影像感测器

摘要

一种影像感测器包括一感测层、一滤光单元、以及一导电层。滤光单元设置于感测层。导电层环绕滤光单元，且设置于感测层。因此能使通过滤光单元的光线照射于一相邻的感测单元的部分减少，进而增进了影像感测器的影像品质。

权利要求

1.一种影像感测器，其特征在于，包括：一感测层；

一滤光单元，设置于该感测层；

一导电层，环绕该滤光单元，且设置于该感测层上，所述导电层的透光率小于20％，所述导电层不包括金属；以及一反射层，环绕该滤光单元，且设置于该导电层上，所述反射层的一透光率大于80％，且该反射层的一折射率小于1.45；

其中，所述滤光单元、所述导电层以及所述反射层形成光导管结构。

2.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述导电层为一导电聚合物材料。

3.如权利要求2所述的影像感测器，其特征在于，所述导电聚合物材料包括聚苯胺、聚砒咯、聚苯乙烯磺酸、自掺杂聚苯胺、自掺杂聚噻吩、或其结合。

4.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，还包括一遮光层，环绕所述滤光单元，且位于所述反射层与所述感测层之间，其中该遮光层的一透光率小于20％。

5.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述感测层具有一凹槽，且所述导电层位于该凹槽内。

6.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述感测层包括：一基板；

一感测单元，设置于该基板内；以及

一抗反射层，设置于该基板，且设置于该感测单元上。

7.一种影像感测器，其特征在于，包括：一感测层；

一滤光单元，设置于该感测层；

一遮光层，环绕该滤光单元，且设置于该感测层上；

一导电层，环绕该滤光单元，且设置于该遮光层上，所述导电层的透光率小于20％，所述导电层不包括金属；以及一反射层，环绕该滤光单元，且设置于该导电层上，所述反射层的一透光率大于80％，且该反射层的一折射率小于1.45；

其中，所述滤光单元、所述导电层以及所述反射层形成光导管结构。

说明书

影像感测器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种影像感测器，尤其涉及一种具有滤光单元以及环绕滤光单元的导电层的影像感测器。

背景技术

[0002] 一般而言，数码相机利用了影像感测器来感测光线以及产生一影像信号，且依据影像信号产生数码相机所拍摄的画面。

[0003] 随者数码相机的发展，对于影像信号的品质具有越来越高的要求。使用了背照式(BSI,backside illumination)技术的影像感测器可具有光导管结构以引导光线照射至光电二极管。上述背照式影像感测器具有较高的光敏度以及影像品质。

[0004] 然而，虽然目前的影像感测器符合了其使用的目的，但尚未满足许多其他方面的要求。因此，需要提供影像感测器的改进方案。

发明内容

[0005] 本发明提供了改进了影像信号的品质的影像感测器。

[0006] 本发明提供了一种影像感测器，包括一感测层、一滤光单元、以及一导电层。滤光单元设置于感测层上。导电层环绕滤光单元，且设置于感测层。

[0007] 本发明提供了一种影像感测器，包括一感测层、一滤光单元、一遮光层、以及一导电层。滤光单元设置于感测层。遮光层环绕滤光单元，且设置于感测层。导电层环绕滤光单元，且设置于遮光层。

[0008] 综上所述，由于滤光单元和导电层(或遮光层)设置于感测层上，因此能使通过滤光单元减少光线照射于一相邻的感测单元的光量，进而增进了影像感测器的影像品质。

