專利名稱:影像感測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及半導體領(lǐng)域,尤其涉及一種影像感測器。
背景技術(shù):
隨著光電技術(shù)的飛速發(fā)展,影像感測器因可于空間檢測圖像并將光學影像轉(zhuǎn)換為電信號 ,被廣泛應用于各種光電產(chǎn)品,如醫(yī)療器械、數(shù)字相機、數(shù)字攝影機等,是關(guān)健零組件之一 。隨著人們對數(shù)字產(chǎn)品成像質(zhì)量的要求提高,有效提高影像感測器的成像品質(zhì)是業(yè)界所研究
一重點。
典型的影像感測器使用光電二極管來完成光電效應,也就是由光子產(chǎn)生對應的感應電流 或是感應電壓后,經(jīng)由電荷移動或是場效應管放大器來完成對應的光感應電壓放大效果。但 是穿透過光電二極管的光通常僅有一部分會與光電二極管所形成的感光區(qū)域產(chǎn)生光電效應, 所以通常無法進行低光通量的感測。對于陣列式的影像感測器,如電荷耦合組件(Charge Coupled Device, CCD)或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)影像感測器,由于沒有外部放大電路,通常必須藉由其他的方式來完 成光通量的增強和放大效果。
Deguchi, M發(fā)表在1992年8月的《Co固mer Electronics》上的一篇名為《Microlens design using simulation program for CCD image sensor》文章中,揭示了^^禾中方法,是 在影像感測器的像素陣列中,增加復數(shù)個微透鏡,用以將光線會聚至每一感光單元上,增加 光通量,以此提高影像感測器的感光能力。如圖2所示,現(xiàn)有技術(shù)的一種影像感測器200包括 數(shù)個像素單元,每一像素單元具有一感光單元210,用于接收入射至該感光單元210上的光線 ,及復數(shù)個微透鏡220,對應設置于每一感光單元210上方。該方法可使從各角度入射的光會 聚于影像感測器上,從而提高產(chǎn)生光電效應的光子數(shù)量,因此,可提高影像感測器的光通量 及光感測能力。但是,為了能夠感測到更多的光,感光單元210不能做得太小,因為其面積 會直接影響到感測到的光量,進而影響到發(fā)生光電效應的光子數(shù)量。因此,如何在不改變感 光單元210的大小的同時,又可以提高光通量的大小,成為業(yè)界研究的一個重點。
因此,有必要提供一種光感測能力較佳,感光單元尺寸較小的影像感測器。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,提供一種光感測能力較佳,感光單元尺寸較小的影像感測器實為必要。
本發(fā)明提供一種影像感測器,其包括形成于第一基板上的數(shù)個光感測單元及數(shù)個微透鏡 ,所述各微透鏡對應于各光感測單元設置。所述影像感測器還包括一具有數(shù)個凹形反射面的 玻璃板,所述具有數(shù)個四形反射面的玻璃板與所述數(shù)個微透鏡分別對應設置于所述數(shù)個光感 測單元的兩側(cè),所述各凹形反射面之設置使得經(jīng)由對應的光感測單元透過的光反射回該光感 測單元。
本發(fā)明所提供的影像感測器具有的凹形反射面可將經(jīng)由光感測單元透過的光再次反射回 光感測單元上,由此,可使第一次經(jīng)過光感測單元沒有發(fā)生光電效應的光子再一次照射到光 感測單元上,從而發(fā)生光電效應。因此,影像感測器的光通量得到提高,光感測能力提升。
并且,由于光的利用效率較高,且,僅有部分感光區(qū)域參與光電效應,因此,可將此光 感測單元的尺寸做得更小,而不必擔心其光感測能力降低,從而可以節(jié)約制造成本。
相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明提供的影像感測器具有如下優(yōu)點提升了影像感測器的光感測 能力,由此,提升了影像感測器的成像品質(zhì);另一方面,在保證光感測能力不變的情況下, 可以將光感測單元的尺寸做得更小,由此可達到節(jié)約成本的目的。
圖l是本發(fā)明較佳實施例提供的影像感測器的示意圖。 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的影像感測器的示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖,對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。
請參閱圖l,本發(fā)明實施例提供的影像感測器100包括形成于第一基板110上的數(shù)個光感 測單元120及數(shù)個微透鏡130。所述影像感測器100進一步包括一第二基板140,所述第二基板 140上形成有數(shù)個凹形反射面150。在本實施例中,所述第一基板110和所述第二基板140的材 料均為硅。
所述數(shù)個光感測單元120為等間隔形成于第二基板110上,其作用是用于感測光以產(chǎn)生光 電效應,將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。所述數(shù)個光感測單元120可以是電荷耦合元件、互補金屬 氧化物半導體或光電二極管等元件。
所述數(shù)個微透鏡130為分別對應于所述數(shù)個光感測單元120設置,每一微透鏡130對應一 個光感測單元120。每個微透鏡130的大小相同,曲率半徑相等。所述數(shù)個微透鏡130的作用 是將光線會聚至光感測單元120的感光區(qū)域,以使投射到該數(shù)個光感測單元120的光線更多, 光通量更大。
