TWI628470B - 低彩色誤差及高信嗓比之多層彩色濾光器 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一彩色濾光器陣列之實施例，該彩色濾光器陣列包含複數個拼貼式最小重複單元。每一最小重複單元包含：一不可見波長濾光器層，其包含複數個濾光器；及一可見波長濾光器層，其定位在該不可見波長濾光器層上且具有複數個濾光器，使得來自該可見波長層之每一濾光器光學耦合至該不可見波長層中之一對應濾光器。

Description

低彩色誤差及高信嗓比之多層彩色濾光器
所揭示之實施例大體上係關於影像感測器，且特定言之(但非排他性地)係關於包含一多層彩色濾光器陣列(CFA)之影像感測器。
影像感測器可與不可見波長濾光器耦合，使得其等可在可見波長範圍之外之波長下(例如在紅外光(IR)波長範圍中)擷取影像。兩種材料用於製造現有紅外光濾光器：基於顏料之材料及基於C之材料。基於顏料之紅外光濾光器通常用於像素大小小於1.4μm之影像感測器中。該等濾光器具有轉化為一較高信嗓比(SNR)之高紅外光透射率，但其等不能完全阻擋比如藍色及紅色之可見波長，因此其等產生較糟的色彩誤差。基於C之紅外光濾光器通常用於像素大小大於1.4μm之影像感測器。該等濾光器完全阻擋比如藍色及紅色之可見波長，且因此具有較小色彩誤差，但其等具有轉化為一較低SNR之低紅外光透射率。
100‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器
105‧‧‧彩色像素陣列/像素陣列
115‧‧‧功能邏輯
120‧‧‧控制電路
170‧‧‧讀出電路
200‧‧‧前側照明像素
201‧‧‧多層彩色濾光器陣列/彩色濾光器陣列
202‧‧‧基板/層
203‧‧‧個別雙層濾光器/雙層個別濾光器
204‧‧‧光敏區域/光電二極體區域
205‧‧‧個別雙層濾光器/雙層個別濾光器
206‧‧‧金屬堆疊/層
210‧‧‧微透鏡
250‧‧‧背側照明像素/像素
300‧‧‧彩色濾光器陣列
302‧‧‧最小重複單元
400‧‧‧部分/影像感測器部分
402‧‧‧最小重複單元/雙層最小重複單元
404‧‧‧感測器/感測器層/影像感測器
406‧‧‧不可見波長層/濾光器層/不可見波長濾光器層
408‧‧‧可見波長層/濾光器層/可見波長濾光器層/第二層
410‧‧‧微透鏡層/微透鏡
500‧‧‧部分/影像感測器部分
502‧‧‧最小重複單元/雙層最小重複單元
504‧‧‧可見波長濾光器層/濾光器層
B‧‧‧藍色濾光器/藍色/分量
C‧‧‧青色濾光器/青色
C1至Cx‧‧‧行
G‧‧‧綠色/分量
G1‧‧‧第一綠色濾光器/綠色濾光器
G2‧‧‧第二綠色濾光器
IR‧‧‧紅外光/濾光器/分量/不可見光回應
I-I‧‧‧剖面線
M‧‧‧品紅色/品紅色濾光器
M1‧‧‧金屬層
M2‧‧‧金屬層
P1至Pn‧‧‧像素
R‧‧‧紅色濾光器/紅色/分量
R1至Ry‧‧‧列
SIR‧‧‧濾光器/不可見光回應
Y1‧‧‧第一黃色濾光器/黃色濾光器
Y2‧‧‧第二黃色濾光器
參考以下圖式描述非限制及非詳盡實施例，其中貫穿各種視圖相似元件符號指代相似部件，除非另有規定。
圖1係包含一彩色濾光器陣列之一影像感測器之一實施例之一示意圖。
圖2A至2B分別係一對前側照明像素及一對背側照明像素之實施例之橫截面。
圖3係藉由拼貼多個最小重複單元(MRU)形成之一彩色濾光器陣列(CFA)之一實施例之一圖。
圖4A至4B分別為一多層濾光器之一最小重複單元之一實施例之一平面圖及一橫截面圖。圖4B之橫截面圖係大致上沿圖4A中之剖面線I-I截取。
圖4C為圖4B之最小重複單元之一分解橫截面圖，其圖解說明多層濾光器之操作之一實施例。
圖5A至5B分別為一多層濾光器之一最小重複單元之另一實施例之一平面圖及一橫截面圖。圖5B之橫截面圖係大致上沿圖5A中之剖面線I-I截取。
描述多層彩色濾光器及包含一多層彩色濾光器之影像感測器之實施例。描述特定細節以提供對實施例之一理解，但是熟習此項技術者將認識到，可在不使用所描述細節中之一或多者之情況下或藉助其他方法、組件、材料等等實踐本發明。在一些例項中，未詳細展示或描述眾所周知之結構、材料或操作，但是眾所周知之結構、材料或操作仍然涵蓋于本發明之範疇內。
