TWI581412B - 影像感測模組及其製造方法與相機裝置 - Google Patents

Description

影像感測模組及其製造方法與相機 裝置

本發明是有關於一種影像感測模組，且特別是一種包含在覆蓋板上之光學圖案之影像感測模組及其製造方法與相機裝置。

隨著半導體科技的發展，影像感測裝置可藉由晶圓級製程來製造，且可應用至電子裝置，例如數位相機、智慧型手機和平板電腦等。在影像感測模組中，覆蓋板用以保護影像感測器不受例如灰塵和來自外力之刮劃的影響。然而，除了提供保護功能之外，習知覆蓋板並無提供任何其它功能。

在本發明中，提供一種影像感測模組，其包含覆蓋板，此覆蓋板具有設置在其上的光學圖案。此光學圖案改善影像感測模組的影像感測品質和色偏。此外，具有此影像感測模組的相機裝置可增加例如主光線角(chief ray angle；CRA)之增加、影像失真校正和焦距計算準確度等效能。

本發明之一樣態是在於提供一種影像感測模組，此影像感測模組包含影像感測器、覆蓋板和光學圖案(optical pattern)。影像感測器具有用以接收入射光之光感測區域及環繞光感測區域之外圍區域。覆蓋板位於影像感測器上。光學圖案位於覆蓋板上且位於光感測區域之上方。

在一或多個實施例中，上述光學圖案包含多個微結構，此些微結構在光入射方向上分別實質覆蓋影像感測器之多個相位檢測自動對焦(phase detection auto focus；PDAF)畫素。

在一或多個實施例中，上述光學圖案之區域實質上相等或大於影像感測器之光感測區域。

在一或多個實施例中，上述光學圖案在光入射方向上實質覆蓋影像感測器之光感測區域。

在一或多個實施例中，上述影像感測模組更包含在覆蓋板上之至少一對位標記。此對位標記用以使透鏡模組與影像感測模組對準，且此對位標記位於影像感測器之外圍區域之上方。

本發明之另一樣態是在於提供一種製造影像感測模組之方法。在此方法中，提供影像感測器，此影像感測器具有用以接收入射光之光感測區域及環繞光感測區域之外圍區域。此方法更包含安裝覆蓋板於影像感測器上，此覆蓋板具有形成於其上之光學圖案，且此光學圖案位於光感測區域之上方。

在一或多個實施例中，上述光學圖案係形成為具有多個微結構，此些微結構在光入射方向上分別實質覆蓋影像感測器之多個相位檢測自動對焦畫素。

在一或多個實施例中，上述光學圖案之區域實質上相等或大於影像感測器之光感測區域。

在一或多個實施例中，上述光學圖案係形成為在光入射方向上實質覆蓋影像感測器之光感測區域。

在一或多個實施例中，上述方法更包含在覆蓋板上之至少一對位標記。此對位標記用以使透鏡模組與影像感測模組對準，且此對位標記位於影像感測器之外圍區域之上方。

本發明之又一樣態是在於提供一種相機裝置，此相機裝置包含透鏡模組和影像感測模組。透鏡模組用於引導入射光。影像感測模組包含影像感測器、覆蓋板和光學圖案。影像感測器具有用以接收穿過透鏡模組之入射光之光感測區域及環繞光感測區域之外圍區域。覆蓋板位於影像感測器上。光學圖案位於覆蓋板上且位於光感測區域之上方。

在一或多個實施例中，上述光學圖案包含多個微結構，此些微結構在光入射方向上分別實質覆蓋影像感測器之多個相位檢測自動對焦畫素。

在一或多個實施例中，上述光學圖案之區域實質上相等或大於影像感測器之光感測區域。

在一或多個實施例中，上述光學圖案在光入射方向上實質覆蓋影像感測器之光感測區域。

在一或多個實施例中，上述影像感測模組更包含在覆蓋板上之至少一第一對位標記，且上述透鏡模組更包含至少一第二對位標記，此第二對位標記用於與第一對位標記對準。

在一或多個實施例中，上述相機裝置更包含基板，此基板用於安裝影像感測裝置。

在一或多個實施例中，上述相機裝置更包含在基板上之鏡座，此鏡座用於容納透鏡模組。

在一或多個實施例中，上述相機裝置更包含紅外線濾除濾光片(infrared cut-off filter；IR cut-off filter)，此紅外線濾除濾光片在鏡座中且位於影像感測模組與透鏡模組之間。