所述影像感測器100的第二基板140上設置有數(shù)個凹形反射面150。所述數(shù)個凹形反射面
150設置在所述數(shù)個光感測單元120的與數(shù)個微透鏡130相對的一側(cè),且數(shù)個凹形反射面150與 數(shù)個光感測單元120的位置一一對應,即一個凹形反射面150對應于一個光感測單元120及一 個微透鏡130。所述數(shù)個凹形反射面150可將經(jīng)光感測單元120上透射下來的光反射回光感測 單元120。應當注意,所述數(shù)個凹形反射面150應盡量對準光感測單元120而設置,即凹形反 射面150的中心與光感測單元120的中心對齊,這樣,該反射光線才能夠更好地會聚至光感測 單元120的感光區(qū)域。
所述第一基板110的厚度應盡量做得比較薄,以小于10um為宜。在本實施例中,第一基 板110的材料選擇為硅,而硅層厚度為10um的時候,其光吸收率為70%。也就是說,經(jīng)過第一 基板110后光線的強度減為30%,假設光線可以完全由凹形反射面150反射回來(實際上會有損 耗),則反射光線再次經(jīng)過第一基板110后又有70%的光被吸收,這樣,總計約有10%的光線可 以經(jīng)反射而投射至光感測單元120上。也就是說,設置此凹形反射面150可以提高光的利用率 達10%左右。
本實施例中,所述數(shù)個凹形反射面150是采用濕蝕刻方法于第二基板140上蝕刻出數(shù)個凹 形面,再在上面沉積上一層玻璃板160而形成的。在本實施例中,玻璃板160的材料為氧化硅 。由于凹形面的上面部分即玻璃板160的材料為氧化硅,而下面部分即第二基板140的材料為 硅,而氧化硅的折射率為1.46,硅的折射率為4.01,因此在此凹形面上自然形成一高反射界 面,即形成了凹形反射面150。這里,此玻璃板160的材料也可以是硼磷硅玻璃(Boro Phospho Silicate Glass, BPSG)。形成了玻璃板160后,將玻璃板160采用化學性機械研磨 (Chemical Mechanical Polishing, CMP)方法將其平坦化,平坦化的玻璃板160上再用半導 體制程的常規(guī)方法形成第一基板110即可。
所述凹形反射面150也可以采用其他結(jié)構(gòu)來實現(xiàn),例如,將帶有此凹形面結(jié)構(gòu)的玻璃板 160直接鍍上一層金屬反射膜,即可形成此凹形反射面150。玻璃板160可以采用粘合的方式 與該第一基板110相結(jié)合,或者直接在此鍍有反射膜的玻璃板160上生長出一層第一基板110
所述影像感測器100進一步包括數(shù)個對應設置于數(shù)個微透鏡130與數(shù)個光感測單元120之 間的彩色濾光片160,用于僅使一單色光透過該彩色濾光片160。例如該彩色濾光片可選用 R(紅)、G(綠)、B(藍)三種色彩的濾光片中的一種。
本發(fā)明所提供的影像感測器具有的凹形反射面可將經(jīng)由光感測單元透過的光再次反射回 光感測單元上,由此,可使第一次經(jīng)過光感測單元沒有發(fā)生光電效應的光子再一次照射到光 感測單元上,從而發(fā)生光電效應。因此,影像感測器的光通量得到提高,光感測能力提升。
6 并且,由于光的利用效率較高,且,僅有部分感光區(qū)域參與光電效應,因此,可將此光 感測單元的尺寸做的更小,而不必擔心其光感測能力降低,從而可以節(jié)約制造成本。
相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明提供的影像感測器具有如下優(yōu)點提升了影像感測器的光感測 能力,由此,提升了影像感測器的成像品質(zhì);另一方面,在保證光感測能力不變的情況下, 可以將光感測單元的尺寸做的更小,由此可達到節(jié)約成本的目的。
可以理解的是,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做出其它 各種相應的改變與變形,而所有這些改變與變形都應屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種影像感測器,其包括形成于第一基板上的數(shù)個光感測單元及數(shù)個微透鏡,所述各微透鏡對應于各光感測單元設置,其特征在于,所述影像感測器還包括一具有數(shù)個凹形反射面的玻璃板,所述具有數(shù)個凹形反射面的玻璃板與所述數(shù)個微透鏡分別對應設置于所述數(shù)個光感測單元的兩側(cè),所述各凹形反射面之設置使得經(jīng)由對應的光感測單元透過的光反射回該光感測單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種影像感測器,其包括形成于第一基板上的數(shù)個光感測單元及數(shù)個微透鏡,所述各微透鏡對應于各光感測單元設置。所述影像感測器還包括一具有數(shù)個凹形反射面的玻璃板,所述具有數(shù)個凹形反射面的玻璃板與所述數(shù)個微透鏡分別對應設置于所述數(shù)個光感測單元的兩側(cè),所述各凹形反射面之設置使得經(jīng)由對應的光感測單元透過的光反射回該光感測單元。本發(fā)明所提供的影像感測器具有的凹形反射面可將經(jīng)由光感測單元透過的光再次反射回光感測單元上,由此,影像感測器的光通量得到提高,光感測能力提升。
文檔編號H01L27/146GK101359673SQ20071020121
公開日2009年2月4日 申請日期2007年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者張仁淙 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司