貫穿本說明書對「一項實施例(one embodiment)」或「一實施例(an embodiment)」之參考意味著一所描述特徵、結構或特性可包含於一或多個所描述實施例中，使得「在一項實施例中(in one embodiment)」或「在一實施例中(in an embodiment)」之出現並不一定皆指代相同實施例。此外，所描述特徵、結構或特性可以任何適合方式被組合於一或多個實施例中。
圖1圖解說明包含一彩色像素陣列105、耦合至該像素陣列之讀 出電路170、耦合至該讀出電路之功能邏輯115及耦合至該像素陣列之控制電路120之一互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器100之一實施例。彩色像素陣列105係具有X個像素行及Y個像素列之個別成像感測器或像素(例如，像素P1、P2、......、Pn)之一個二維(「2D」)陣列。彩色像素陣列105可被實施為一前側照明影像感測器(如圖2A中展示)或被實施為一背側照明影像感測器(如圖2B中展示)。如所圖解說明，陣列中之每一像素被配置至一列(例如，列R1至Ry)及一行(例如，行C1至Cx)中以獲取一人、位置或物體之影像資料，接著可使用該影像資料呈現該人、位置或物體之一2D影像。彩色像素陣列105使用耦合至該像素陣列之一彩色濾光器陣列(CFA)將色彩指派至每一像素，如下文結合彩色濾光器陣列之所揭示實施例進一步論述。
在像素陣列105中之每一像素已獲取其影像資料或影像電荷之後，由讀出電路170讀出該影像資料且將其傳送至功能邏輯115以用於儲存、額外處理等等。讀出電路170可包含放大電路、類比轉數位(「ADC」)轉換電路或其他電路。功能邏輯115可儲存該影像資料及/或藉由應用後影像效應(例如，剪裁、旋轉、消除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他)操縱該影像資料。在一項實施例中，亦可使用功能邏輯115處理該影像資料以校正(即，減少或消除)固定圖案雜訊。控制電路120耦合至像素陣列105以控制彩色像素陣列105之操作特性。例如，控制電路120可產生用於控制影像獲取之一快門信號。
圖2A圖解說明一CMOS影像感測器中之一對前側照明(FSI)像素200之一實施例之一橫截面。FSI像素200之前側係基板202之在其上安置光敏區域204及相關聯像素電路且在其上方形成用於再分佈信號之金屬堆疊206之側。金屬堆疊206包含金屬層M1及M2，其經圖案化以產生一光學通道，入射至FSI像素200上之光可穿過該光學通道到達光敏或光電二極體(「PD」)區域204。為實施一彩色影像感測器，前側 可包含一多層彩色濾光器陣列201，其中其彩色濾光器(在此特定橫截面中僅圖解說明兩個個別雙層濾光器203及205)中之每一者被安置於可將入射光聚焦至PD區域204上之一微透鏡210下方。彩色濾光器陣列201可為以本文中所論述之最小重複單元中之任一者形成之一多層彩色濾光器陣列。
圖2B圖解說明一CMOS影像感測器中之一對背側照明(BSI)像素250之一實施例之一橫截面。如在FSI像素200中，像素250之前側係基板202之在其上安置光敏區域204及相關聯像素電路且在其上方形成用於再分佈信號之金屬堆疊206之側。背側係基板202之與前側相對之側。為實施一彩色影像感測器，背側可包含多層彩色濾光器陣列201，其中其個別濾光器(在此特定橫截面中圖解說明雙層個別濾光器203及205)中之每一者被安置於一微透鏡210之下方。彩色濾光器陣列201可為以本文中所論述之最小重複單元中之任一者形成之一多層彩色濾光器陣列。微透鏡210輔助將入射光聚焦至光敏區域204上。像素250之背側照明意味著金屬堆疊206中之金屬互連線不會遮蓋正經成像之物體與光敏區域204之間之路徑，從而導致光敏區域204產生更大信號。
