專利名稱：一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種成像器件，特別是指一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器。背景技術(shù)：
顧名思義，成像器件就是在成像設備中捕獲光學圖像的元件。在成像系統(tǒng)中，成像器件位于光學系統(tǒng)成像面的位置上，景物通過鏡頭在成像面上形成光學影像。在曝光期間， 處于成像面上的光學期間完成對光學影像的捕獲。對數(shù)碼相機或攝像機來說，處于成像面的是圖像傳感器，曝光期間，圖像傳感器發(fā)生了光電轉(zhuǎn)換，光學影像在圖像傳感器上形成電子影像。因此，可以說圖像傳感器是數(shù)碼照相機或攝像機等成像設備的核心部件，該數(shù)碼相機或攝像機可作為單機設備，或者集成在其他多用途電氣設備中而存在，該其它多用電氣設備如移動電話或個人數(shù)字助理(PDA)。更具體地，圖像傳感器是在一塊半導體上集成幾百萬甚至上千萬個微型光敏二極管，用以捕捉圖像信號，當不同亮度的圖像信號照射到二極管時，二極管便會產(chǎn)生不同強度的電流，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理等，形成圖像信號的電子信息。根據(jù)元件的不同，現(xiàn)有的圖像傳感器可分為CXD(Charge Coupled Device, 電荷耦合元件)和CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor,金屬氧化物半導體元件)兩大類。圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的一種CMOS圖像傳感器，其包括至少一個或多個光電二極管11，形成在半導體基片(未示出)中以響應入射光而產(chǎn)生電荷；內(nèi)電介質(zhì)層 (inter-dielectric layer) 12，形成在包括光電二極管11的半導體基片的整個表面上；鈍化層13，形成在內(nèi)電介質(zhì)層12上；R/G/B濾色器層14，形成在鈍化層13上以使得特定波長的光分別通過；平坦化層15，形成在濾色器層14上；以及凸微透鏡16，具有某一曲率，形成在平坦化層15上并對應于濾色器層，到圖像傳感器的入射光由凸微透鏡16來聚集并經(jīng)過濾色器層14來過濾，然后光進入對應于濾色器層14的光電二極管11。圖2顯示了不同頻率的光(以三原色紅綠藍為例)經(jīng)過光學玻璃(如相機的鏡頭鏡片等)折射后所產(chǎn)生不同焦點位置的情形。眾所周知，不同顏色的光如紅、綠、藍等光線由于具有不同的頻率，因而這些光線平行地進入經(jīng)過光學玻璃制成的鏡頭后會發(fā)生折射后會與主光軸產(chǎn)生不同的焦點，在這里，我們把所有紅色光線經(jīng)折射后焦點Pi所在的平面稱為紅色焦平面；所有綠色光線經(jīng)折射后焦點P2所在的平面稱為綠色焦平面；所有藍色光線經(jīng)折射后焦點P3所在的平面成為藍色焦平面。由于紅、綠、藍光線具有不同的頻率，因而經(jīng)同一透鏡會聚后產(chǎn)生的焦平面并不是同一平面，而是前后間隔一定距離的三個焦平面。對定焦鏡頭的成像設備(如相機)而言，其內(nèi)部的CCD/CMOS傳感器，像素單元處于同一平面，而不同顏色的光在光學玻璃中有不同的折射率，這會使定焦鏡頭的焦點發(fā)生偏移，從而導致成像模糊。因此，現(xiàn)有的應用于定焦鏡頭成像設備中的圖像傳感器有待改進。
實用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器的上述缺陷，本實用新型提出一種圖像傳感器，其目的在于改善定焦鏡頭成像的清晰度。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的圖像傳感器應用于具定焦鏡頭的成像設備中，該圖像傳感器包括半導體襯底、形成在該半導體襯底上的若干像素單元，這些像素單元被以多個行或列布置為陣列，每一像素單元包括一光電二極管、電介質(zhì)層，形成在該電介質(zhì)層上的鈍化層，形成在該鈍化層上的特定顏色的濾色器以使得特定波長的光分別通過，形成在濾色器層上的平坦化層，以及，形成在平坦化層上并對應于該濾色器的一凸微透鏡，其中具特定顏色的濾色器的像素單元位于該特定顏色光線經(jīng)該定焦鏡頭的光學玻璃折射后的特定顏色焦平面上。在本實用新型的一優(yōu)選實施例中，該像素單元的該凸微透鏡位于該特定顏色焦平面上，且該像素單元的該光電二極管位于該特定顏色光線經(jīng)該凸微透鏡二次折射后的焦平面上。在本實用新型的一優(yōu)選實施例中，該像素單元的該光電二極管位于該特定顏色焦平面上。在本實用新型的一優(yōu)選實施例中，該特定顏色的濾色器為RGB原色分色濾色器； 該圖像傳感器為CMOS傳感器或CXD傳感器。采用本實用新型的一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器可達成以下技術(shù)效果本實用新型通過改變(XD/CM0S傳感器的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)改善對焦成像的質(zhì)量，使不同顏色的光都能在焦平面上匯聚，從而改善改善定焦鏡頭成像的清晰度。
圖1為先前技術(shù)的一種CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)的截面示意圖。圖2為不同頻率的光經(jīng)過光學玻璃折射后產(chǎn)生不同焦點位置的原理示意圖。圖3為本實用新型的第一實施例的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的截面示意圖。圖4為本實用新型的第二實施例的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
具體實施方式
