成像像素及包括多个成像像素的图像传感器的制作方法

本实用新型整体涉及图像传感器，并且更具体地，涉及具有使光聚焦的透镜的图像传感器。

背景技术：

图像传感器常在电子设备，诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置中，电子设备具有被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。阵列中的每个图像像素包括经由转移门耦接到浮动扩散区的光电二极管。每个像素接收入射光子(光)并将这些光子转换成电信号。列电路耦接到每个像素列以从图像像素读出像素信号。有时，图像传感器被设计为使用联合图像专家组(JPEG)格式将图像提供给电子设备。

常规图像传感器有时在每个像素上方包括滤色器组件和微透镜。常规图像传感器的微透镜通常具有弯曲表面，并且使用折射将光聚焦于下面的光电二极管上。然而，这些类型的微透镜可能不会将所有入射光聚焦到预期光电二极管上，从而引起光学串扰。

为了防止光学串扰，常规图像传感器有时包括光阻挡结构。然而，这些类型的结构具有较大尺寸，难以制造并且具有有限性能。

因此希望提供微透镜和图像传感器的改进布置以减少串扰并提高图像传感器性能。

技术实现要素：

一方面，本实用新型提供一种包括多个成像像素的图像传感器，其特征在于所述多个成像像素中的每个成像像素包括：光电二极管；形成在所述光电二极管上方的微透镜；以及插置在所述光电二极管与所述微透镜之间的衍射透镜。

另一方面，本实用新型提供一种成像像素，其特征在于，包括：光敏区域；形成在所述光敏区域上方的滤色器元件；形成在所述滤色器元件上方的微透镜；以及形成在所述滤色器元件与所述光敏区域之间的衍射透镜，其中所述衍射透镜为透明的，其中所述衍射透镜具有相对的第一表面和第二表面，并且其中所述衍射透镜的所述第一表面和所述第二表面为平面的。

再一方面，本实用新型提供一种包括多个成像像素的图像传感器，其特征在于，所述多个成像像素中的每个成像像素包括：光敏区域；微透镜；以及平面衍射透镜，所述平面衍射透镜形成在所述光敏区域与所述微透镜之间，其中所述平面衍射透镜将入射光聚焦到所述光敏区域上。

附图说明

图1为根据一个实施方案的可包括图像传感器的示例性电子设备的示意图。

图2为根据一个实施方案的示例性像素阵列以及用于从该像素阵列读出图像信号的相关读出电路的示意图。

图3A为根据一个实施方案的折射率大于周围介质的示例性聚焦衍射透镜的横截面侧视图。

图3B为根据一个实施方案的折射率低于周围介质的示例性散焦衍射透镜的横截面侧视图。

图4A和图4B为根据一个实施方案的示例性衍射透镜的横截面侧视图，示出了可如何调节衍射透镜的厚度以改变对入射光的响应。

图5为根据一个实施方案的没有衍射透镜的示例性图像传感器的横截面侧视图。

图6为根据一个实施方案的具有衍射透镜的示例性图像传感器的横截面侧视图。

图7为根据一个实施方案的示例性图像传感器的横截面侧视图，其中衍射透镜被较低折射率材料围绕。

图8为根据一个实施方案的示例性图像传感器的横截面侧视图，其中衍射透镜由与下面的抗反射涂层相同的材料形成。

图9为根据一个实施方案的示例性图像传感器的横截面侧视图，其中衍射透镜相对于下面的光电二极管偏移。

图10A至图10E为根据一个实施方案的示例性衍射透镜的顶视图，示出了衍射透镜的不同形状。

具体实施方式

本实用新型的实施方案涉及具有像素的图像传感器，所述像素包括用于杂散光控制的衍射透镜。具有衍射透镜的图像传感器可包括在电子设备中。图1中示出了具有数字相机模块的电子设备。电子设备10可以是数字照相机、计算机、移动电话、医疗设备或其他电子设备。相机模块12(有时称为成像设备)可包括图像传感器16和一个或多个透镜29。在操作期间，透镜29(有时称为光学器件29)将光聚焦到图像传感器16上。图像传感器16包括将光转换成数字数据的光敏组件(例如，像素)。图像传感器可具有任何数量(如，数百、数千、数百万或更多)的像素。例如，典型的图像传感器可具有数百万的像素(如，百万像素)。例如，图像传感器16可包括偏置电路(如，源极跟随器负载电路)、采样保持电路、相关双采样(CDS)电路、放大器电路、模拟-数字(ADC)转换器电路、数据输出电路、存储器(例如，缓冲电路)、寻址电路等。