圖3圖解說明一彩色濾光器陣列(CFA)300及經拼貼以形成CFA之一最小重複單元(MRU)集。CFA 300包含數目個個別濾光器，該等個別濾光器大致上對應於CFA耦合至或將耦合至之像素陣列中之數目個個別像素。CFA 300中之每一個別濾光器光學耦合至像素陣列中之一對應個別像素，且具有選自一光譜光回應集之一特定光譜光回應。一特定光譜光回應對電磁光譜之某些部分具有高敏感度但對該光譜之其他部分具有低敏感度。影像感測器中之像素本身並非係彩色的，但因為CFA藉由將一濾光器放置在像素上方而將一單獨光回應指派至每一像素，所以通常將一像素稱為彼特定光回應之一像素。因此，若一像 素不具有濾光器或耦合至一透明(亦即，無色或全色)濾光器，則可將其稱為一「透明像素」，若該像素耦合至一藍色濾光器，則可將其稱為一「藍色像素」，若該像素耦合至一綠色濾光器，則可將其稱為一「綠色像素」，若該像素耦合至一紅色濾光器，則可將其稱為一「紅色像素」等等。
CFA 300中之個別濾光器被分組至最小重複單元(MRU)(諸如MRU 302)中，且MRU 302經垂直及水平(如由箭頭指示)拼貼以形成CFA 300。一最小重複單元係使得沒有其他重複單元具有更少個別濾波器之一重複單元。一彩色濾光器陣列可包含數個不同重複單元，但若CFA 300中存在具有更少個別濾光器之另一重複單元，則一重複單元並非一最小重複單元。可使用包含比針對MRU 302所圖解說明之像素多或少的數目個像素之一MRU來拼貼CFA 300之其他實施例(例如，參見圖4A至4B及圖5A至5B)。
圖4A至4B一起圖解說明一影像感測器之部分400之一實施例。圖4A為一平面圖，圖4B為大致上沿圖4A中之剖面線I-I截取之一橫截面圖。影像感測器部分400包含一MRU 402，其具有兩個層：一不可見波長層406，其形成於感測器404之前側或背側上；及一可見波長濾光器層408，其形成於不可見波長層406之頂部上，使得不可見波長層406夾在感測器404與可見波長層408之間。當然，濾光器層406及408之相對位置可在其他實施例中不同。微透鏡層410可視需要形成於可見波長濾光器層408上。感測器層404將通常包含諸如像素、支援電路等等之物件；在一項實施例中，感測器層404可包含圖2A至2B中所展示之層202及206，此取決於感測器層404是前側照明感測器還是背側照明感測器。
每一濾光器層406及408包含複數個濾光器，使得不可見波長濾光器層406中之每一個別濾光器光學耦合至可見波長濾光器層408中之 一對應層。不可見波長濾光器層406具有兩個不同不可見光回應：SIR及IR。SIR濾光器為紅外光截止濾光器，其等經設計以在使可見光通過的同時反射或阻擋紅外光波長。此等濾光器通常具有至其等之一藍色色調，這係由於其等有時亦阻擋自較長紅色波長之某些光。相比之下，IR濾光器大致上與SIR濾光器相反：其等經設計以在抑制可見輻射的同時使紅外光輻射通過。在所圖解說明之實施例中，濾光器層406具有三個SIR濾光器及一IR濾光器，但其他實施例可具有不同數目個SIR濾光器及不同數目個IR濾光器。不可見波長濾光器層406之又其他實施例可包含除了紅外光之外的非可見光回應，諸如紫外光濾光器、x射線濾光器等等。
可見波長濾光器層408具有四個濾光器，但僅具有三個不同可見光回應：紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)。經選擇用於一MRU中且因此用於藉由拼貼MRU形成之CFA中之該光譜光回應集通常具有至少三個不同光回應，但在一些實施例中可包含四個或四個以上。在所圖解說明之實施例中，濾光器層408包含第一綠色濾光器G1及第二綠色濾光器G2、一個紅色濾光器R及一個藍色濾光器B，但其他實施例可包含不同數目個綠色濾光器、不同數目個紅色濾光器及不同數目個藍色濾光器。但在具有四個光譜光回應之可見波長濾光器層408之一實施例中，該光回應集可為包含紅色、綠色、藍色及透明或全色(亦即，中性或無色)之一可見波長光回應集。在又其他實施例中，可見波長濾光器層408可包含除了所列出之彼等可見波長光回應之外或代替所列出之彼等可見波長光回應之其他可見波長光回應。例如，其他實施例可包含青色(C)濾光器、品紅色(M)濾光器、黃色(Y)濾光器及透明(亦即，無色)濾光器。又其他實施例可包含除了所展示之可見光回應之外之可見光回應。
藉由將可見波長濾光器層408放置在不可見波長濾光器層406之 頂部上來組裝雙層MRU 402，使得濾光器層408中之每一濾光器光學耦合至濾光器層406中之一對應濾光器。在所圖解說明之實施例中，綠色濾光器G1光學耦合至一SIR濾光器，紅色濾光器R光學耦合至一SIR濾光器，第二綠色濾光器G2光學耦合至一IR濾光器，且藍色濾光器B光學耦合至一SIR濾光器。在其他實施例中，可見波長濾光器與不可見波長濾光器之間之對應性可與所展示之對應性不同。