在一或多個實施例中，上述基板係印刷電路板(printed circuit board；PCB)。

在一或多個實施例中，上述基板係軟性印刷電路板(flexible printed circuit board；FPC board)。

100‧‧‧相機模組

110‧‧‧基板

120‧‧‧影像感測模組

121‧‧‧影像感測器

121A‧‧‧光感測區域

121B‧‧‧外圍區域

122‧‧‧黏著層

123‧‧‧覆蓋板

123A、151A‧‧‧對位標記

124‧‧‧光學圖案

124A‧‧‧微結構

130‧‧‧鏡座

130A、152A‧‧‧固定結構

140‧‧‧紅外線濾除濾光片

150‧‧‧透鏡模組

151‧‧‧光學透鏡

152‧‧‧透鏡鏡筒

500、600‧‧‧方法

502、504、506、602、604、606‧‧‧步驟

PX‧‧‧相位檢測自動對焦畫素

為了更完整了解實施例及其優點，現參照結合所附圖式所做之下列描述，其中：〔圖1〕係繪示依據本發明一些實施例之相機模組的示意圖；〔圖2〕係繪示依據本發明一些實施例之光學圖案、覆蓋板及影像感測器的排列； 〔圖3〕係繪示依據本發明一些實施例之光學圖案、覆蓋板及影像感測器的另一排列；〔圖4〕係繪示依據本發明一些實施例之在覆蓋板的對位標記之示意圖，此對位標記用以與透鏡模組對準；〔圖5〕係繪示依據本發明一些實施例之製造影像感測模組的方法之示意圖；以及〔圖6〕係繪示依據本發明一些實施例之製造影像感測模組的方法之示意圖。

以下將透過實施例來解釋本發明之內容。然而，本發明的實施例並非用以限制本發明至這些實施例中所述之任何特定的環境、應用或特殊方式。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明。在以下實施例及圖式中，已省略而未繪示與本發明非直接相關之元件，且圖式中各元件間之尺寸關係僅為了容易瞭解，並非用以限制實際比例。

可被理解的是，雖然在本文可使用「第一」和「第二」等用語來描述各種元件、零件、區域、層和/或部分，但此些用語不應限制此些元件、零件、區域、層和/或部分。此些用語僅用以區別一元件、零件、區域、層和/或部分與另一元件、零件、區域、層和/或部分。

請參照圖1，圖1係繪示依據本發明一些實施例之相機模組100的示意圖。在圖1中，相機模組100包含基板110、影像感測模組120、鏡座130、紅外線濾除濾光片 (infrared cut-off filter；IR cut-off filter)140和透鏡模組150。基板110可以是印刷電路板(printed circuit board；PCB)、軟性印刷電路板(flexible printed circuit board；FPC board)或類似者。在一些實施例中，在基板110可設置影像處理晶片，用以接收電子訊號且將電子訊號轉換成影像資料。

影像感測模組120設置在基板110上。影像感測模組120包含影像感測器121、黏著層122、覆蓋板123和光學圖案124。影像感測器121包含光感測區域121A和外圍區域121B(圖2和圖3中所示)，其中光感測區域121A係配置為將入射光轉換成電子訊號，且外圍區域121B包含配置為處理來自光感測區域121A之電子訊號的邏輯電路。影像感測器121可以是互補式金屬氧化半導體(complementary metal oxide semiconductor；CMOS)影像感測器(CMOS image sensor；CIS)或電荷耦合裝置(charge-coupled device；CCD)影像感測器。此外，影像感測器121可以是背照式(back-side illuminated；BSI)影像感測器或前照式(front-side illuminated；FSI)影像感測器。

