圖像傳感器和圖像探測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像采集領(lǐng)域，特別涉及一種圖像傳感器和圖像探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]線性陣列圖像探測器是一種以線性陣列圖像傳感器為核心的X射線影像探測器。在X射線照射下探測器將X射線光子直接或者間接轉(zhuǎn)換為電信號，再通過外圍電路檢出及ADC變換，從而獲得數(shù)字化圖像。線性陣列圖像傳感器以光電二極管為核心，且這些二極管按照一定規(guī)則排列成的一行或者幾行的陣列，并集成以數(shù)據(jù)線、偏置電壓線等。
[0003]目前線性陣列圖像探測器所用的線性陣列傳感器幾乎都是晶體硅線性陣列傳感器。這類線性陣列掃描探測器在晶圓襯底上制作，并將器件、導(dǎo)線等集成在襯底上。基于此工藝形成的線性陣列探測器，相鄰像素單元之間的串擾嚴重，且工藝復(fù)雜、成本高，而且探測器尺寸受限于晶圓襯底的尺寸。
[0004]為了增大探測器的尺寸，降低制造成本，避免相鄰像素之間的串擾，采用非晶硅工藝形成圖像傳感器，以構(gòu)成非晶硅圖像探測器。
[0005]但是現(xiàn)有技術(shù)中的非晶硅圖像傳感器存在圖像噪聲較大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種圖像傳感器和圖像探測器，以降低圖像噪聲。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種圖像傳感器，用于實現(xiàn)入射光的光電轉(zhuǎn)換，包括基底以及位于基底上的至少一個像素單元，所述像素單元包括:
[0008]聚光件，用于匯聚入射光；
[0009]位于基底表面的光電器件，用于感測經(jīng)所述聚光件匯聚后的入射光并形成電信號。
[0010]可選的，所述光電器件設(shè)置于所述聚光件的主光軸上。
[0011]可選的，所述光電器件與所述聚光件之間的距離小于所述聚光件的焦距。
[0012]可選的，所述光電器件受到入射光照射的表面為感光面，所述聚光件在所述感光面上的投影面積大于所述感光面的面積。
[0013]可選的，所述聚光件在所述基底表面的投影面積與所述像素單元的面積相當。
[0014]可選的，所述聚光件在所述基底表面的投影面積在所述像素單元面積的90%到100%范圍內(nèi)。
[0015]可選的，所述聚光件包括凸透鏡或梯度折射率透鏡。
[0016]可選的，所述像素單元還包括支撐件，所述聚光件固定在所述支撐件上。
[0017]可選的，所述支撐件的材料為透明材料。
[0018]可選的，所述支撐件為與所述基底相對的透光平板，所述聚光件固定在所述透光平板朝向所述基底的面上。
[0019]可選的，所述聚光件為平凸透鏡，包括:平面入射面和凸面出光面；所述平凸透鏡的平面入射面與所述透光平板相貼合。
[0020]可選的，所述光電器件包括光電二極管。
[0021 ] 可選的，所述基底為玻璃基底。
[0022]可選的，所述圖像傳感器為線陣列圖像傳感器，所述像素單元呈線性排布。
[0023]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種圖像探測器，包括:
[0024]本發(fā)明所提供的圖像傳感器。
[0025]可選的，所述圖像探測器為X射線圖像探測器；所述圖像探測器還包括:位于所述圖像傳感器上的X射線轉(zhuǎn)換層。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0027]本發(fā)明通過在像素單元中設(shè)置位于光電器件上的聚光件，匯聚入射光并使入射光透射至光電器件上，由此可以在不減少入射光量的前提下，減小受到入射光照射的光電器件的面積，使減小光電器件面積成為可能，以達到減小圖像傳感器噪聲的目的，能夠有效的提高圖像傳感器的信噪比，改善圖像傳感器的性能。
【附圖說明】
[0028]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種圖像傳感器的布局不意圖；
[0029]圖2至圖4是本發(fā)明所提供圖像傳感器一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5是本發(fā)明所提供的圖像探測器一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器存在信號噪聲過大的問題?，F(xiàn)結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)中圖像傳感器的結(jié)構(gòu)分析其噪聲過大的原因:
[0032]參考圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種圖像傳感器的布局示意圖。
[0033]呈陣列排布的像素單元11在基底10上構(gòu)成像素陣列12，其中，像素單元11中的感光器件13 —般為光電二極管。像素陣列12的數(shù)據(jù)線14通過綁定墊15 (pad)與外部電路實現(xiàn)電連接。
