器(結構如圖1至圖4)的感測像素上的光學量子效率。圖11B模擬出入射光於比較例的影像感測器的感測像素上的光學量子效率。圖11A、圖11B的曲線R_PD、G_PD、B_PD分別代表入射光L在對應於紅色濾光圖案R、綠色濾光圖案G、藍色濾光圖案B(繪於圖3)的感測像素110上的光學量子效率，曲線R_B、G_B、B_B分別代表入射光L在對應於紅色濾光圖案R、綠色濾光圖案G、藍色濾光圖案B(繪於圖3)的非工作區112上的光學量子效率。比較圖11A與圖11B的曲線R_PD、G_PD、B_PD可佐証，本發明一實施例的影像感測器100採用第一光強分配元件130後，入射光L可更有效地集中至感測像素110上。意即，本發明一實施例的影像感測器100具有高靈敏度(pixel sensitivity)。比較圖11A與圖11B的曲線R_B、G_B、B_B可佐証，本發明一實施例的影像感測器100採用第一光強分配元件130後，入射光L傳遞至非工作區112的量可減少。意即，本發明一實施例的影像感測器100可改善串音(crosstalk)問題。

若適當地設計每一第一折射率圖案132的大小及設置位置，可使第一光強分配元件130匯聚入射光L的效果佳。舉例而言，圖12A至圖12C示出第一折射率圖案每一種適當的大小及設置位置。請參照圖12A至圖12C，每一第一折射率圖案132位於參考平面P1，入射光L通過與第一折射率圖案132對應的微透鏡120後在參考平面P1上形成光點P2，而光點P2涵蓋整個第一折射率圖案132。換言之，在光點P2完全地涵蓋每一第一光強分配元件130的第一折射率圖案132的原則下，每一第一光強分配元件130可設置在微透鏡120與感測像素110之間的任意位置，例如圖12A至圖12C所分別示出的三個位置。

另一方面，第一光強分配元件130與對應感測像素110之間的相對位置亦可適當地設計。具體而言，圖13A及圖13B示出第一光強分配元件與對應感測像素之間適當的相對位置。請參照圖13A，入射光L通過第一折射率圖案132的側壁132c後匯聚於匯聚點C，而與第一折射率圖案132對應的感測像素110的受光面110a可位於第一折射率圖案132與匯聚點C之間。或者，如圖13B所示，第一折射率圖案132對應的感測像素110的受光面110a可位於匯聚點C上。

相較於習知技術中的光導，本實施例的第一光強分配元件130除了具有匯聚入射光L至感測像素110的功能外，本實施例的第一光強分配元件130更具有易製造、製造成本低的優點。詳言之，如圖2所示，第一折射率圖案132的第一表面132a是第 一折射率圖案132中最接近微透鏡120的表面，而第一表面132a可為平滑面。第一折射率圖案132的側壁132c與第一表面132a以及第二表面132b接觸。第一折射率圖案132的側壁132c亦可為平滑面。換言之，本實施例的第一光強分配元件130的第一折射率圖案132利用一道製程即可完成，而不像習知技術中的光導製程繁複且所費不貲。

在本實施例中，第一折射率圖案132的第一表面132a可為與感測像素110受光面110a實質上平行的平面，而第一折射率圖案132的側壁132c可為與感測像素110受光面110a實質上垂直的平面。從另一角度而言，第一折射率圖案132被與感測像素110受光面110a垂直的參考平面(如圖2的紙面)截出截面。此截面可近似於矩形。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，第一折射率圖案132亦可為其他形狀。以下以圖14、圖15、圖16舉例說明。

圖14、圖15、圖16為本發明其他實施例的第一光強分配元件的剖面示意圖。請參照圖14、圖15，第一折射率圖案132被與感測像素110受光面110a垂直的參考平面(如圖14、圖15的紙面)截出的截面亦可近似梯形、弓形。圖14、圖15所示的第一折射率圖案132與圖2的第一折射率圖案132一樣具有易於製造的優點。但本發明不限於此，如圖16所示，在其他實施例中，第一折射率圖案132被與感測像素110受光面110a垂直的參考平面(如圖16的紙面)截出的截面亦可近似於階梯形或其他適當形 狀。