影像感測模組120透過黏著層122而安裝在基板110上。影像感測模組120可藉由封裝方法來安裝在基板110上，例如表面黏著技術(surface mount technology；SMT)、板上覆晶(chip on board；COB)、陶瓷無引線晶片載體(ceramic leadless chip carrier；CLCC)封裝、晶片級封裝(chip scale packaging；CSP)、矽通孔 (through silicon via；TSV)、球柵陣列(ball grid array；BGA)等，但不限於此。舉例而言，在板上覆晶的例子中，在影像感測器121上提供黏著層122，且接著金屬引入線設置以連接影像感測器121和基板110，以提供影像感測器121與基板110之間的電子傳輸路徑。黏著層122可包含介電材料，例如硼酸、非晶矽、碳、氮化鉭、氮化鈦、上述組合或類似材料。示例的封裝方法為所述領域中具通常知識者所知，因此其詳細描述在此不提供。

覆蓋板123設置在影像感測器121上。覆蓋板123為透明結構，其包含例如玻璃、樹脂、環氧樹脂等材料，或是矽基聚合物材料等，但不限於此。在一些實施例中，覆蓋板123與影像感測器121分隔大約10微米之距離。

光學圖案124設置在覆蓋板123上。光學圖案124為透明結構其包含例如玻璃、樹脂、環氧樹脂等材料，或是矽基聚合物材料等，但不限於此。光學圖案124可藉由單晶(monolithic)製程技術或晶圓級製程技術來做出。在一些實施例中，覆蓋板123的折射率高於光學圖案124的折射率。在一些實施例中，光學圖案124和覆蓋板123整合成一整合結構。

鏡座130設置在基板110上，且定義出用以容置透鏡模組150的空間。紅外線濾除濾光片140設置在鏡座130上且位於影像感測模組120與透鏡模組150之間，其用以避免入射光的紅外線成分入射至影像感測模組120。透鏡模組150包含光學透鏡151和透鏡鏡筒152。光學透鏡151 設置為接收和引導入射光朝向影像感測模組120。透鏡鏡筒152設置為容置光學透鏡151。透鏡模組150亦包含控制電路(圖未繪示)，以用於調整光學透鏡151的位置。

如圖1所繪示，鏡座130的內側區域包含固定結構130A，且透鏡鏡筒152的外側區域包含固定結構152A，使得透鏡模組150可被固定在鏡座130內的空間中。在一些實施例中，固定結構152A和130A為螺旋結構，其個別包含匹配的螺紋溝和螺紋。

請參照圖2，圖2係繪示依據本發明一些實施例之光學圖案124、覆蓋板123及影像感測器121的排列。在光入射方向上，光學圖案124的邊緣區域實質覆蓋影像感測器121的光感測區域121A。如圖2所示，在光學圖案124的邊緣部分，光學圖案124的厚度朝向光學圖案124的中心處縮減。如此一來，可增強光感測區域121A之外圍部分的光吸收效率，且因此增加透鏡模組150的主光線角，且可最佳化由影線訊號處理器所進行之影像失真校正。

請參照圖3，圖3係繪示依據本發明一些實施例之光學圖案124、覆蓋板123及影像感測器121的另一排列。影像感測器121包含相位檢測自動對焦(phase detection auto focus；PDAF)畫素PX，其用於焦距的計算。相位檢測自動對焦畫素PX的使用係所屬領域中具通常知識者所熟知，因此在此不贅述。光學圖案124包含微結構124A，每一個微結構124A對應其中一個相位檢測自動對焦畫素PX。在光入射方向上，微結構124A分別覆蓋相位檢測 自動對焦畫素PX。因此，相位檢測自動對焦畫素PX的入射光吸收被增強，以增加焦距計算的效率和準確度。

請參照圖4，圖4係繪示依據本發明一些實施例之在覆蓋板123的對位標記123A之示意圖，此對位標記123A用以與透鏡模組150對準。對位標記123A位於影像感測器121的外圍區域121B之上，以避免影響影像感測器121的入射光吸收。對位標記123A可被印刷、附著或黏貼在覆蓋板123上。或者，對位標記123A可與光學圖案124一起被形成在覆蓋板123上。光學透鏡151的角落亦包含對位標記151A。對位標記151A和123A可助於精確微調透鏡模組150與影像感測模組120之間的相對位置。在一些實施例中，光學透鏡151和覆蓋板123可分別包含多於一個對位標記151A和多於一個對位標記123A。