可将来自图像传感器16的静态图像数据和视频图像数据经由路径27提供给图像处理和数据格式化电路14。图像处理和数据格式化电路14可用于执行图像处理功能，诸如自动聚焦功能、深度感测、数据格式化、调节白平衡和曝光、实现视频图像稳定、脸部检测等。例如，在自动聚焦操作期间，图像处理和数据格式化电路14可处理由图像传感器16中的相位检测像素收集的数据，以确定将感兴趣的物体带入焦点中所需的透镜移动(例如，透镜29的移动)的大小和方向。

图像处理和数据格式化电路14也可用于根据需要压缩原始相机图像文件(例如，压缩成联合图像专家组或JPEG格式)。在典型布置(有时称为片上系统(SOC)布置)中，相机传感器16以及图像处理和数据格式化电路14在共享集成电路上实现。使用单个集成电路来实现相机传感器16以及图像处理和数据格式化电路14可有助于降低成本。不过，这仅为示例性的。如果需要，相机传感器14以及图像处理和数据格式化电路14可使用单独的集成电路来实现。如果需要，相机传感器16和图像处理电路14可形成在单独的半导体衬底上。例如，相机传感器16和图像处理电路14可形成在已堆叠的单独衬底上。

相机模块12可通过路径18将采集的图像数据传送到主机子系统19(例如，图像处理和数据格式化电路14可将图像数据传送到子系统19)。电子设备10通常向用户提供许多高级功能。例如，在计算机或高级移动电话中，可为用户提供运行用户应用程序的能力。为实现这些功能，电子设备10的主机子系统19可包括存储和处理电路17以及输入-输出设备21，诸如小键盘、输入-输出端口、操纵杆和显示器。存储和处理电路17可包括易失性和非易失性的存储器(例如，随机存取存储器、闪存存储器、硬盘驱动器、固态驱动器等)。存储和处理电路17还可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路或其他处理电路。

如图2所示，图像传感器16可包括含有被布置成行和列的图像传感器像素22(有时在本文称为图像像素或像素)的像素阵列20以及控制和处理电路24(其可包括例如图像信号处理电路)。阵列20可包含例如几百或几千行以及几百或几千列图像传感器像素22。控制电路24可耦接到行控制电路26和图像读出电路28(有时称为列控制电路、读出电路、处理电路或列解码器电路)。可以在衬底23上形成像素阵列20、控制和处理电路24、行控制电路26和图像读出电路28。如果需要，图像传感器16的一些或所有部件可替代地形成在除衬底23之外的衬底上，所述衬底可例如通过引线接合或倒装芯片接合连接到衬底23。

行控制电路26可从控制电路24接收行地址，并且通过行控制路径30将对应的行控制信号，诸如重置控制信号、行选择控制信号、电荷转移控制信号、双转换增益控制信号和读出控制信号提供给像素22。可将一根或多根导线(诸如，列线32)耦接至阵列20中的像素22的每一列。列线32可用于从像素22读出图像信号以及用于将偏置信号(如，偏置电流或偏置电压)提供给像素22。如果需要，在像素读出操作期间，可使用行控制电路26选择阵列20中的像素行，并且可沿列线32读出由该像素行中的图像像素22产生的图像信号。

图像读出电路28可通过列线32接收图像信号(如，由像素22产生的模拟像素值)。图像读出电路28可包括用于对从阵列20读出的图像信号进行采样和暂时存储的采样保持电路、放大器电路、模拟-数字转换(ADC)电路、偏置电路、列存储器、用于选择性启用或禁用列电路的闩锁电路，或者耦接至阵列20中的一个或多个像素列以用于操作像素22以及用于从像素22读出图像信号的其他电路。读出电路28中的ADC电路可将从阵列20接收的模拟像素值转换成对应的数字像素值(有时称为数字图像数据或数字像素数据)。图像读出电路28可针对一个或多个像素列中的像素通过路径25将数字像素数据提供给控制和处理电路24。

