專利名稱：Cmos圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器。
背景技術(shù)：
集成電路技術(shù)使計算機、控制系統(tǒng)、通訊和圖像等許多領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化。在 圖像領(lǐng)域中，互補金屬-氧化物-半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)有源像素圖像傳感器已在電荷耦合成像器件涉及的應(yīng)用中占領(lǐng)了相當(dāng)大的領(lǐng)域。請參閱圖1，圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種采用拜爾彩色濾光圖樣(Bayer color filter pattern)的CMOS圖像傳感器的示意圖。這種CMOS圖像傳感器的彩色濾光單元采用拜爾圖 樣排布，其中，奇數(shù)行的彩色濾光單元由紅色(Red)濾光單元和綠色(Green)濾光單元間隔 排布形成，偶數(shù)行的彩色濾光單元由綠色濾光單元和藍(lán)色(Blue)濾光單元間隔排布形成。 相鄰兩行的相鄰的四個彩色濾光單元形成一個所述CMOS圖像傳感器的像素單元，即每個 像素單元包括一個紅色濾光單元、一個藍(lán)色濾光單元和2個綠色濾光單元。定義所述CMOS 圖像傳感器的每個像素單元的四個彩色濾光單元對應(yīng)形成R、Gr、B、Gb四個子像素單元，其 中，Gr表示奇數(shù)行的綠色濾光單元對應(yīng)的子像素單元，Gb表示偶數(shù)行的綠色濾光單元對應(yīng) 的子像素單元。請參閱圖2，圖2是圖1中所述CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。所述CMOS圖像傳 感器包括一透鏡11、多個微棱鏡(miCrolens)13、多個彩色濾光(color filter)單元15和 多個感光元件(sensor) 17。所述微棱鏡13、所述彩色濾光單元15和所述感光元件17 —一 對應(yīng)設(shè)置。外界光線依次經(jīng)所述透鏡11、微棱鏡13、彩色濾光單元15而照射到所述感光元 件17上。然而，穿過所述透鏡11的光線存在主光線入射角(Chief Ray Angle, CRA)，如圖 3所示，所述主光線入射角的范圍通常為21到27度。由于穿過所述透鏡11的光線傾斜照 射到所述微棱鏡13上，而所述CMOS圖像傳感器的一個像素單元中的Gr、Gb兩個子像素單 元不在同一行，因此，所述CMOS圖像傳感器的一個像素單元中的Gr、Gb兩個子像素單元對 應(yīng)的感光元件的感光靈敏度(sensitivity)不同。定義Gr和Gb兩個子像素單元對應(yīng)的感
光元件的感光靈敏度分別為Lto、LGb，定義參數(shù)L = !；& "!;Gb x 100%，由圖4可知，當(dāng)L >
3%時，采用所述CMOS圖像傳感器拍攝的圖像會產(chǎn)生明顯的空間噪聲(spatial noise)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述問題的CMOS圖像傳感器。一種CMOS圖像傳感器，包括透鏡和多個彩色濾光單元，所述彩色濾光單元采用拜 爾圖樣排布，每一彩色濾光單元與所述透鏡之間均設(shè)置有一遮光層，所述CMOS圖像傳感器 的每個像素單元的奇數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng)的遮光層的面積大于或者小于偶數(shù)行彩色濾 光單元對應(yīng)的遮光層的面積。
本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述CMOS圖像傳感器還包括多個感光元件，一個所 述色濾光單元設(shè)置于一個所述遮光層和一個所述感光元件之間。本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述感光元件是發(fā)光二極管。本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，每一彩色濾光單元和遮光層之間均設(shè)置有一微棱鏡。本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述CMOS圖像傳感器的每個像素單元包括R、Gr、B、
Gb四個子像素單元，Gr和Gb兩個子像素單元的感光靈敏度為LyLsb，則"^ob x 100% 的值小于3%。一種CMOS圖像傳感器，包括透鏡和多個彩色濾光單元，所述彩色濾光單元采用拜 爾圖樣排布，每一彩色濾光單元與所述透鏡之間均設(shè)置有一微棱鏡，在所述彩色濾光單元 的延伸方向，所述微棱鏡與所述彩色濾光單元之間有一位置差。本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述位置差為1.05μπι。本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述CMOS圖像傳感器還包括多個感光元件，一個所 述色濾光單元設(shè)置于一個所述微棱鏡和一個所述感光元件之間。本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述感光元件是發(fā)光二極管。本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述CMOS圖像傳感器的每個像素單元包括R、Gr、B、
Gb四個子像素單元，Gr和Gb兩個子像素單元的感光靈敏度為Lto、Lcb，， b、xl00% 的值小于3%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的CMOS圖像傳感器利用每個像素單元的奇數(shù)行彩色濾 光單元對應(yīng)的遮光層的面積大于或者小于偶數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng)的遮光層的面積，或者
