图像感测装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光电子元件(Optoelectronic device);特别涉及一种图像感测装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，具有图像感测装置能够用以拍摄图像的电子消费产品诸如数码相机、数码图像纪录器以及手机等逐渐普及化，因此图像感测装置的需求也与日倶增。图像感测装置是可接收一光学信号并且将光学信号转换成电子信号。在处理上述电子信号之后，便可产生一数码图像。一般来说，图像感测装置可分为二种类型:电荷耦合器件(charge-coupled device, CCD)以及互补式金氧半导体(complementary metal oxidesemiconductor, CMOS)装置。
[0003]图1A表示一传统CMOS图像感测装置10的剖视图。图像感测装置10通常包括形成于一硅基板100内的一像素阵列，其中像素阵列中的每一像素包括一光电转换单元102，例如为光电二极管(photod1de)，用以产生对应照射于其上的光强度的一电子信号。此处，仅以像素阵列中的四个像素100a、100b、100c以及100d进行表示。当一光线聚焦于该像素阵列中的光电转换单元102时，这些电子信号可用以显示一对应的数码图像。一微透镜阵列106设置于像素阵列上方，用以将光线聚焦于光电转换单元102上。此外，一彩色滤光片阵列104设置于像素阵列与微透镜阵列106之间，可允许像素100a-100d收集特定波长的光线。
[0004]图1B表示一传统图像感测系统的剖视图，该传统图像感测系统包括一图像感测装置10(如图1A所示)以及设置于图像感测装置10上方的一透镜模块12。在入射光通过透镜模块12之后，光会扩展成一较宽的角度，如图1B中的箭头所示。因此，位于周边的微透镜阵列106的光入射角度(亦即主光线角度(chief ray angle，CRA)通常大于位于中心的微透镜阵列106的光入射角度。如此一来，位于周边的微透镜阵列106的聚焦深度会短于位于中心的微透镜阵列106的聚焦深度，使得照射于每一光电转换单元102上的光强度减弱。上述光强度的减弱不仅会增加像素100a-100d之间的串音干扰(cross-talk)，亦会降低图像感测装置10的信号噪声比(signal to noise rat1, SNR)及光敏性(photosensitivity)。因此，有必要开发一种新的图像感测装置，其能够增加像素的量子效率(quantum efficiency)以及降低像素之间的串音干扰。
【发明内容】
[0005]本发明一实施例提供一种图像感测装置，包括一基板，基板包括一具有多个像素的像素阵列，以及一导光结构，导光结构设置于基板上，且形成有多个导光管以及围绕该些导光管的多个反光部，其中导光管对齐于像素阵列中的像素。
[0006]本发明另一实施例提供一种图像感测装置的制造方法，包括提供一基板，其中基板包括一具有多个像素的像素阵列，接着形成一感光层于基板上，接着对感光层进行一曝光工艺，使得感光层形成多个导光管以及多个反光部，其中导光管对齐于该像素阵列中的像素。
[0007]为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合说明书附图做详细说明。
【附图说明】
[0008]图1A表示一传统图像感测装置的剖视图。
[0009]图1B表示一传统图像感测装置与透镜模块耦合的剖视图。
[0010]图2A表示根据本发明一实施例的图像感测装置的剖视图。
[0011]图2B表示图2A中的图像感测装置的上视图。
[0012]图3A至图3C表示根据本发明一实施例中制造图2A中图像感测装置的方法剖视图。
[0013]图4表示根据本发明另一实施例的图像感测装置的剖视图。
[0014]图5表示通过模具塑型一感光层以形成图4中的图像感测装置的剖视图。
[0015]图6表示根据本发明另一实施例的图像感测装置的剖视图。
[0016]图7表示通过模具塑型一感光层以形成图6中的图像感测装置的剖视图。
[0017]附图标记说明:
[0018]10?图像感测装置；
[0019]12?透镜模块；
[0020]20、20’、20”?图像感测装置；
[0021]100 ?基板；
[0022]100a、100b、100c、lOOd ?像素；
[0023]102?光电转换单元；
[0024]104?彩色滤光片阵列；
[0025]106?微透镜阵列；
[0026]200 ?基板；
[0027]200a、200b、200c、200d ?像素；
[0028]202?光电转换单元；
[0029]204?彩色滤光片阵列；
[0030]206?微透镜阵列；
[0031]208?导光结构；
[0032]208a?导光管；
[0033]208b?反光部；
[0034]210?灰阶掩模；
[0035]212 ?模具；
[0036]214 ?模具；
[0037]L?光线；
[0038]P?感光层；
[0039]S1?光入射面；
[0040]S2?光入射面；
[0041]S3?光入射面。
【具体实施方式】
[0042]以下说明本发明的实施例。此对其进行说明目的在于提供本发明的总体概念而并非用以局限本发明的范围。本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
[0043]图2A表示根据本发明一实施例的图像感测装置的剖视图。图像感测装置20包括一基板200，基板200包括一像素阵列。为了简化附图及说明，图2A中仅表示出像素阵列中的四个像素200a、200b、200c以及200d。于本实施例中，基板200可为一硅块材(bulk)基板或者其他半导体基板，包括娃、锗、碳或上述的组合。另外，像素200a-200d各自包括有一光电转换单元(photoelectric convers1n unit) 202，例如光电二极管，用以接收特定波长的光线并且产生对应照射于上的光强度的一电子信号。
[0044]如图2A所示，一彩色滤光片阵列204设置于基板200上，一微透镜阵列206设置于彩色滤光片阵列204上。于本实施例中，彩色滤光片阵列204包括对应于像素200a-200d的多个红色、绿色及蓝色滤光片，可使得像素200a-200收集特定波长的光线。微透镜阵列206包括对齐于像素阵列中的像素200a-200d的多个微透镜，可将光线聚焦于光电转换单元 202。
[0045]一导光结构208设置于基板200及彩色滤光片阵列204上方的微透镜阵列206上，且导光结构208形成有相对于基板200的一平整的光入射面S1，并包括多个导光管208a以及多个反光部208b，其中该些导光管208a分别对齐于像素阵列中的像素200a-200d且由该些反光部208b所围绕(第2A及2B图)。于本实施例中，当光线L进入导光结构208时，导光管208a可允许光线L于其中传导，且反光部208b可使得光线L于导光管208a中发生全反射(total internal reflect1n)，如图2A中的箭头所示。如此一来，光线L可由导光管208a导引并且垂直地射向微透镜阵列206的上表面，使得该些准直过的光线聚焦于像素200a-200d中的每一光电转换单元202。
[0046]通过导光结构208的该些导光管208a及反光部208b，可有效地准直并且导引光线L于微透镜阵列206上，使得聚焦于光电转换单元202上的光线的光强度提升。因此，可改善像素200a_200d的量子效率(quantum efficiency)以及减少像素200a_200d之间的串音干扰(cross-talk)。
[0047]图3A