图3A和图3B是可用于图像传感器中的示例性衍射透镜的横截面侧视图。如图3A所示，衍射透镜42可形成在周围介质44中。周围材料44可由具有第一折射率(n1)的第一材料形成。衍射透镜42可由具有第二折射率(n2)的第二材料形成。在图3A的示例中，透镜的折射率可大于周围材料的折射率(即，n2>n1)。这使得入射光聚焦到焦点。在该布置中，衍射透镜42充当凸透镜。

透镜42对入射光可为透明的。因此，一些光可穿过透镜而不聚焦。例如，入射光46-1可穿过衍射透镜42的中心。衍射透镜的另一侧上的对应光46-2可沿与入射光46-1相同的方向传播。相比之下，衍射透镜42的边缘处的入射光可因衍射而被复位向。例如，入射光46-3可绕过衍射透镜42的边缘。光可被复位向，使得输出光46-4以相对于入射光46-3的角度48传播。换句话讲，衍射透镜使用衍射使透镜边缘处的光复位向。

当波(诸如光)遇到障碍物时会发生衍射。当光在物体边缘的周围穿过时，光将被弯曲或复位向，使得初始入射光的方向改变。弯曲的量和方向取决于许多因素。在成像传感器中，光的衍射(通过衍射透镜)可用于以所需方式复位向入射光(即，将入射光聚焦于光电二极管上以减轻光学串扰)。

在图3A的示例中，衍射透镜42具有的折射率大于周围介质44的折射率。这引起入射光聚焦到焦点。然而，该实施例仅仅是示例性的，并且可使用其他实施方案。

如图3B所示，衍射透镜50可形成在周围介质52中。周围材料52可由具有第一折射率(n1)的第一材料形成。衍射透镜50可由具有第三折射率(n3)的第三材料形成。在图3B的示例中，透镜的折射率可小于周围材料的折射率(即，n1>n3)。这使得入射光46散焦。在该布置中，衍射透镜50充当凹透镜。

透镜50对入射光可为透明的。因此，一些光可穿过透镜而不聚焦。例如，入射光46-1可穿过衍射透镜50的中心。衍射透镜的另一侧上的对应光46-2可沿与入射光46-1相同的方向传播。相比之下，衍射透镜50的边缘处的入射光可因衍射而被复位向。例如，入射光46-3可绕过衍射透镜50的边缘。光可被复位向，使得输出光46-4以相对于入射光46-3的角度54传播。换句话讲，衍射透镜使用衍射使透镜边缘处的光复位向。

除了衍射透镜和周围材料的折射率之外，衍射透镜的厚度也可影响入射光对衍射透镜的响应。图4A和图4B示出了用于使入射光聚焦的示例性衍射透镜(例如，如图3A中那样)。如图4A所示，衍射透镜42可形成在周围介质44中。周围材料44可由具有第一折射率(n1)的第一材料形成。衍射透镜42可由具有第二折射率(n2)的第二材料形成。在图4A的示例中，透镜的折射率可大于周围材料的折射率(即，n2>n1)。这使得光聚焦到焦点。

具体地讲，入射光46-3可绕过衍射透镜42的边缘。光可被复位向，使得输出光46-4以相对于入射光46-3的角度48-1传播。该角度可取决于衍射透镜42的厚度56。在图4A的示例中，厚度56与衍射角48-1相关联。图4A中的衍射透镜42可具有相对较大的厚度，并且因此具有相对较大的衍射角48-1。

相比之下，图4B中的衍射透镜42可具有相对较小的厚度和相对较小的衍射角48-2。如图4B所示，衍射透镜42可形成在周围介质44中。周围材料44可由具有第一折射率(n1)的第一材料形成。衍射透镜42可由具有第二折射率(n2)的第二材料形成。在图4B的示例中，透镜的折射率可大于周围材料的折射率(即，n2>n1)。这使得光聚焦到焦点。具体地讲，衍射透镜边缘处的光可被复位向，使得输出光46-4以相对于入射光46-3的角度48-2传播。该角度可取决于衍射透镜42的厚度58。由于图4B中的厚度58小于图4A中的厚度56，因此图4B中的角度48-2小于图4A中的角度48-1。