利用所述微棱鏡與所述彩色濾光單元之間產(chǎn)生的位置差，使得參數(shù)L=“xl00%
的值小于3%，從而消除所述CMOS圖像傳感器拍攝的圖像產(chǎn)生的空間噪聲。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種采用拜爾彩色濾光圖樣的CMOS圖像傳感器的示意圖。圖2是圖1所述的CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2所述的CMOS圖像傳感器的主光線入射角示意圖。圖4是圖2所述的CMOS圖像傳感器拍攝到的圖像畫面的示意圖。圖5是本發(fā)明第一實施方式的CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明第二實施方式的CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖6所示的CMOS圖像傳感器的感光元件的感光靈敏度隨微棱鏡位移值變 化的關(guān)系示意圖。圖8是圖6所示的CMOS圖像傳感器的Gr、Gb兩個子像素單元的感光靈敏度差隨 微棱鏡位移值變化的關(guān)系示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。請參閱圖5，圖5是本發(fā)明第一實施方式的CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。所述 CMOS圖像傳感器包括透鏡21、多個遮光層22、多個微棱鏡23、多個彩色濾光單元25和多個 感光元件27。所述遮光層22設(shè)置于所述透鏡21和所述彩色濾光單元25之間，所述微棱 鏡23設(shè)置于所述彩色濾光單元25和所述遮光層22之間。所述多個遮光層22、多個微棱鏡 23、多個彩色濾光單元25和多個感光元件27之間一一對應(yīng)設(shè)置，即每一彩色濾光單元25 與所述透鏡21之間均設(shè)置有一遮光層22，每一所述色濾光單元25設(shè)置于一個所述遮光層 22和一個所述感光元件27之間。優(yōu)選的，所述感光元件27是發(fā)光二極管(photodiode)， 所述遮光層22為金屬遮光層(metal shield)。所述彩色濾光單元25采用拜爾圖樣排布，其中，奇數(shù)行的彩色濾光單元由紅色濾 光單元和綠色濾光單元間隔排布形成，偶數(shù)行的彩色濾光單元由綠色濾光單元和藍(lán)色濾光 單元間隔排布形成。相鄰兩行的相鄰的四個彩色濾光單元形成CMOS圖像傳感器的一個像 素單元，即每個像素單元包括一個紅色濾光單元、一個藍(lán)色濾光單元和2個綠色濾光單元。 定義所述CMOS圖像傳感器的每個像素單元的四個彩色濾光單元對應(yīng)形成R、Gr、B、Gb四個 子像素單元，其中，Gr表示奇數(shù)行的綠色濾光單元對應(yīng)的子像素單元，Gb表示偶數(shù)行的綠 色濾光單元對應(yīng)的子像素單元。由于光線的傾斜照射，當(dāng)Gr子像素單元對應(yīng)的感光元件的感光靈敏度Lto、大于Gb 子像素單元對應(yīng)的感光元件的感光靈敏度Leb時，設(shè)置Gr子像素單元對應(yīng)遮光層22的面積 大于Gb子像素單元對應(yīng)的遮光層22的面積，即所述CMOS圖像傳感器的每個像素單元的奇 數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng)的遮光層22的面積大于偶數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng)的遮光層22的面 積。由于Gr子像素單元對應(yīng)遮光層22的面積較大，遮住了較多的光線，從而降低了 Gr子 像素單元對應(yīng)的感光元件的感光靈敏度L&，而Gb子像素單元對應(yīng)遮光層22的面積相對較 小，遮住了較少的光線，從而相對增加了 Gb子像素單元對應(yīng)的感光元件的感光靈敏度Leb。
因此，通過調(diào)整遮光層22的面積，即可使得參數(shù)L、xl00%的值小于3%，從而
消除所述CMOS圖像傳感器拍攝的圖像產(chǎn)生的空間噪聲。依據(jù)相同的原理，由于光線的傾斜照射，當(dāng)Gr子像素單元對應(yīng)的感光元件的感光 靈敏度Lto小于Gb子像素單元對應(yīng)的感光元件的感光靈敏度Leb時，Gr子像素單元對應(yīng)遮 光層22的面積小于Gb子像素單元對應(yīng)的遮光層22的面積，即所述CMOS圖像傳感器的每 個像素單元的奇數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng)的遮光層22的面積小于偶數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng) 的遮光層22的面積。由于Gr子像素單元對應(yīng)遮光層22的面積相對較小，遮住了較少的光 線，從而相對增加了 Gr子像素單元對應(yīng)的感光元件的感光靈敏度L&，而Gb子像素單元對 應(yīng)遮光層22的面積較大，遮住了較多的光線，從而降低了 Gb子像素單元對應(yīng)的感光元件的
感光靈敏度Leb。因此，通過調(diào)整遮光層22的面積，即可使得參數(shù)L =， b、Χ·%的