請參照圖5，圖5係繪示依據本發明一些實施例之製造影像感測模組的方法500之示意圖。方法500在步驟502開始，提供影像感測器和覆蓋板。影像感測器包含影像感測區域和外圍區域，其中影像感測區域被配置為轉換入射光轉換成電子訊號，且外圍區域包含被配置為處理來自光感測區域之電子訊號的邏輯電路。覆蓋板可被提供為包含例如玻璃、樹脂、環氧樹脂等材料，或是矽基聚合物材料等，但不限於此。

在步驟504中，在覆蓋板上形成光學圖案。光學圖案可包含例如玻璃、樹脂、環氧樹脂等材料，或是矽基聚合物材料等，但不限於此。在一些實施例中，光學圖案的 材料與覆蓋板的材料相同。光學圖案可藉由進行微影製程和蝕刻製程來形成。可藉由使用例如旋轉塗佈(spin-on coating)、化學氣相沉積(CVD)、電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)、高密度電漿化學氣相沉積(HDPCVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、上述組合或類似製程來進行微影製程。可藉由使用乾式蝕刻、溼式蝕刻或化學蝕刻等蝕刻技術，或是其它適當的蝕刻技術來進行蝕刻製程例如。或者，在一些實施例中，光學圖案可藉由進行雷射移除技術來形成。

在步驟506中，在影像感測器上安裝覆蓋板。此覆蓋板可藉由晶圓安裝製程或積體電路模組製程來安裝在影像感測器上。在一些實施例中，覆蓋板被安裝為與影像感測器分隔大約10微米之距離。

或者，可在覆蓋板上形成光學圖案之前安裝覆蓋板在影像感測器上。請參照圖6，圖6依據本發明一些實施例之製造影像感測模組的方法600之示意圖。方法600在步驟602開始，提供影像感測器和覆蓋板。影像感測器包含影像感測區域和外圍區域，其中影像感測區域被配置為轉換入射光轉換成電子訊號，且外圍區域包含被配置為處理來自光感測區域之電子訊號的邏輯電路。覆蓋板可被提供為包含例如玻璃、樹脂、環氧樹脂等材料，或是矽基聚合物材料等，但不限於此。

在步驟604中，安裝覆蓋板在影像感測器上。此覆蓋板可藉由晶圓安裝製程或積體電路模組製程來安裝 在影像感測器上。在一些實施例中，在一些實施例中，覆蓋板被安裝為與影像感測器分隔大約10微米之距離。

在步驟606中，在覆蓋板上形成光學圖案。光學圖案可包含例如玻璃、樹脂、環氧樹脂等材料，或是矽基聚合物材料等，但不限於此。在一些實施例中，光學圖案的材料與覆蓋板的材料相同。光學圖案可藉由進行微影製程和蝕刻製程來形成。可藉由使用例如旋轉塗佈、化學氣相沉積、電漿輔助化學氣相沉積、高密度電漿化學氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積、上述組合或類似製程來進行微影製程。可藉由使用乾式蝕刻、溼式蝕刻或化學蝕刻等蝕刻技術，或是其它適當的蝕刻技術來進行蝕刻製程例如。或者，在一些實施例中，光學圖案可藉由進行雷射移除技術來形成。

總結上述，本發明的影像感測模組包含覆蓋板，此覆蓋板具有設置在其上的光學圖案，且此光學圖案助於改善影像感測模組的影像感測品質和色偏。具有此影線感測模組的相機裝置可校正影像資料失真和增加主光線角和焦距計算準確度。

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‧‧‧相機模組

110‧‧‧基板

120‧‧‧影像感測模組

121‧‧‧影像感測器

121A‧‧‧光感測區域

122‧‧‧黏著層

123‧‧‧覆蓋板

124‧‧‧光學圖案

130‧‧‧鏡座

130A、152A‧‧‧固定結構

140‧‧‧紅外線濾除濾光片

150‧‧‧透鏡模組

151‧‧‧光學透鏡

152‧‧‧透鏡鏡筒

Claims (20)

