红外图像传感器制造技术

本发明专利技术的实施例涉及一种图像传感器，包括：衬底、多个可见光光敏器件、红外光敏器件、多个滤色器、红外带通滤波器、微透镜层和红外滤波器层。多个可见光光敏器件和红外光敏器件设置在衬底中，其中，多个可见光光敏器件和红外光敏器件布置为阵列。分别设置多个滤色器以覆盖多个可见光光敏器件。另外，设置红外带通滤波器以覆盖红外光敏器件。此外，微透镜层设置在多个滤色器和红外带通滤波器上。设置红外滤波器层以覆盖多个可见光光敏器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及半导体领域，更具体地，涉及红外图像传感器。
技术介绍
通常操作图像传感器以感测光。通常，图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器，它们广泛用于各种应用中，诸如数字静物摄影机(DSC)、手机摄像头、数字视频(DV)和数字视频录像机(DVR)应用。这些图像传感器吸收光并且将感测的光转换为数字数据或电信号。当包括诸如手机摄像头的图像传感器的电子产品的趋势是朝着越来越紧凑的设计发展时，需要按比例缩小手机摄像头的摄像头模块。然而，随着手机的厚度持续缩小，为紧凑的手机摄像头生产具有期望的厚度的摄像头模块越来越难。因此，虽然传统的图像传感器通常已经能够满足特定的目的，但是它们不是在每个方面都完全令人满意。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种图像传感器，包括：衬底；多个可见光光敏器件，设置在所述衬底中；红外光敏器件，设置在所述衬底中，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；多个滤色器，分别设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；红外带通滤波器，设置为覆盖所述红外光敏器件；微透镜层，设置在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上；以及红外滤波器层，设置为覆盖所述多个可见光光敏器件。本专利技术的实施例还提供了一种用于制造图像传感器的方法，包括：提供衬底；在所述衬底中形成多个可见光光敏器件；在所述衬底中形成红外光敏器件，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；形成多个滤色器以分别覆盖所述多个可见光光敏器件；形成红外带通滤波器以覆盖所述红外光敏器件；在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上形成微透镜层；以及形成红外滤波器层以覆盖所述多个可见光光敏器件。本专利技术的实施例还提供了一种图像传感器，包括：衬底；多个可见光光敏器件，设置在所述衬底中；红外光敏器件，设置在所述衬底中，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；多个滤色器，分别设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；红外带通滤波器，设置为覆盖所述红外光敏器件；微透镜层，设置在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上；红外滤波器层，设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；透明层，设置为覆盖所述红外光敏器件；以及光导，设置在所述红外滤波器层和所述透明层之间，其中，所述光导具有比所述红外滤波器层和所述透明层小的折射率。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的各方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。图1至图5是根据一些实施例的图像传感器的示意性截面图。图6是根据一些实施例的用于制造图像传感器的方法的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成附加的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。本文中使用的术语仅用于描述具体实施例，其不用于限制附加的权利要求。例如，除非限定，否则单数形式的术语“一”或“该”也可以表示复数形式。诸如“第一”和“第二”的术语被用于描述各个器件、面积和层等，但这些术语仅用于区分一个设备、一个面积或一个层与另一设备、另一面积或另一层。因此，在不背离要求保护的主题的精神的情况下，第一面积也可以称为第二面积，并且其余由此类推。而且，本专利技术可以在各个实例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简明和清楚的目的，而其本身并未指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个所列的相关联项目的任何以及所有的组合。在摄影中，红外辐射(IR)需要从入射辐射筛出。通常，诸如摄像头模块的图像模块包括图像传感器和设置在图像传感器上方的透镜模块，其中，透镜模块包括覆盖图像传感器的红外滤波器元件以在入射辐射进入图像传感器之前从入射辐射中过滤掉IR。因此，图像传感器只能够接收可见辐射并且再现类似可视的图像(visual-likeimage)。