图4A和图4B中的衍射透镜42具有相同的长度和宽度。然而，也可调节衍射透镜的长度和宽度以改变入射光46的响应。

这示出了衍射透镜可如何用于以所需方式复位向入射光。可改变透镜和周围材料的折射率以定制入射光的响应。另外，可改变衍射透镜的厚度、长度和宽度以定制入射光的响应。

图5是没有衍射透镜的示例性图像传感器的横截面侧视图。图像传感器16可包括第一像素和第二像素，诸如像素1和像素2。像素1和像素2可包括形成于衬底(诸如硅衬底60)中的光敏区62。例如，像素1可包括相关联的光敏区，诸如光电二极管PD1，并且像素2可包括相关联的光敏区，诸如光电二极管PD2。

滤色器诸如滤色器组件66(有时称为滤色器层66)可插置在微透镜80和衬底60之间。滤色器组件66可通过仅允许预定的波长穿过滤色器组件66来过滤入射光(例如，滤色器66可为仅对某些范围的波长透明的)。滤色器组件66可为形成在衬底60的背面上的滤色器阵列的一部分。相应微透镜80可覆盖滤色器阵列中的每个滤色器组件66。光可从图像像素的背侧穿过微透镜80进入。虽然在图5中图像传感器16是背照式图像传感器，但如果需要，图像传感器16可替代地为前照式图像传感器。光电二极管PD1和PD2可用于吸收由微透镜80聚焦的入射光并且产生对应于所吸收的入射光量的像素信号。

滤色器66可包括绿色滤色器、红色滤色器、蓝色滤色器、黄色滤色器、青色滤色器、品红滤色器、透明滤色器、红外滤色器或其他类型的滤色器。作为一个示例，绿色滤色器透过绿光(例如，波长为495nm至570nm的光)并且反射和/或吸收该范围之外的光(例如，绿色滤色器反射红光和蓝光)。可使用的滤色器阵列图案的示例是GRBG(绿红蓝绿)拜耳图案。在这种类型的构型中，滤色器阵列被布置成四个滤色器的组。在每组中，这四个滤色器中的两个是绿色滤色器，这四个滤色器中的一个是红色滤色器，并且剩下的滤色器是蓝色滤色器。如果需要，可使用其他滤色器阵列图案。

一个或多个附加层可插置在衬底60和微透镜80之间。如图5所示，图像传感器16可包括插置在衬底60和微透镜80之间的平面化层70和抗反射涂层(ARC)68。在图5的示例中，平面化层70和抗反射涂层68插置在滤色器组件66和衬底60之间。平面化层70(有时称为平面化层、钝化层、介电层、膜、平面膜或平面化膜)和抗反射涂层68可在图像传感器16中的整个成像像素阵列上形成。抗反射涂层68和平面化层70可为透明的，并且可由任何所需的材料形成。

图5示出了穿过像素1的滤色器组件进入像素2的光电二极管PD2中的入射光46。像素之间的这种类型的光学串扰是不期望的。为了防止光学串扰并改善成像性能，图像传感器16可包括衍射透镜。这种类型的布置在图6中示出。

图6是具有衍射透镜64的图像传感器16的横截面侧视图。衍射透镜64可形成在光电二极管PD1和PD2上方，并且可用于将入射光导向光电二极管PD1和PD2(例如，衍射透镜64可为图3A所示的类型的聚焦衍射透镜)。如图6所示，穿过像素1的滤色器组件66的入射光46可由衍射透镜64复位向而到达像素1的光电二极管PD1(而不是如图5中那样到达像素2的光电二极管PD2)。

如图6所示，图像传感器16可包括插置在衬底60和微透镜80之间的平面化层70和抗反射涂层(ARC)68。在图6的示例中，平面化层70和抗反射涂层68插置在衍射透镜64和衬底60之间。滤色器组件66可形成在衍射透镜64上方。在一个示例中(如图6所示)，滤色器组件66可共形地覆盖衍射透镜64，使得衍射透镜64的上表面和侧表面与滤色器层66接触。

