专利名称：一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器的制作方法
技术领域：
一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器技术领域：
本实用新型涉及一种成像器件，特别是指一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器。背景技术：
顾名思义，成像器件就是在成像设备中捕获光学图像的元件。在成像系统中，成像器件位于光学系统成像面的位置上，景物通过镜头在成像面上形成光学影像。在曝光期间， 处于成像面上的光学期间完成对光学影像的捕获。对数码相机或摄像机来说，处于成像面的是图像传感器，曝光期间，图像传感器发生了光电转换，光学影像在图像传感器上形成电子影像。因此，可以说图像传感器是数码照相机或摄像机等成像设备的核心部件，该数码相机或摄像机可作为单机设备，或者集成在其他多用途电气设备中而存在，该其它多用电气设备如移动电话或个人数字助理(PDA)。更具体地，图像传感器是在一块半导体上集成几百万甚至上千万个微型光敏二极管，用以捕捉图像信号，当不同亮度的图像信号照射到二极管时，二极管便会产生不同强度的电流，再经过模数转换、数字信号处理等，形成图像信号的电子信息。根据元件的不同，现有的图像传感器可分为CXD(Charge Coupled Device, 电荷耦合元件)和CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor,金属氧化物半导体元件)两大类。图1显示了现有技术的一种CMOS图像传感器，其包括至少一个或多个光电二极管11，形成在半导体基片(未示出)中以响应入射光而产生电荷；内电介质层 (inter-dielectric layer) 12，形成在包括光电二极管11的半导体基片的整个表面上；钝化层13，形成在内电介质层12上；R/G/B滤色器层14，形成在钝化层13上以使得特定波长的光分别通过；平坦化层15，形成在滤色器层14上；以及凸微透镜16，具有某一曲率，形成在平坦化层15上并对应于滤色器层，到图像传感器的入射光由凸微透镜16来聚集并经过滤色器层14来过滤，然后光进入对应于滤色器层14的光电二极管11。图2显示了不同频率的光(以三原色红绿蓝为例)经过光学玻璃(如相机的镜头镜片等)折射后所产生不同焦点位置的情形。众所周知，不同颜色的光如红、绿、蓝等光线由于具有不同的频率，因而这些光线平行地进入经过光学玻璃制成的镜头后会发生折射后会与主光轴产生不同的焦点，在这里，我们把所有红色光线经折射后焦点Pi所在的平面称为红色焦平面；所有绿色光线经折射后焦点P2所在的平面称为绿色焦平面；所有蓝色光线经折射后焦点P3所在的平面成为蓝色焦平面。由于红、绿、蓝光线具有不同的频率，因而经同一透镜会聚后产生的焦平面并不是同一平面，而是前后间隔一定距离的三个焦平面。对定焦镜头的成像设备(如相机)而言，其内部的CCD/CMOS传感器，像素单元处于同一平面，而不同颜色的光在光学玻璃中有不同的折射率，这会使定焦镜头的焦点发生偏移，从而导致成像模糊。因此，现有的应用于定焦镜头成像设备中的图像传感器有待改进。
实用新型内容为克服现有技术的图像传感器的上述缺陷，本实用新型提出一种图像传感器，其目的在于改善定焦镜头成像的清晰度。为实现上述目的，本实用新型的图像传感器应用于具定焦镜头的成像设备中，该图像传感器包括半导体衬底、形成在该半导体衬底上的若干像素单元，这些像素单元被以多个行或列布置为阵列，每一像素单元包括一光电二极管、电介质层，形成在该电介质层上的钝化层，形成在该钝化层上的特定颜色的滤色器以使得特定波长的光分别通过，形成在滤色器层上的平坦化层，以及，形成在平坦化层上并对应于该滤色器的一凸微透镜，其中具特定颜色的滤色器的像素单元位于该特定颜色光线经该定焦镜头的光学玻璃折射后的特定颜色焦平面上。在本实用新型的一优选实施例中，该像素单元的该凸微透镜位于该特定颜色焦平面上，且该像素单元的该光电二极管位于该特定颜色光线经该凸微透镜二次折射后的焦平面上。在本实用新型的一优选实施例中，该像素单元的该光电二极管位于该特定颜色焦平面上。在本实用新型的一优选实施例中，该特定颜色的滤色器为RGB原色分色滤色器； 该图像传感器为CMOS传感器或CXD传感器。采用本实用新型的一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器可达成以下技术效果本实用新型通过改变(XD/CM0S传感器的结构来实现改善对焦成像的质量，使不同颜色的光都能在焦平面上汇聚，从而改善改善定焦镜头成像的清晰度。
图1为先前技术的一种CMOS图像传感器结构的截面示意图。图2为不同频率的光经过光学玻璃折射后产生不同焦点位置的原理示意图。图3为本实用新型的第一实施例的图像传感器结构的截面示意图。图4为本实用新型的第二实施例的图像传感器结构的截面示意图。
具体实施方式