1. 一種影像感測模組，包含：一影像感測器，具有用以接收入射光之一光感測區域及環繞該光感測區域之一外圍區域；一覆蓋板，位於該影像感測器上；以及一光學圖案(optical pattern)，位於該覆蓋板之一入光側上，該光學圖案位於光感測區域之上方。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測模組，其中該光學圖案包含複數個微結構，該些微結構在一光入射方向上分別實質覆蓋該影像感測器之複數個相位檢測自動對焦(phase detection auto focus；PDAF)畫素。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測模組，其中該光學圖案之區域實質上相等或大於該影像感測器之該光感測區域。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測模組，其中該光學圖案在一光入射方向上實質覆蓋該影像感測器之該光感測區域。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測模組，更包含在該覆蓋板上之至少一對位標記，該至少一對 位標記用以使一透鏡模組與該影像感測模組對準，且該至少一對位標記位於該影像感測器之該外圍區域之上方。
6. 一種製造一影像感測模組之方法，包含：提供一影像感測器，該影像感測器具有用以接收入射光之一光感測區域及環繞該光感測區域之一外圍區域；以及安裝一覆蓋板於該影像感測器上，該覆蓋板具有形成於其入光側上之一光學圖案，且該光學圖案位於光感測區域之上方。
7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該光學圖案係形成為具有複數個微結構，該些微結構在一光入射方向上分別實質覆蓋該影像感測器之複數個相位檢測自動對焦畫素。
8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該光學圖案之區域實質上相等或大於該影像感測器之該光感測區域。
9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該光學圖案係形成為在一光入射方向上實質覆蓋該影像感測器之該光感測區域。
10. 如申請專利範圍第6項所述之方法，更包含：在該覆蓋板上之至少一對位標記，該至少一對位標記用以使一透鏡模組與該影像感測模組對準，且該至少一對位標記位於該影像感測器之該外圍區域之上方。
11. 一種相機裝置，包含：一透鏡模組，用於引導入射光；以及一影像感測模組，包含：一影像感測器，具有用以接收穿過該透鏡模組之該入射光之一光感測區域及環繞該光感測區域之一外圍區域；一覆蓋板，位於該影像感測器上；以及一光學圖案，位於該覆蓋板之一入光側上，該光學圖案位於光感測區域之上方。
12. 如申請專利範圍第11項所述之相機裝置，其中該光學圖案包含複數個微結構，該些微結構在一光入射方向上分別實質覆蓋該影像感測器之複數個相位檢測自動對焦畫素。
13. 如申請專利範圍第11項所述之相機裝置，其中該光學圖案之區域實質上相等或大於該影像感測器之該光感測區域。
14. 如申請專利範圍第11項所述之相機裝置，其中該光學圖案在一光入射方向上實質覆蓋該影像感測器之該光感測區域。
15. 如申請專利範圍第11項所述之相機裝置，其中該影像感測模組更包含在該覆蓋板上之至少一第一對位標記，且該透鏡模組更包含至少一第二對位標記，至少一第二對位標記分別用於與該至少一第一對位標記對準。
16. 如申請專利範圍第11項所述之相機裝置，更包含一基板，該基板用於安裝該影像感測裝置。
17. 如申請專利範圍第16項所述之相機裝置，更包含在該基板上之一鏡座，該鏡座用於容納該透鏡模組。
18. 如申請專利範圍第17項所述之相機裝置，更包含一紅外線濾除濾光片(infrared cut-off filter；IR cut-off filter)，該紅外線濾除濾光片在該鏡座中且位於該影像感測模組與該透鏡模組之間。
19. 如申請專利範圍第16項所述之相機裝置，其中該基板係一印刷電路板(printed circuit board；PCB)。
20. 如申請專利範圍第16項所述之相機裝置，其中該基板係一軟性印刷電路板(flexible printed circuit board；FPC board)。