衍射透镜64可由任何所需的材料形成。衍射透镜64可位于微透镜与光电二极管之间的任何地方。可能希望衍射透镜64是透明的，并且由折射率高于周围材料的材料形成。衍射透镜64有时可由氮化硅(具有大约1.9的折射率)形成。一般来讲，衍射透镜64可具有任何所需的折射率(例如，1.8与2.0之间、1.6与2.2之间、1.5与2.5之间、1.5与2.0之间、大于1.3、大于1.6、大于1.8、大于2.0、小于2.0、小于1.8等)。

如果需要，衍射透镜64可由与相邻层相同的材料形成(例如，如果需要，衍射透镜64可由与抗反射涂层68、平面化层70或滤色器层66相同的材料形成)。

平面化层70也可为透明的，并且可由具有任何所需折射率(例如，大于、小于或等于衍射透镜64的折射率的折射率)的材料形成。平面层70可由具有1.3与1.5之间、1.2与1.8之间、大于1.3、大于1.2、大于1.1、小于2.0、小于1.9、小于2.5、1.5与2.2之间的折射率或任何其他所需折射率的材料形成。抗反射涂层68也可为透明的，并且可由具有任何所需折射率(例如，大于、小于或等于衍射透镜64的折射率的折射率)的材料形成。抗反射涂层68可由具有1.3与1.5之间、1.2与1.8之间、大于1.3、大于1.2、大于1.1、小于2.0、小于1.9、小于2.5、1.5与2.2之间的折射率或任何其他所需折射率的材料形成。滤色器层66的材料可具有任何所需折射率(例如，大于、小于或等于衍射透镜64的折射率的折射率)。滤色器层66可由具有1.3与1.5之间、1.2与1.8之间、大于1.3、大于1.2、大于1.1、小于2.0、小于1.9、小于2.5、1.5与2.2之间的折射率或任何其他所需折射率的一种或多种材料形成。

如果需要，衍射透镜64可具有高于周围材料(例如，滤色器组件66和抗反射涂层68)的折射率。因此，绕过衍射透镜64边缘的光可聚焦到像素的光电二极管。

如此前所讨论，可改变衍射透镜和周围材料的折射率以及衍射透镜的尺寸以定制对入射光的响应。另外，可改变每个衍射透镜之间的距离72以改变入射光的响应。

在一些实施方案中，像素阵列中的每个像素上方的衍射透镜可为相同的。然而，在其他实施方案中，不同像素可具有独特的衍射透镜以进一步定制对入射光的响应。

在图6中，衍射透镜64形成在抗反射涂层68上，其中滤色器层66共形地覆盖衍射透镜。该实施例仅仅是示例性的，并且如果需要，可使用其他布置。如图7所示，衍射透镜64可插置在滤色器组件66与抗反射涂层68之间，其中附加层74插置在相邻衍射透镜之间。换句话讲，衍射透镜64可具有由侧表面连接的相对的上表面和下表面。衍射透镜的上表面可与滤色器组件66相邻(例如，接触)。衍射透镜的下表面可与抗反射涂层68相邻(例如，接触)。附加层74可与衍射透镜64的侧表面相邻(例如，接触)。附加层74可为透明的，并且可具有的折射率小于衍射透镜的折射率。

如果需要，附加层可插置在衍射透镜64的上表面与滤色器组件66之间。在一种示例性布置中，衍射透镜可嵌入在折射率低于衍射透镜折射率的单独层(例如，平面化层或抗反射涂层)中(例如，被该单独层完全围绕)。

如果需要，衍射透镜64可由与相邻层相同的材料形成(例如，如果需要，衍射透镜64可由与抗反射涂层68、平面化层70或滤色器层66相同的材料形成)。类似地，如果需要，层74可由与相邻层相同的材料形成(例如，如果需要，层74可由与抗反射涂层68、平面化层70或滤色器层66相同的材料形成)。例如，层74可由与滤色器组件66相同的材料形成(例如，如图6所示)。

图8为示例性图像传感器的横截面侧视图，其中衍射透镜由抗反射涂层68的抗反射涂层材料形成。如图8所示，抗反射涂层68具有第一厚度92以及大于第一厚度的第二厚度94。具有第二厚度94的抗反射涂层68的部分可形成衍射透镜64。换句话讲，图8中的衍射透镜64由与抗反射涂层68相同的材料形成。衍射透镜64可被视为由与抗反射涂层68相同的材料单独地形成，或可被视为抗反射涂层68的一部分。