請參閱圖3，本實用新型的圖像傳感器1應用于具定焦鏡頭的成像設備(圖未示) 中，該圖像傳感器包括半導體襯底、形成在該半導體襯底上的若干像素單元10、20、30，這些像素單元被以多個行或列布置為陣列，每一像素單元10 (20、30)包括一光電二極管101、 電介質(zhì)層102，形成在該電介質(zhì)層上的鈍化層103，形成在該鈍化層上的特定顏色的濾色器 104以使得特定波長的光分別通過，形成在濾色器層104上的平坦化層105，以及，形成在平坦化層上并對應于該濾色器104的一凸微透鏡，圖3中，像素單元10中具有允許紅色光線透過的紅色濾色器104、像素單元20中具有允許綠色光線透過的綠色濾色器204，以及像素單元30中具有允許藍色光線透過的藍色濾色器304。在本實用新型的第一實施例中，考慮了凸微透鏡106(206、306)對光線的二次折射作用，因而不同顏色的光線(以紅、綠、藍三種顏色為例說明)經(jīng)過定焦鏡頭的光學玻璃折射后會產(chǎn)生具光學玻璃由遠及近的紅色焦平面、綠色焦平面、藍色焦平面。本實用新型將圖像傳感器中的不同顏色的濾色器所在的像素單元設置在不同的焦平面上以得到清晰的圖像， 具體地將，將紅色濾色器104上的凸微透鏡106的表面設置在該紅色焦平面位置處；將綠色濾色器204上的凸微透鏡206的表面設置在該綠色焦平面位置處；將藍色濾色器304上的凸微透鏡306的表面設置在該藍色焦平面位置處?？紤]到凸微透鏡的二次折射作用，紅、 綠、藍光線經(jīng)過該凸微透鏡的折射作用又會產(chǎn)生新的紅、綠、藍焦平面，因而進一步地，將該紅、綠、藍色濾色器下方的各光電二極管的表面設置在紅、綠、藍光線經(jīng)該該凸微透鏡的折射后的各紅、綠、藍焦平面位置處，如圖3所示，各凸微透鏡的表面位于不同的焦平面，假設凸微透鏡106表面至光電二極管101表面的距離為dl，凸微透鏡206表面至光電二極管201 表面的距離為d2，凸微透鏡306表面至光電二極管301表面的距離為d3，則設置dl>d2>d3， 如此，平行進入相機鏡頭的各種顏色的光線經(jīng)鏡頭的光學玻璃折射后的各自的焦點都能落于各凸微透鏡的表面，再經(jīng)過各凸微透鏡的二次折射后，各種顏色的光線的最終都能會聚在各光電二極管的表面，從而清晰地成像。由于凸微透鏡的折射作用較小且凸微透鏡與光電二極管的距離又很小，因而可以忽略凸微透鏡的折射對成像清晰度的影響，所以在本實用新型的第二實施例中僅考慮像設備(如相機)的定焦鏡頭對光線折射作用而對成像清晰度的影響，請參閱圖4，在第二實施例中，各凸微透鏡的表面位于同一平面上(即忽略凸微透鏡對成像清晰度的影響)，而將各光電二極管110、210、310設置在紅、綠、藍光線經(jīng)鏡頭折射后產(chǎn)生的各紅、綠、藍焦平面位置處，與第一實施例類似，假設凸微透鏡160表面至光電二極管110表面的距離為dlO，凸微透鏡260表面至光電二極管210表面的距離為d20，凸微透鏡360表面至光電二極管310表面的距離為d30，則同樣dl0>d20>d30，以得到清晰的圖像。以上實施例僅表達了本實用新型的具體實施方式
，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利的保護范圍的限制，應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型專利的保護范圍。因此本實用新型專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求1.一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器，應用于具定焦鏡頭的成像設備中，該圖像傳感器包括半導體襯底、形成在該半導體襯底上的若干像素單元，這些像素單元被以多個行或列布置為陣列，每一像素單元包括一光電二極管、電介質(zhì)層，形成在該電介質(zhì)層上的鈍化層，形成在該鈍化層上的特定顏色的濾色器以使得特定波長的光分別通過，形成在濾色器層上的平坦化層，以及，形成在平坦化層上并對應于該濾色器的一凸微透鏡，其特征在于具特定顏色的濾色器的像素單元位于該特定顏色光線經(jīng)該定焦鏡頭的光學玻璃折射后的特定顏色焦平面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器，其特征在于 該像素單元的該凸微透鏡位于該特定顏色焦平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器，其特征在于 該像素單元的該光電二極管位于該特定顏色光線經(jīng)該凸微透鏡二次折射后的焦平面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器，其特征在于 該像素單元的該光電二極管位于該特定顏色焦平面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器，其特征在于 該特定顏色的濾色器為RGB原色分色濾色器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器，其特征在于 該圖像傳感器為CMOS傳感器或CXD傳感器。
專利摘要本實用新型提出一種改善定焦鏡頭成像清晰度的圖像傳感器，包括半導體襯底、形成在該半導體襯底上的若干像素單元，這些像素單元被以多個行或列布置為陣列，每一像素單元包括一光電二極管、電介質(zhì)層，形成在該電介質(zhì)層上的鈍化層，形成在該鈍化層上的特定顏色的濾色器以使得特定波長的光分別通過，形成在濾色器層上的平坦化層，以及，形成在平坦化層上并對應于該濾色器的一凸微透鏡，其中具特定顏色的濾色器的像素單元位于該特定顏色光線經(jīng)該定焦鏡頭的光學玻璃折射后的特定顏色焦平面上，從而通過改變傳感器的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)改善對焦成像的質(zhì)量，使不同顏色的光都能在焦平面上匯聚，改善定焦鏡頭成像的清晰度。
文檔編號H01L27/148GK202221761SQ201120342390
公開日2012年5月16日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者章暢海 申請人:宇達電腦(上海)有限公司