附图说明

[0009] 图1为本发明的第一实施例的影像感测器的示意图。

[0010] 图2为图1的A-A剖面的剖视图。

[0011] 图3为本发明的第二实施例的影像感测器的示意图。

[0012] 图4A为本发明的第三实施例的影像感测器的示意图。

[0013] 图4B为本发明的第四实施例的影像感测器的示意图。

[0014] 图5为本发明的第五实施例的影像感测器的示意图。

[0015] 图6为本发明的第六实施例的影像感测器的示意图。

[0016] 图7为本发明的第七实施例的影像感测器的示意图。

[0017] 其中，附图标记说明如下：

[0018] 影像感测器 1

[0019] 感测层 10

[0020] 基板 11

[0021] 上表面 112

[0022] 感测单元 12、12a

[0023] 抗反射层 13

[0024] 上表面 14

[0025] 凹槽 15

[0026] 滤光单元 20、20a、20b、20c

[0027] 微透镜 30

[0028] 导电层 40

[0029] 反射层 50

[0030] 遮光层 60

[0031] 光束 L1、L2、L3

[0032] 参考平面 P1

具体实施方式

[0033] 以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。例如，第一特征在一第二特征上或上方的结构的描述包括了第一和第二特征之间直接接触，或是以另一特征设置于第一和第二特征之间，以致于第一和第二特征并不是直接接触。

[0034] 此外，本说明书于不同的例子中沿用了相同的元件标号及/或文字。前述的沿用仅为了简化以及明确，并不表示于不同的实施例以及设定之间必定有关联。再者，附图中的形状、尺寸或是厚度可能为了清楚说明的目的而未依照比例绘制或是被简化，仅提供说明之用。

[0035] 图1为本发明的第一实施例的一影像感测器1的示意图。图2为图1的A-A剖面的剖视图。影像感测器1用以检测一影像。影像感测器1可应用于一影像装置，例如一数码相机。于一些实施例中，影像感测器1可为互补式金属氧化物半导体(CMOS,Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)感测器。于一些实施例中，影像感测器1为一背照式(BSI,backside illumination)CMOS感测器。

[0036] 影像感测器1包括一感测层10、多个滤光单元20、多个微透镜30、一导电层40、以及一反射层50。感测层10沿一参考平面P1延伸。感测层10用以检测入射光且根据照射于感测层10的光量产生一影像信号。

[0037] 感测层10可包括所有下列的元件，但只要能达到感测层10的使用目的，可不需要包括所有下列的元件。感测层10包括一基板11、多个感测单元12、以及一抗反射层13。于一些实施例中，感测层10还包括其他选择性的多个层(图未示)。感测单元12设置于基板11。感测单元12可阵列排列于参考平面P1。于一些实施例中，感测单元12为光电二极管。每一感测单元12用以感测光线以及根据照射于其上的光线强度产生一强度信号。影像信号可经由强度信号来形成。

[0038] 抗反射层13设置于基板11且位于感测单元12的上方。抗反射层13用以减少照射至感测单元12的光线的反射。抗反射层13接触基板11的一上表面112。换句话说，抗反射层13沿着上表面112延伸。

[0039] 滤光单元20接触感测层10的抗反射层13。滤光单元20阵列排列于平行参考平面P1的一平面。每一滤光单元20设置于感测单元12的其中之一上。

[0040] 每一滤光单元20可允许于一预定范围内的波长的光线通过。于一些实施例中，如图2所示，滤光单元20为彩色滤光单元。滤光单元20包括多个红色滤光单元20a、多个绿色滤光单元20b、以及多个蓝色滤光单元20c。红色滤光单元20a、绿色滤光单元20b、以及蓝色滤光单元20c以阵列的方式排列。

[0041] 举例而言，红色滤光单元20a可允许波长为620nm至750nm(红光)的光线通过感测单元12。绿色滤光单元20b可允许波长为495nm至570nm(绿光)的光线通过感测单元12。蓝色滤光单元20c可允许波长为476nm至495nm(蓝光)的光线通过感测单元12。

[0042] 滤光单元20包括溶剂、丙烯酸树脂(acryl resin)、颜料(pigment)等。于一些实施例中，滤光单元20包括至少70wt％的丙烯酸树脂(acryl resin)。滤光单元20的折射率可为1.5至1.6之间。

[0043] 每一微透镜30设置于滤光单元20的其中之一上。微透镜30阵列排列于平行于参考平面P1的一平面。微透镜30用以将光线聚焦于感测单元12。微透镜30包括溶剂及丙烯酸树脂。于一些实施例中，微透镜30包括至少70wt％的丙烯酸树脂。微透镜30的折射率可为1.5至1.7。微透镜30的透光率高于95％。