值小于3%，從而消除所述CMOS圖像傳感器拍攝的圖像產(chǎn)生的空間噪聲。請參閱圖6，圖6是本發(fā)明第二實施方式的CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。所述 CMOS圖像傳感器包括透鏡31、多個微棱鏡33、多個彩色濾光單元35和多個感光元件37。所 述微棱鏡33設(shè)置于所述透鏡31和所述彩色濾光單元35之間，所述彩色濾光單元35設(shè)置于所述微棱鏡33和所述感光元件37之間。優(yōu)選的，所述感光元件37是發(fā)光二極管。所述多個微棱鏡33、多個彩色濾光單元35和多個感光元件37之間一一對應(yīng)設(shè)置， 即每一所述色濾光單元35設(shè)置于一個所述微棱鏡33和一個所述感光元件37之間。所述 彩色濾光單元35采用拜爾圖樣排布，在所述多個彩色濾光單元35的延伸方向，所述微棱鏡 33與所述彩色濾光單元35之間有一位置差。當(dāng)光線傾斜照射到所述微棱鏡13上時，通過使所述微棱鏡33與所述彩色濾光單 元35之間產(chǎn)生所述位置差，即可改變所述CMOS圖像傳感器的每個子像素單元對應(yīng)的感光 元件的感光靈敏度，如圖7所示。由圖可見，當(dāng)所述位置差為0. 9 μ m時，所述CMOS圖像傳 感器的每個子像素單元對應(yīng)的感光元件的感光靈敏度達(dá)到最大值1。當(dāng)所述微棱鏡33與 所述彩色濾光單元35之間的位置差為1.05 μ m時，所述CMOS圖像傳感器的一個像素單元 中的Gr、Gb兩個子像素單元對應(yīng)的感光元件的感光靈敏度差值最小，接近為0，如圖8所 示。因此，通過調(diào)整所述微棱鏡33與所述彩色濾光單元35之間的位置差，即可改變參數(shù)
L = Jlai100%的值，從而使得參數(shù)L= ^ ’\xl00%的值小于3%，進(jìn)而消
除所述CMOS圖像傳感器拍攝的圖像產(chǎn)生的空間干擾。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的CMOS圖像傳感器利用每個像素單元的奇數(shù)行彩色濾 光單元對應(yīng)的遮光層的面積大于或者小于偶數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng)的遮光層的面積，或者
利用所述微棱鏡與所述彩色濾光單元之間產(chǎn)生的位置差，使得參數(shù)L=“xl00%
的值小于3%，從而消除所述CMOS圖像傳感器拍攝的圖像產(chǎn)生的空間干擾。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有很大差別的實施例。應(yīng) 當(dāng)理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說明書中所述的具體實施例。
權(quán)利要求
一種CMOS圖像傳感器，包括透鏡和多個彩色濾光單元，所述彩色濾光單元采用拜爾圖樣排布，其特征在于，每一彩色濾光單元與所述透鏡之間均設(shè)置有一遮光層，所述CMOS圖像傳感器的每個像素單元的奇數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng)的遮光層的面積大于或者小于偶數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng)的遮光層的面積。
2.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述CMOS圖像傳感器還包括多 個感光元件，一個所述色濾光單元設(shè)置于一個所述遮光層和一個所述感光元件之間。
3.如權(quán)利要求2所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述感光元件是發(fā)光二極管。
4.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，每一彩色濾光單元和遮光層之 間均設(shè)置有一微棱鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述CMOS圖像傳感器的每個 像素單元包括R、Gr, B、Gb四個子像素單元，Gr和Gb兩個子像素單元的感光靈敏度為Lto、Leb，則^^^Χ 100%的值小于3%。
6.一種CMOS圖像傳感器，包括透鏡和多個彩色濾光單元，所述彩色濾光單元采用拜爾 圖樣排布，每一彩色濾光單元與所述透鏡之間均設(shè)置有一微棱鏡，其特征在于，在所述多個 彩色濾光單元的延伸方向，所述微棱鏡與所述彩色濾光單元之間有一位置差。
7.如權(quán)利要求6所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述位置差為1.05 μ m。
8.如權(quán)利要求6所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述CMOS圖像傳感器還包括多 個感光元件，一個所述色濾光單元設(shè)置于一個所述微棱鏡和一個所述感光元件之間。
9.如權(quán)利要求8所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述感光元件是發(fā)光二極管。
10.如權(quán)利要求6所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述CMOS圖像傳感器的每個 像素單元包括R、Gr, B、Gb四個子像素單元，Gr和Gb兩個子像素單元的感光靈敏度為Lto、LGb, ,^r "^b、χ 100%的值小于 3%。zI-lGf +LGbJ
全文摘要
本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器，包括透鏡和多個彩色濾光單元，所述彩色濾光單元采用拜爾圖樣排布，每一彩色濾光單元與所述透鏡之間均設(shè)置有一遮光層，所述CMOS圖像傳感器的每個像素單元的奇數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng)的遮光層的面積大于或者小于偶數(shù)行彩色濾光單元對應(yīng)的遮光層的面積。本發(fā)明的CMOS圖像傳感器能夠消除因入射光線傾斜而產(chǎn)生的空間噪聲。
文檔編號H01L27/146GK101986432SQ20101051842
公開日2011年3月16日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者余泳 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司