請再參照圖1及圖2，本實施例的影像感測器100更包括與感測像素110電性連接的線路層160。在本實施例中，感測像素110配置於微透鏡120與線路層160之間。更進一步地說，感測像素110配置於第一光強分配元件130與線路層160之間。換言之，本實施例的第一光強分配元件130是配置在背照式影像感測器中。然而，本發明不限於此，第一光強分配元件130亦可配置在前照式影像感測器中。下述以圖17具體說明之。

圖17為本發明另一實施例的影像感測器的剖面示意圖。請參照圖17，圖17的影像感測器100C與圖2的影像感測器100相似，因此相同的元件以相同的標號表示。圖17的影像感測器100C為前照式影像感測器。換言之，在圖17中，線路層160是配置於微透鏡120與感測像素110之間，而第一光強分配元件130可配置於線路層160與感測像素110之間。值得注意的是，雖然第一折射率圖案132於圖17顯示為位於線路層160(其包括金屬走線)下方，但並不限制為此，其譬如可設置於線路層160上方，或是線路層160的中間或側邊。另外，通常以接近感測像素110為較佳的位置。

如圖2所示，在本實施例中，一個感測像素110是對應具有一個第一光強分配元件130。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，一個感測像素110亦可對應具有多個與第一光強分配元件130相同的光強分配元件。換言之，影像感測器100可利 用多個光強分配元件接續地將入射光L匯聚至感測像素110，進而提升影像感測器100的性能。以下以圖18、圖19為例說明。

圖18為本發明又一實施例的影像感測器的剖面示意圖。請參照圖18，圖18的影像感測器100D與圖2的影像感測器100相似，因此相同的元件以相同的標號表示。圖18的影像感測器100D與圖2的影像感測器100的差別在於：圖18的影像感測器100D更包括多個第二光強分配元件130A。第二光強分配元件130A配置於微透鏡120與第一光強分配元件130之間。每一第二光強分配元件130A包括第三折射率圖案132A以及環繞第三折射率圖案132A的第四折射率圖案134A，其中第三折射率圖案132A的折射率大於第四折射率圖案134A的折射率。簡言之，第二光強分配元件130A的結構可與第一光強分配元件130相同。在圖18的實施例中，第一光強分配元件130可與第二光強分配元件130A接觸。

圖19為本發明再一實施例的影像感測器的剖面示意圖。請參照圖19，圖19的影像感測器100E與圖18的影像感測器100D相似，因此相同的元件以相同的標號表示。圖19的影像感測器100E與圖18的影像感測器100D的差別在於：第一光強分配元件130可不與第二光強分配元件130A接觸。具體而言，圖19的影像感測器100E更包括位於第一光強分配元件130與第二光強分配元件130A之間的間隔層170。間隔層170使第一光強分配元件130與第二光強分配元件130A間維持適當距離。間隔 層170的材料例如為透明材料。

綜上所述，本發明一實施例的影像感測器藉由光強分配元件可將入射光有效地匯聚至對應的感測像素上，進而提升影像感測器的性能。此外，由於光強分配元件中的折射率圖案結構簡單，因此光強分配元件可利用簡單製程完成。因此，相較於習知技術中的光導，本發明一實施例的影像感測器在具有高性能下更兼具易製造、低成本的優點。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧影像感測器

110‧‧‧感測像素

110a‧‧‧受光面

112‧‧‧非工作區

120‧‧‧微透鏡

130‧‧‧第一光強分配元件

132‧‧‧第一折射率圖案

132a‧‧‧第一表面

132b‧‧‧第二表面

134‧‧‧第二折射率圖案

140‧‧‧彩色濾光層

160‧‧‧線路層

A-A’‧‧‧剖線

L‧‧‧入射光

S‧‧‧半導體基板

x、y、z‧‧‧方向

Claims (19)