请参阅图3，本实用新型的图像传感器1应用于具定焦镜头的成像设备(图未示) 中，该图像传感器包括半导体衬底、形成在该半导体衬底上的若干像素单元10、20、30，这些像素单元被以多个行或列布置为阵列，每一像素单元10 (20、30)包括一光电二极管101、 电介质层102，形成在该电介质层上的钝化层103，形成在该钝化层上的特定颜色的滤色器 104以使得特定波长的光分别通过，形成在滤色器层104上的平坦化层105，以及，形成在平坦化层上并对应于该滤色器104的一凸微透镜，图3中，像素单元10中具有允许红色光线透过的红色滤色器104、像素单元20中具有允许绿色光线透过的绿色滤色器204，以及像素单元30中具有允许蓝色光线透过的蓝色滤色器304。在本实用新型的第一实施例中，考虑了凸微透镜106(206、306)对光线的二次折射作用，因而不同颜色的光线(以红、绿、蓝三种颜色为例说明)经过定焦镜头的光学玻璃折射后会产生具光学玻璃由远及近的红色焦平面、绿色焦平面、蓝色焦平面。本实用新型将图像传感器中的不同颜色的滤色器所在的像素单元设置在不同的焦平面上以得到清晰的图像， 具体地将，将红色滤色器104上的凸微透镜106的表面设置在该红色焦平面位置处；将绿色滤色器204上的凸微透镜206的表面设置在该绿色焦平面位置处；将蓝色滤色器304上的凸微透镜306的表面设置在该蓝色焦平面位置处。考虑到凸微透镜的二次折射作用，红、 绿、蓝光线经过该凸微透镜的折射作用又会产生新的红、绿、蓝焦平面，因而进一步地，将该红、绿、蓝色滤色器下方的各光电二极管的表面设置在红、绿、蓝光线经该该凸微透镜的折射后的各红、绿、蓝焦平面位置处，如图3所示，各凸微透镜的表面位于不同的焦平面，假设凸微透镜106表面至光电二极管101表面的距离为dl，凸微透镜206表面至光电二极管201 表面的距离为d2，凸微透镜306表面至光电二极管301表面的距离为d3，则设置dl>d2>d3， 如此，平行进入相机镜头的各种颜色的光线经镜头的光学玻璃折射后的各自的焦点都能落于各凸微透镜的表面，再经过各凸微透镜的二次折射后，各种颜色的光线的最终都能会聚在各光电二极管的表面，从而清晰地成像。由于凸微透镜的折射作用较小且凸微透镜与光电二极管的距离又很小，因而可以忽略凸微透镜的折射对成像清晰度的影响，所以在本实用新型的第二实施例中仅考虑像设备(如相机)的定焦镜头对光线折射作用而对成像清晰度的影响，请参阅图4，在第二实施例中，各凸微透镜的表面位于同一平面上(即忽略凸微透镜对成像清晰度的影响)，而将各光电二极管110、210、310设置在红、绿、蓝光线经镜头折射后产生的各红、绿、蓝焦平面位置处，与第一实施例类似，假设凸微透镜160表面至光电二极管110表面的距离为dlO，凸微透镜260表面至光电二极管210表面的距离为d20，凸微透镜360表面至光电二极管310表面的距离为d30，则同样dl0>d20>d30，以得到清晰的图像。以上实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式
，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利的保护范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型专利的保护范围。因此本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器，应用于具定焦镜头的成像设备中，该图像传感器包括半导体衬底、形成在该半导体衬底上的若干像素单元，这些像素单元被以多个行或列布置为阵列，每一像素单元包括一光电二极管、电介质层，形成在该电介质层上的钝化层，形成在该钝化层上的特定颜色的滤色器以使得特定波长的光分别通过，形成在滤色器层上的平坦化层，以及，形成在平坦化层上并对应于该滤色器的一凸微透镜，其特征在于具特定颜色的滤色器的像素单元位于该特定颜色光线经该定焦镜头的光学玻璃折射后的特定颜色焦平面上。
2.根据权利要求1所述的一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器，其特征在于 该像素单元的该凸微透镜位于该特定颜色焦平面上。
3.根据权利要求2所述的一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器，其特征在于 该像素单元的该光电二极管位于该特定颜色光线经该凸微透镜二次折射后的焦平面上。
4.根据权利要求1所述的一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器，其特征在于 该像素单元的该光电二极管位于该特定颜色焦平面上。
5.根据权利要求1所述的一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器，其特征在于 该特定颜色的滤色器为RGB原色分色滤色器。
6.根据权利要求1所述的一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器，其特征在于 该图像传感器为CMOS传感器或CXD传感器。
专利摘要本实用新型提出一种改善定焦镜头成像清晰度的图像传感器，包括半导体衬底、形成在该半导体衬底上的若干像素单元，这些像素单元被以多个行或列布置为阵列，每一像素单元包括一光电二极管、电介质层，形成在该电介质层上的钝化层，形成在该钝化层上的特定颜色的滤色器以使得特定波长的光分别通过，形成在滤色器层上的平坦化层，以及，形成在平坦化层上并对应于该滤色器的一凸微透镜，其中具特定颜色的滤色器的像素单元位于该特定颜色光线经该定焦镜头的光学玻璃折射后的特定颜色焦平面上，从而通过改变传感器的结构来实现改善对焦成像的质量，使不同颜色的光都能在焦平面上汇聚，改善定焦镜头成像的清晰度。
文档编号H01L27/148GK202221761SQ201120342390
公开日2012年5月16日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者章畅海 申请人:宇达电脑(上海)有限公司