圖4C圖解說明雙層MRU 402之操作之一實施例。在MRU 402之操作中，光穿過微透鏡410(若存在)入射在第二層408上。該入射光包含紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及紅外光(IR)分量。在可見波長濾光器層408中，第一綠色濾光器G1允許入射光之綠色及IR分量通過，紅色濾光器R允許紅色及紅外光分量通過，第二綠色濾光器G2允許綠色及紅外光分量通過，且藍色濾光器B允許藍色及紅外光分量通過。
經允許通過可見波長濾光器層408之入射光之分量接著入射在不可見波長濾光器層406上。在不可見波長濾光器層406中，耦合至第一綠色濾光器G1之SIR濾光器阻擋IR分量，從而僅允許綠色分量通過；耦合至紅色濾光器R之SIR濾光器阻擋IR分量，從而僅允許紅色分量通過；耦合至第二綠色濾光器G2之IR濾光器阻擋綠色分量，從而僅允許IR分量通過；且耦合至藍色濾光器B之SIR濾光器阻擋IR分量，從而僅允許藍色分量通過。由於透過可見波長濾光器層408及不可見波長濾光器層406兩者進行濾光，入射在影像感測器404之前側或背側上之光包含該入射光之所有四種分量(R、G、B及IR)，其中每一經濾光之分量入射在影像感測器404內之像素陣列中之一個別像素上。
圖5A至5B一起圖解說明一影像感測器之一部分500之一實施例。圖5A為一平面圖，圖5B為大致上沿圖5A中之剖面線I-I截取之一橫截面圖。影像感測器部分500在大多數方面類似於影像感測器部分400：影像感測器部分500包含一MRU 502，MRU 502具有形成於一感測器 404之前側或背側上之一不可見波長層406，以及形成於不可見波長層406之頂部上之一可見波長濾光器層504。微透鏡層410可視需要形成於可見波長濾光器層504上。
如在MRU 402中，不可見波長濾光器層406具有兩個不同的不可見光回應：SIR及IR。MRU 502與MRU 402之間之主要差異在於：在MRU 502中，可見波長濾光器層504使用一不同可見光回應集：代替使用紅色、綠色、藍色(RGB)原色集，濾光器層504使用品紅色、黃色及青色(CMY)原色集。接著，在MRU 502中，可見波長濾光器層504包含第一黃色濾光器Y1及第二黃色濾光器Y2、一個品紅色濾光器M及一個青色濾光器C。
透過將可見波長濾光器層504放置在不可見波長濾光器層406之頂部上來組裝雙層MRU 502，使得濾光器層504中之每一濾光器光學耦合至濾光器層406中之一對應濾光器。在所圖解說明之實施例中，黃色濾光器Y1光學耦合至一SIR濾光器，品紅色濾光器M光學耦合至一SIR濾光器，第二黃色濾光器Y2光學耦合至一IR濾光器，且青色濾光器C光學耦合至一SIR濾光器。在其他實施例中，可見波長濾光器與不可見波長濾光器之間之對應性可與所展示之對應性不同。更一般言之，在不同實施例中，IR濾光器可耦合至其色彩表示亮度或一亮度代理之一彩色濾光器，而SIR濾光器可耦合至其等色彩用於表示色度、亮度或兩者之彩色濾光器。雙層MRU 502類似於MRU 402而操作，如圖4C中所展示。
實施例之以上描述(包含摘要中所描述之內容)不旨在為詳盡的或將本發明限於所描述之形式。出於闡釋性目的而描述本發明之特定實施例及實例，但如熟習此項技術者將認識到，可依據上文詳細描述在本發明之範疇內進行各種等效修改。
隨附申請專利範圍中所使用之術語不應被解釋為將本發明限於 本說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。而是，本發明之範疇應全部由隨附申請專利範圍判定，該等申請專利範圍應使用所創建之請求項解釋原則來解釋。

Claims (12)