[0044] 当光线照射于影像感测器1时，光线穿过微透镜30以及滤光单元20至感测单元12，且光线经由微透镜30聚焦。每一滤光单元20允许波长于一预定范围的光线通过。每一感测单元12根据照射于其上的光线的强度产生一强度信号，且影像信号可经由强度信号形成。

[0045] 导电层40环绕滤光单元20，且接触感测层10以及滤光单元20。导电层40为如图2所示的一网状结构，其可平行于参考平面P1。于此实施例中，滤光单元20以及导电层40接触抗反射层13。导电层40可用以耦接于一接地线(图未示)，用以去除影像感测器1的静电。

[0046] 于一些实施例中，导电层40为导电聚合物材料(conductive polymeric material)。导电聚合物材料包括聚苯胺(polyaniline)、聚砒咯(polypyrrole)、聚苯乙烯磺酸(polyethylenedioxythiophene)、自掺杂聚苯胺(self-doping polyaniline)、自掺杂聚噻吩(self-doping polythiophene)或其结合。于一些实施例中，导电聚合物材料包括至少70wt％的聚苯胺、聚砒咯、聚苯乙烯磺酸、自掺杂聚苯胺、自掺杂聚噻吩或其结合。

[0047] 导电层40的折射率可为1.5至1.9。于一些实施例中，导电层40的透光率小于20％。导电层40的消光系数(extinction coefficient)大于0.01。导电层40的导电系数(conductive property)约为10^4至10^-13s/cm，或者10^5至10^-13s/cm。

[0048] 于一些实施例中，导电层40可不包括金属。导电层40可为热固化或紫外线固化材料。于一些实施例中，导电层40为有机或是非有机聚合物基材(polymer base)。于一些实施例中，导电层为光阻或非光阻材料。

[0049] 如图1所示，滤光单元20以及导电层40接触感测层10的上表面。光束(light beam)L1具有一宽入射角(wide incident angle)，且通过滤光单元20b。由于导电层40的透光率小于20％且相邻于感测层10的上表面14，因此照射至一相邻的感测单元12a的光束L1的部分可经由导电层40大幅减少，进而增加了影像感测器1的主光角(chief ray angle)，且减少了影像感测器1的光学串扰(optical cross talk)。影像感测器1的影像品质亦得以得到提升。

[0050] 反射层50环绕滤光单元20，且设置于导电层40。反射层50为一网状结构，例如，导电层40。反射层50可平行于参考平面P1。滤光单元20、导电层40、以及反射层50可形成一光导管结构(light pipe structure)。

[0051] 于本实施例中，反射层50接触导电层40与滤光单元20。此外，微透镜30接触反射层50以及滤光单元20。反射层50用以反射于感测单元12内朝向感测单元12照射的光线。于一些实施例中，光线经由反射层50以全内反射(total internal reflection)的方式进行反射，因此反射层50可防止光线经由穿过反射层50到达一相邻的滤光单元20。

[0052] 于一些实施例中，反射层50包括丙烯(propylene)、聚硅氧烷(polysiloxane)、或其结合。于一些实施例中，反射层50包括至少70wt％的丙烯、聚硅氧烷、或其结合。反射层50可不包括金属，或反射层50为绝缘的。于一些实施例中，反射层50的透光率大于80％或是90％。

[0053] 于一些实施例中，反射层50的折射率小于1.45。反射层50的折射率小于滤光单元20的折射率。于一些实施例中，反射层50的折射率小于导电层40的折射率。导电层40的折射率小于滤光单元20的折射率。

[0054] 于一些实施例中，光束L2具有一宽入射角(wide incident angle)。光束L2可能经由基板11的上表面14穿透至相邻的感测单元12a。

[0055] 图3为本发明的第二实施例的一影像感测器1的示意图。基板11具有多个凹槽，形成于上表面14。抗反射层13位于凹槽15的底部以及侧壁。换句话说，抗反射层13沿着上表面112以及凹槽15延伸。于一些实施例中，抗反射层13并不位于凹槽15内。

[0056] 导电层40位于凹槽15内，且于凹槽15接触抗反射层13。换句话说，导电层40填充于凹槽15，且导电层40突出于上表面14。由于导电层40为一网状结构，因此导电层40亦环绕于感测单元12。