滤色器层66在衍射透镜64上方的部分中可具有第一厚度96，并且在未在衍射透镜64上方的部分中可具有第二厚度98(其大于第一厚度)。换句话讲，层74(例如，图7中的层74)可由与滤色器组件66相同的材料形成。层74可被视为由与滤色器组件66相同的材料单独地形成，或可被视为滤色器组件66的一部分。

如图6至图8所示，衍射透镜可定位在对应光电二极管上方，使得光电二极管边缘处的光定向到适当的光电二极管(例如，衍射透镜64可具有靠近像素边界的外边缘)。例如，衍射透镜64可具有在像素边界的1微米内、在像素边界的10微米内、在像素边界的100微米内、在像素边界的1000微米内、在像素边界的0.1微米内、在像素边界的0.01微米内、在像素边界的0.01微米与1微米之间、在像素边界的0.01微米与0.5微米之间、在像素边界的0.01微米与0.2微米之间、在像素边界的0.01微米与0.1微米之间等的外边缘。然而，应当注意，衍射透镜可定位成使得外边缘靠近有效像素边界(例如，考虑到入射光的入射角)。例如，衍射透镜64可具有在有效像素边界的1微米内、在有效像素边界的10微米内、在有效像素边界的100微米内、在有效像素边界的1000微米内、在有效像素边界的0.1微米内、在有效像素边界的0.01微米内、在有效像素边界的0.01微米与1微米之间、在有效像素边界的0.01微米与0.5微米之间、在有效像素边界的0.01微米与0.2微米之间、在有效像素边界的0.01微米与0.1微米之间等的外边缘。

图9为图像传感器的横截面侧视图，其中衍射透镜相对于下面的光电二极管偏移以考虑到入射光的入射角。如图9所示，衬底60中的像素1与像素2之间存在边界102(有时称为界面102或像素边界102)(例如，边界102插置在光电二极管PD1与光电二极管PD2之间)。类似地，与像素1相关联的滤色器组件66和与像素2相关联的滤色器组件66之间存在边界104(有时称为界面104)。在图6至图8中，这些边界对齐(例如，沿Z方向重叠)。然而，在图9中，滤色器界面104可相对于像素边界102(例如，沿正X方向)偏移距离106。这可考虑到入射光46的入射角。例如，图9的像素1和像素2可定位在图像传感器的边缘处(使得入射光46的原点将沿与负X方向相反的正X方向偏置)。如图9所示使滤色器组件66偏移将确保穿过像素的滤色器组件的入射光到达与该像素相关联的光电二极管。

衍射透镜64也可相对于光电二极管62偏移，如图9所示。例如，在图6至图8中，衍射透镜64的中心与光电二极管62的中心对齐。在图9中，衍射透镜64的中心不与光电二极管62的中心对齐。在图6至图8和图9中，衍射透镜64的中心可与滤色器组件66的中心对齐(例如，不论滤色器组件66的偏移如何)。衍射透镜74的外边缘可靠近与边界102相对的有效像素边界(例如，边界104)。

图9的布置仅仅是示例性的。一般来讲，相应像素的每个滤色器组件和衍射透镜可相对于像素的光电二极管偏移任何所需的量。滤色器组件和衍射透镜可插置在微透镜80与光电二极管62之间的光路中。

如结合图8所讨论，衍射透镜64可由与抗反射涂层68相同的材料形成。另外，如图9所示，附加抗反射涂层108(有时称为衍射透镜抗反射涂层)可形成在衍射透镜64的一个或多个表面上。附加抗反射涂层108可任选地施加到图6至图9的任何衍射透镜。

如果需要，防止光学串扰的附加结构可结合到图6至图9所示的任何图像传感器中。例如，图6至图9的衬底60可包括在相邻光电二极管之间(例如，在图9中的边界102处)的深沟槽隔离结构或浅沟槽隔离结构(例如，形成在沟槽中的隔离材料)。另外，图6至图9的滤色器层66可包括相邻滤色器组件之间的结构。例如，一种或多种介电材料和/或一种或多种导电材料(例如，钨)可形成在相邻滤色器组件之间。这些类型的布置可称为盒(CIAB)布置形式的滤色器。