1. 一種影像感測器，包括：多個感測像素；多個微透鏡，配置於該些感測像素上；以及多個第一光強分配元件，配置於該些感測像素與該些微透鏡之間，每一該第一光強分配元件包括：一第一折射率圖案；以及一第二折射率圖案，環繞該第一折射率圖案，且該第一折射率圖案的折射率大於該第二折射率圖案的折射率，其中每一該第一折射率圖案具有面向該些微透鏡的一第一表面，而該第二折射率圖案覆蓋每一該第一折射率圖案的該第一表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，其中該第一折射率圖案與至少部份的該第二折射率圖案位於同一平面。
3. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，其中每一該第一折射率圖案與感測像素上的其他膜層構成一抗反射結構。
4. 如申請專利範圍第3項所述的影像感測器，其中該其他膜層為該第二折射率圖案。
5. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，其中每一第一光強分配元件的該第一折射率圖案與該第二折射率圖案是透明的。
6. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，其中每一該第一折射率圖案位於一參考平面，一入射光通過與該第一折射率圖案對應的該微透鏡後在該參考平面上形成一光點，而該光點涵蓋整 個該第一折射率圖案。
7. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，其中該第一折射率圖案具有面向該些微透鏡的一第一表面、面向該些感測像素的一第二表面以及連接該第一表面與該第二表面的一側壁，而來自於每一該微透鏡的一入射光經過該第一折射率圖案的該側壁時，該入射光朝向該第一折射率圖案的中心軸偏折，該第一折射率圖案的中心軸貫穿該第一折射率圖案的該第一表面與該第二表面。
8. 如申請專利範圍第7項所述的影像感測器，其中該入射光通過該第一折射率圖案的該側壁後匯聚於一匯聚點，而與該第一折射率圖案對應的該感測像素的受光面位於該第一折射率圖案與該匯聚點之間或該匯聚點上。
9. 如申請專利範圍第7項所述的影像感測器，其中該第一折射率圖案的該第一表面是該第一折射率圖案中最接近該些微透鏡的平滑面，該第一折射率圖案的該側壁與該第一表面以及該第二表面接觸，而該第一折射率圖案的該側壁為平滑面。
10. 如申請專利範圍第7項所述的影像感測器，其中該第一折射率圖案被與該些感測像素的受光面垂直的一參考平面截出一截面，該截面為於矩形、梯形或弓形。
11. 如申請專利範圍第7項所述的影像感測器，其中該第一折射率圖案的該第一表面為一平面且與該些感測像素的受光面平行，而該第一折射率圖案的該側壁為一平面且與該些感測像素的受光面垂直。
12. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，更包括：多個第二光強分配元件，配置於該些微透鏡與該些第一光強分配元件之間，每一該第二光強分配元件包括一第三折射率圖案以及環繞該第三折射率圖案的一第四折射率圖案，其中該第三折射率圖案的折射率大於該第四折射率圖案的折射率。
13. 如申請專利範圍第12項所述的影像感測器，其中該些第一光強分配元件與該些第二光強分配元件接觸。
14. 如申請專利範圍第12項所述的影像感測器，更包括：一間隔層，位於該些第一光強分配元件與該些第二光強分配元件之間。
15. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，更包括：一線路層，與該些感測像素電性連接，而該些感測像素配置於該些第一光強分配元件與該線路層之間。
16. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，更包括：一線路層，與該些感測像素電性連接，而該些第一光強分配元件配置於該線路層與該些感測像素之間。
17. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，其中每一該第一折射率圖案與對應的該感測像素在垂直於該感測像素受光面的方向上切齊。
18. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，其中該些第一光強分配元件的該些第一折射率圖案呈陣列分佈且彼此分離，該些第一光強分配元件的該些第二折射率圖案互相接觸而連接成一圖形，而該圖形填滿該些第一折射率圖案之間的空隙。
19. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器，其中該些第一光強分配元件的第一折射率圖案屬於同一膜層，而該些第一光強分配元件的第二折射率圖案屬於同一膜層。