[0057] 由于导电层40延伸至上表面14下方，且环绕感测单元12，因此导电层40减少了光束L2经由上表面14照射至一相邻的感测单元12a的光量。进而增进了影像感测器1的主光角，以及减少了影像感测器1的光学串扰。

[0058] 图4A为本发明的第三实施例的一影像感测器1的示意图。影像感测器1更包括一遮光层60。遮光层60环绕滤光单元20，且位于反射层50和感测层10之间。遮光层60接触反射层50、导电层40、以及滤光单元20。遮光层60为一网状结构，例如导电层40。遮光层60平行于参考平面P1。

[0059] 于一些实施例中，遮光层60包括溶剂、丙烯酸树脂、颜料等。于一些实施例中，该遮光层60包括至少70wt％的溶剂、丙烯酸树脂、颜料等。遮光层60可不包括金属，是遮光层60为绝缘的。

[0060] 遮光层60的折射率为1.5至1.6。反射层50的折射率小于遮光层60的折射率。于一些实施例中，遮光层60的折射率大于或等于导电层40的折射率。遮光层60的折射率大致相等滤光单元20的折射率。

[0061] 于一些实施例中，遮光层60的透光率小于5％。于一些实施例中，遮光层60为黑色。于一些实施例中，导电层40的透光率为50％至80％之间。

[0062] 如图4A所示，光束L3具有一宽入射角。由于遮光层60的透光率小于20％，因此减少了光束L3经由遮光层60照射至另一相邻的感测单元12a的光量，进而增进了影像感测器1的主光角，且减少了影像感测器1的光学串扰。

[0063] 图4B为本发明的第四实施例的影像感测器1的示意图。于本实施例中，滤光单元20由滤光单元20的底部(邻近于感测层10)至顶部(邻近于微透镜30)逐渐变宽。

[0064] 同理，导电层40由导电层40接近感测层10的部分至导电层40接近微透镜30的部分逐渐变窄。反射层50由反射层50接近感测层10的部分至反射层50接近微透镜30的部分逐渐变窄。遮光层60由遮光层60接近感测层10的部分至遮光层60接近微透镜30的部分逐渐变窄。

[0065] 由于滤光单元20的上部的开口较宽，进而增进了影像感测器1的主光角。

[0066] 图5为本发明的第五实施例的影像感测器1的示意图。导电层40位于凹槽15内，且接触上表面14。换句话说，导电层40并不突出于上表面14。参照图5并结合图4A所示，光束L1的入射角大于光束L3。由于遮光层60邻近于感测层10的上表面14，遮光层60减少了光束L1照射至一相邻的感测单元12a的光量。

[0067] 图6为本发明的第六实施例的影像感测器1的示意图。遮光层60环绕感测单元12，且接触感测层10。遮光层60位于凹槽15内，且接触上表面14。换句话说，遮光层60并不突出于上表面14。于一些实施例中，遮光层60突出上表面14，且环绕于滤光单元20。

[0068] 导电层40环绕于滤光单元20，且设置于遮光层60。反射层50环绕于滤光单元20，且设置于导电层40上。

[0069] 遮光层60减少了光束L2照射至邻近的感测单元12a的光量。

[0070] 图7为本发明的第七实施例的影像感测器1的示意图。反射层50环绕滤光单元20，且设置于遮光层60，并且位于遮光层60以及导电层40之间。导电层40环绕于滤光单元20，且设置于反射层50。由于导电层40位于影像感测器1的上部，导电层40可轻易地耦接一接地线，以去除影像感测器1的静电。

[0071] 综上所述，由于滤光单元和导电层(或遮光层)设置于感测层上，因此能使通过滤光单元减少光线照射于一相邻的感测单元的光量，进而增进了影像感测器的影像品质。

[0072] 本发明虽以各种实施例公开如上，然而其仅为范例参考而非用以限定本发明的范围，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此上述实施例并非用以限定本发明的范围，本发明的保护范围当视后附的权利要求所限定的范围为准。