[0034]光電二極管通過采集光信號，并根據(jù)光信號產(chǎn)生電信號:
[0035]在不飽和的情況下，光電二極管感光面受到光線輻照的強度與光電二極管所產(chǎn)生電信號的強度成正比:
[0036]Q = nQEXGLXSXt
[0037]其中，&為光電二極管感光面受到光線輻照的光子流量，即單位時間內(nèi)光電二極管感光面單位面積吸收光子的數(shù)量；Π οΕ為量子效率，即光電二極管每秒產(chǎn)生光電子數(shù)量與所吸收光子數(shù)的比值，與光線的波長以及光電二極管的偏壓有關(guān)；S是光電二極管感光面的面積；t為光信號入射的時間。
[0038]由此可知，在投射到光電二極管感光面的光線的強度、光電二極管的厚度以及偏壓一定的情況下，光電二極管感光面的面積越大，其產(chǎn)生的信號量越大，越有利于提高圖像傳感器的成像質(zhì)量。
[0039]此外，光電二極管的電容為:C = ε0Χ ε XS/d，其中S是光電二極管的面積，d是光電二極管的厚度，由此可以知道，在光電二極管厚度一定的情況下，光電二極管的電容大小與其面積成正比。
[0040]光電二極管的圖像噪聲包括讀出芯片前端引起的噪聲以及光電二極管本身的噪聲。
[0041]其中，讀出芯片前端引起的噪聲為:Ql=[(C Pd+Cint)/Cint] XVnolseopanp；光電二極管引起的噪聲為:q2= sqrt (2kTC pd) X e ;因此光電二極管的總噪聲為:qtcital =sqrt (qi X qi+q2Xq2)。由此可見，光電二極管的噪聲與電容成正比，即電容越大，引起的噪聲越大。Cint是讀出芯片運算放大器的積分電容；Cpd是感光二極管的電容；νηΜ__ρ是噪音引起的運算放大器輸出電壓的變化值
[0042]由此可知，在不飽和的前提下，光電二極管的感光面面積越大，吸收的光子越多，光電二極管產(chǎn)生的光電子量越多，也就是產(chǎn)生的電信號強度越大。但是一般情況下，入射光通常投射至光電二極管的上表面，也就是說，感光面通常位于光電二極管的上表面，因此光電二極管的面積不小于其感光面的面積。所以，光電二極管的感光面面積越大，光電二極管的面積越大，噪音越大。
[0043]為解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種圖像傳感器，用于實現(xiàn)入射光的光電轉(zhuǎn)換，包括:
[0044]基底以及位于基底上的至少一個像素單元，所述像素單元包括:聚光件，用于匯聚入射光；位于基底表面的光電器件，用于感測經(jīng)所述聚光件匯聚后的入射光并形成電信號。
[0045]本發(fā)明通過在像素單元中設(shè)置位于光電器件上的聚光件，匯聚入射光并使入射光透射至光電器件上，由此可以在不減少入射光量的前提下，減小受到入射光照射的光電器件的面積，使減小光電器件面積成為可能，以達到減小圖像傳感器噪聲的目的，能夠有效的提高圖像傳感器的信噪比，改善圖像傳感器的性能。
[0046]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0047]參考圖2，示出了本發(fā)明所提供圖像傳感器一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]所述圖像傳感器用于實現(xiàn)入射光的光電轉(zhuǎn)換，包括基底100以及位于基底100上的至少一個像素單元200。
[0049]所述基底100為后續(xù)制造工藝提供操作平臺。本實施例中，所述基底100的材料為玻璃。采用玻璃材質(zhì)的基底100形成所述圖像傳感器的好處在于，成本低廉，能夠降低所述圖像傳感器的制造成本。此外，玻璃材質(zhì)的基底100具有較好的絕緣性，能夠避免相鄰像素之間的串擾，提高所形成圖像傳感器的性能。
[0050]需要說明的是，采用玻璃基底的做法僅為一示例，本發(fā)明的其他實施例中，所述基底還可以采用有機玻璃等其他絕緣材料，本發(fā)明對此不做限制。
[0051]所述像素單元200包括用于匯聚入射光的聚光件210以及用于感測經(jīng)所述聚光件210匯聚后的入射光并形成電信號的光電器件220，所述光電器件220位于基底100表面。
[0052]所述聚光件210用于匯聚入射光，從而在不減小入射光光量的前提下，減小入射光的照射面積，從而可以減小采集入射光所需要光電器件的面積。具體的，所述聚光件210可以為凸透鏡等光學器件。
[0053]本實施例中，所述聚光件210為凸透鏡，以降低所述圖像傳感器的制造成本。但是需要說明的是，本實施例中采用凸透鏡作為聚光件210的做法僅為一示例。本發(fā)明對所述聚光件210的具體方式不做限制。在本發(fā)明其他實施例中，所述聚光件還可以采用折射率漸變的微透鏡，本發(fā)明對此不做限制。
[0054]位于基底100表面的光電器件220用于感測經(jīng)所述聚光件210匯聚后的入射光并形成電信號。所述光電器件220可以為光電二極管。本實施例中，所述基底100為玻璃基底，因此所述光電器件220可以為非晶硅光電二極管。因此，可以采用非晶硅工藝在玻璃基底上形成所述光電器件220，從而降低所述圖像傳感器的制造成本。
[0055]具體的，所述光電器件220設(shè)置于基底100表面，入射光