在图6至图9的实施方案中，一个衍射透镜形成在每个像素上方。这些实施例仅仅是示例性的。如果需要，不止一个衍射透镜可形成在每个图像像素上方。在一个实施方案中，多个衍射透镜可形成在每个像素上方(例如，在像素的光电二极管与微透镜之间)。多个衍射透镜中的每一个衍射透镜的折射率可大于一个或多个周围层的折射率，或多个衍射透镜中的每一个衍射透镜的折射率可低于一个或多个周围层的折射率。在又一个实施方案中，多个衍射透镜中的一个或多个衍射透镜的折射率可低于一个或多个周围层的折射率，而多个衍射透镜中的一个或多个衍射透镜的折射率可大于一个或多个周围层的折射率(例如，每个像素上方可存在一个或多个散焦透镜和一个或多个聚焦透镜)。

如此前所提及，每个衍射透镜64可具有任何所需的形状。图10A至图10E是具有不同形状的示例性衍射透镜的顶视图。图10A至图10E将衍射透镜示出为被层74围绕。如结合图8所讨论，如果需要，层74可由与邻近衍射透镜64的层相同的材料形成(例如，如果需要，层74可由与抗反射涂层68、平面化层70或滤色器层66相同的材料形成)。如图10A所示，衍射透镜64可具有矩形(或正方形)形状。如图10B所示，衍射透镜64可由具有弯曲边缘的形状(诸如圆形或椭圆形)形成。在图10A和图10B的实施方案中，衍射透镜64不具有任何开口。然而，这些实施例仅仅是示例性的。如图10C所示，衍射透镜64可具有一个或多个开口，使得透镜为环形的(例如，环状的)。如图10D所示，衍射透镜不必是规则形状。图10D示出了不规则形状的衍射透镜。衍射透镜可包括一个或多个平面侧(即，64-1)、向外弯曲的一个或多个弯曲侧(即，64-2)和/或向内弯曲的一个或多个弯曲侧(即，64-3)。最后，如图10E所示，衍射透镜可分成不止一个区段。衍射透镜可具有两个或更多个单独形成的竖直区段或者两个或更多个单独形成的水平区段。

在各种实施方案中，图像传感器可包括多个成像像素。所述多个成像像素中的每个成像像素可包括光电二极管、形成在光电二极管上方的微透镜以及插置在光电二极管与微透镜之间的衍射透镜。每个成像像素的衍射透镜可具有平面的上表面和平面的下表面。图像传感器还可包括平面化层，该平面化层形成在所述多个成像像素上方且在成像像素的光电二极管与成像像素的衍射透镜之间。

图像传感器还可包括抗反射涂层，该抗反射涂层形成在所述多个成像像素上方且在成像像素的光电二极管与成像像素的衍射透镜之间。每个成像像素还可包括插置在相应衍射透镜与相应微透镜之间的滤色器组件。每个成像像素的衍射透镜可由抗反射涂层的一部分形成。每个成像像素的滤色器组件可形成为与相应衍射透镜的上表面和侧表面直接接触。抗反射涂层可包括具有第一厚度的第一部分以及具有大于第一厚度的第二厚度的第二部分，并且抗反射涂层的第二部分可形成所述多个成像像素的衍射透镜。每个成像像素的衍射透镜可具有第一折射率，并且每个成像像素的衍射透镜可被具有小于第一折射率的第二折射率的相应材料层围绕。每个成像像素的相应材料层可形成该成像像素的相应滤色器组件的一部分。

在各种实施方案中，成像像素可包括光敏区域、形成在光敏区域上方的滤色器组件、形成在滤色器组件上方的微透镜以及形成在滤色器组件与光敏区域之间的衍射透镜。衍射透镜可为透明的，衍射透镜可具有相对的第一表面和第二表面，并且衍射透镜的第一表面和第二表面可为平面的。

入射在衍射透镜的中心部分上的光可穿过衍射透镜而不复位向，并且入射在衍射透镜的边缘部分上的光可由衍射透镜朝光敏区域复位向。成像像素还可包括围绕衍射透镜的材料层。衍射透镜可具有第一折射率，并且材料层可具有小于第一折射率的第二折射率。材料层可形成滤色器组件的一部分。