  1. 一種彩色濾光器陣列，其包括：複數個拼貼式(tiled)最小重複單元，每一最小重複單元包括：一不可見波長濾光器層，其包含複數個濾光器，該不可見波長濾光器層中之該複數個濾光器包含具有一第一不可見光回應之至少三個濾光器及具有一第二不可見光回應之一濾光器；及一可見波長濾光器層，其定位在該不可見波長濾光器層上且具有複數個濾光器，使得來自該可見波長層之每一濾光器光學耦合至該不可見波長層中之一對應濾光器，其中該可見波長濾光器層中之該複數個濾光器包含具有一第一可見光回應之一濾光器、具有一第二可見光回應之一對濾光器，及具有一第三可見光回應之一濾光器；其中具有該第二不可見光回應之該個別濾光器光學耦合至具有該第二可見光回應之該對個別濾光器中之一者，且其中具有該等第一及第三可見光回應之該等濾光器以及具有該第二可見光回應之該對濾光器中之另一濾光器光學耦合至具有該第一不可見光回應之該至少三個濾光器。
  2. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中該第一可見光回應為紅色，該第二可見光回應為綠色，且該第三可見光回應為藍色。
  3. 如請求項2之彩色濾光器陣列，其中該第一不可見光回應為紅外光阻擋的且該第二不可見光回應為紅外光通過的。
  4. 如請求項2之彩色濾光器陣列，其中該等第一、第二及第三可見光回應被配置成一拜耳圖案。
  5. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中該第一可見光回應為品紅 色，該第二可見光回應為黃色，且該第三可見光回應為青色。
  6. 如請求項5之彩色濾光器陣列，其中該第一不可見光回應為紅外光阻擋的且該第二不可見光回應為紅外光通過的。
  7. 一種影像感測器，其包括：一像素陣列，其包含複數個個別像素；一彩色濾光器陣列，其定位在該像素陣列上方且光學耦合至該像素陣列，該彩色濾光器陣列包括複數個拼貼式最小重複單元，每一最小重複單元包括：一不可見波長濾光器層，其包含複數個濾光器，該不可見波長濾光器層中之該複數個濾光器包含具有一第一不可見光回應之至少三個濾光器及具有一第二不可見光回應之一濾光器；及一可見波長濾光器層，其定位在該不可見波長濾光器層上且具有複數個濾光器，使得來自該可見波長層之每一濾光器光學耦合至該不可見波長層中之一對應濾光器，其中該可見波長濾光器層中之該複數個濾光器包含具有一第一可見光回應之一濾光器、具有一第二可見光回應之一對濾光器，及具有一第三可見光回應之一濾光器；其中具有該第二不可見光回應之該個別濾光器中光學耦合至具有該第二可見光回應之該對個別濾光器中之一者，且其中具有該等第一及第三可見光回應之該等濾光器以及具有該第二可見光回應之該對濾光器中之另一濾光器光學耦合至具有該第一不可見光回應之濾光器。
  8. 如請求項7之影像感測器，其中該第一可見光回應為紅色，該第二可見光回應為綠色，且該第三可見光回應為藍色。
  9. 如請求項8之影像感測器，其中該第一不可見光回應為紅外光阻 擋的且該第二不可見光回應為紅外光通過的。
  10. 如請求項8之影像感測器，其中該等第一、第二及第三可見光回應配置成一拜耳圖案。
  11. 如請求項7之影像感測器，其中該第一可見光回應為品紅色，該第二可見光回應為黃色，且該第三可見光回應為青色。
  12. 如請求項11之影像感測器，其中該第一不可見光回應為紅外光阻擋的且該第二不可見光回應為紅外光通過的。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102673815B1 (ko) * 2016-12-05 2024-06-10 삼성전자주식회사 메타필터를 포함하는 적층형 이미지 센서
EP3422700B1 (en) * 2017-06-29 2021-03-10 Axis AB A method for enhancing color images, and an assembly performing such method
EP3343897B1 (en) * 2016-12-28 2019-08-21 Axis AB Camera and method of producing color images
EP3343894B1 (en) 2016-12-28 2018-10-31 Axis AB Ir-filter arrangement
US12009379B2 (en) * 2017-05-01 2024-06-11 Visera Technologies Company Limited Image sensor