然而，红外滤波器元件包括玻璃衬底和涂在玻璃衬底上的红外滤波器层，并且玻璃衬底太厚而不能减薄用于诸如手机摄像头的先进的电子应用的摄像头模块。本专利技术的实施例涉及提供图像传感器和用于制造图像传感器的方法，其中，图像传感器包括：衬底；设置在衬底中的多个可见光光敏器件；设置在衬底中的红外光敏器件，其中，多个可见光光敏器件和红外光敏器件布置为阵列；多个滤色器，分别设置为覆盖多个可见光光敏器件；红外带通滤波器，设置为覆盖红外光敏器件；微透镜层，设置在多个滤色器和红外带通滤波器上；以及红外滤波器层，设置为覆盖多个可见光光敏器件。通过红外带通滤波器和对应的红外光敏器件，可以获得入射辐射的纯IR信号。此外，图像传感器包括嵌入式红外滤波器层，从而使得还可以获得纯可见光信号，并且可以消除通常的图像模块的红外滤波器元件的玻璃衬底，由此显著地减小图像模块的厚度，并且也可以避免图像耀斑消减。此外，图像传感器还可以包括设置在红外光敏器件和多个可见光光敏器件之间的光导(lightguide，或称为“导光板”、“导光管”等)，所以增强了图像传感器的量子效率，并且可以更容易区分IR信号和可见光信号以实现更好的分辨率。由于可以同时获得纯IR信号和纯可见光信号，所以可以消除通常的图像模块的红外滤波器元件的玻璃衬底，从而实现降低成本，并且可以显著地减小图像模块的厚度。此外，由于图像传感器还可以包括设置在红外光敏器件和多个可见光光敏器件之间的光导，所以增强了图像传感器的量子效率。图1是根据一些实施例的图像传感器器件的示意性截面图。在一些实施例中，图像传感器100是可以操作用于感测入射辐射(未示出)的CMOS图像传感器器件。在一些实施例中，图像传感器100是电荷耦合器件(CCD)图像传感器。在一些实施例中，由于存在可见像素和IR像素两者，所以图像传感器100可以同时接收入射辐射的纯IR信号和可见光信号。此外，可以制造图像传感器100而没有附加的红外滤波器元件设置在图像传感器100上方。根据一些实施例，图1至图5分别示出了诸如示例性图像传感器100、200、300、400和500的各种类型的图像传感器。在下文中详细描述这些图像传感器100、200、300、400和500。如图1所示，在一些实施例中，示例性图像传感器100包括：衬底102；多个可见光光敏器件104a、104b和104c；红外光敏器件106；多个滤色器108a、108b和108c；红外带通滤波器110；微透镜层112；以及红外滤波器层116。衬底102可以是半导体衬底。衬底102可以由单晶半导体材料或化合物半导体材料形成。例如，衬底102是硅衬底。在一些实施例中，衬底102中可以包括碳、锗、镓、砷、氮、铟、磷等。示例性图像传感器100可以由各个像素组成，并且每个像素都包括可见光光敏器件104a、104b和104c以及红外光敏器件106中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：衬底；多个可见光光敏器件，设置在所述衬底中；红外光敏器件，设置在所述衬底中，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；多个滤色器，分别设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；红外带通滤波器，设置为覆盖所述红外光敏器件；微透镜层，设置在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上；以及红外滤波器层，设置为覆盖所述多个可见光光敏器件。

【技术特征摘要】
2015.08.20 US 14/831,8201.一种图像传感器，包括：衬底；多个可见光光敏器件，设置在所述衬底中；红外光敏器件，设置在所述衬底中，其中，所述多个可见光光敏器件和所述红外光敏器件布置为阵列；多个滤色器，分别设置为覆盖所述多个可见光光敏器件；红外带通滤波器，设置为覆盖所述红外光敏器件；微透镜层，设置在所述多个滤色器和所述红外带通滤波器上；以及红外滤波器层，设置为覆盖所述多个可见光光敏器件。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外滤波器层共形地设置在所述微透镜层上。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外滤波器层设置在所述微透镜层上并且具有基本平坦的顶面。4.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：光导，设置在所述红外光敏器件和所述多个可见光光敏器件之间。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述光导具有比所述滤色器和所述红外带通滤波器小的折射率。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外滤波器层设置在所述多个滤色器和所述微透镜层之间。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述红外滤波器层设置在所述多个滤色器...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄君豪，曾建贤，桥本一明，周耕宇，江伟杰，山下雄一郎，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71