成像像素还可包括插置在衍射透镜与光敏区域之间的抗反射涂层。衍射透镜可由与抗反射涂层相同的材料形成。成像像素还可包括衍射透镜上的抗反射涂层。衍射透镜可具有中心，光敏区域可具有中心，并且衍射透镜的中心可相对于光敏区域的中心偏移。滤色器组件可具有中心，并且衍射透镜的中心可与滤色器组件的中心对齐。

在各种实施方案中，图像传感器可包括多个成像像素。所述多个成像像素中的每个成像像素可包括光敏区域、微透镜以及形成在光敏区域与微透镜之间的平面衍射透镜。平面衍射透镜可将入射光聚焦到光敏区域上。每个成像像素的平面衍射透镜可被至少一个层围绕，并且每个成像像素的平面衍射透镜可具有大于所述至少一个层的折射率。

根据一个实施方案，图像传感器可包括多个成像像素，并且所述多个成像像素中的每个成像像素可包括光电二极管、形成在光电二极管上方的微透镜以及插置在光电二极管与微透镜之间的衍射透镜。

根据另一个实施方案，每个成像像素的衍射透镜可具有平面的上表面和平面的下表面。

根据另一个实施方案，图像传感器还可包括平面化层，该平面化层形成在所述多个成像像素上方且在成像像素的光电二极管与成像像素的衍射透镜之间。

根据另一个实施方案，图像传感器还可包括抗反射涂层，该抗反射涂层形成在所述多个成像像素上方且在成像像素的光电二极管与成像像素的衍射透镜之间。

根据另一个实施方案，每个成像像素还可包括插置在相应衍射透镜与相应微透镜之间的滤色器组件。

根据另一个实施方案，每个成像像素的衍射透镜可由抗反射涂层的一部分形成。

根据另一个实施方案，每个成像像素的滤色器组件可形成为与相应衍射透镜的上表面和侧表面直接接触。

根据另一个实施方案，抗反射涂层可包括具有第一厚度的第一部分以及具有大于第一厚度的第二厚度的第二部分，并且抗反射涂层的第二部分可形成所述多个成像像素的衍射透镜。

根据另一个实施方案，每个成像像素的衍射透镜可具有第一折射率，并且每个成像像素的衍射透镜可被具有小于第一折射率的第二折射率的相应材料层围绕。

根据另一个实施方案，每个成像像素的相应材料层可形成该成像像素的相应滤色器组件的一部分。

根据一个实施方案，成像像素可包括光敏区域、形成在光敏区域上方的滤色器组件、形成在滤色器组件上方的微透镜以及形成在滤色器组件与光敏区域之间的衍射透镜。衍射透镜可为透明的，衍射透镜可具有相对的第一表面和第二表面，并且衍射透镜的第一表面和第二表面可为平面的。

根据另一个实施方案，入射在衍射透镜的中心部分上的光可穿过衍射透镜而不复位向，并且入射在衍射透镜的边缘部分上的光可由衍射透镜朝光敏区域复位向。

根据另一个实施方案，成像像素还可包括围绕衍射透镜的材料层。衍射透镜可具有第一折射率，并且材料层可具有小于第一折射率的第二折射率。

根据另一个实施方案，材料层可形成滤色器组件的一部分。

根据另一个实施方案，成像像素还可包括插置在衍射透镜与光敏区域之间的抗反射涂层。衍射透镜可由与抗反射涂层相同的材料形成。

根据另一个实施方案，成像像素还可包括衍射透镜上的抗反射涂层。

根据另一个实施方案，衍射透镜可具有中心，光敏区域可具有中心，并且衍射透镜的中心可相对于光敏区域的中心偏移。

根据另一个实施方案，滤色器组件可具有中心，并且衍射透镜的中心可与滤色器组件的中心对齐。

根据一个实施方案，图像传感器可包括多个成像像素，并且所述多个成像像素中的每个成像像素可包括光敏区域、微透镜以及形成在光敏区域与微透镜之间的平面衍射透镜，该平面衍射透镜将入射光聚焦到光敏区域上。

根据另一个实施方案，每个成像像素的平面衍射透镜可被至少一个层围绕，并且每个成像像素的平面衍射透镜可具有大于所述至少一个层的折射率。

前述内容仅是对本实用新型原理的示例性说明，因此本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的实质和范围的前提下进行多种修改。