JP2019175912A (ja) * 2018-03-27 2019-10-10 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置、及び、画像処理システム
US10770489B2 (en) * 2018-03-30 2020-09-08 Vishay Intertechnology, Inc. Optoelectronic device arranged as a multi-spectral light sensor having a photodiode array with aligned light blocking layers and N-well regions
WO2020013865A1 (en) * 2018-07-13 2020-01-16 Halliburton Energy Services, Inc. Thin film multivariate optical element and detector combinations, thin film optical detectors, and downhole optical computing systems
TWI832864B (zh) * 2018-08-07 2024-02-21 日商索尼半導體解決方案公司 攝像裝置及攝像系統
CN109905681B (zh) * 2019-02-01 2021-07-16 华为技术有限公司 图像传感器、从其获取图像数据的方法及摄像设备
US10964744B1 (en) * 2019-09-13 2021-03-30 Omnivision Technologies, Inc. Light control for improved near infrared sensitivity and channel separation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090278048A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Won-Hee Choe Multilayer image sensor
TW201004327A (en) * 2008-04-29 2010-01-16 Eastman Kodak Co Concentric exposure sequence for image sensor
TW201233164A (en) * 2010-10-12 2012-08-01 Omnivision Tech Inc Visible and infrared dual mode imaging system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9699393B2 (en) * 2014-06-26 2017-07-04 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems for infrared and visible imaging with patterned infrared cutoff filters

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201004327A (en) * 2008-04-29 2010-01-16 Eastman Kodak Co Concentric exposure sequence for image sensor
US20090278048A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Won-Hee Choe Multilayer image sensor
TW201233164A (en) * 2010-10-12 2012-08-01 Omnivision Tech Inc Visible and infrared dual mode imaging system

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