本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及紅外圖像傳感器。

背景技術(shù)：

通常操作圖像傳感器以感測(cè)光。通常，圖像傳感器包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)和電荷耦合器件(CCD)傳感器，它們廣泛用于各種應(yīng)用中，諸如數(shù)字靜物攝影機(jī)(DSC)、手機(jī)攝像頭、數(shù)字視頻(DV)和數(shù)字視頻錄像機(jī)(DVR)應(yīng)用。這些圖像傳感器吸收光并且將感測(cè)的光轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或電信號(hào)。

當(dāng)包括諸如手機(jī)攝像頭的圖像傳感器的電子產(chǎn)品的趨勢(shì)是朝著越來(lái)越緊湊的設(shè)計(jì)發(fā)展時(shí)，需要按比例縮小手機(jī)攝像頭的攝像頭模塊。然而，隨著手機(jī)的厚度持續(xù)縮小，為緊湊的手機(jī)攝像頭生產(chǎn)具有期望的厚度的攝像頭模塊越來(lái)越難。

因此，雖然傳統(tǒng)的圖像傳感器通常已經(jīng)能夠滿足特定的目的，但是它們不是在每個(gè)方面都完全令人滿意。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種圖像傳感器，包括：襯底；多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件，設(shè)置在所述襯底中；紅外光敏器件，設(shè)置在所述襯底中，其中，所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和所述紅外光敏器件布置為陣列；多個(gè)濾色器，分別設(shè)置為覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；紅外帶通濾波器，設(shè)置為覆蓋所述紅外光敏器件；微透鏡層，設(shè)置在所述多個(gè)濾色器和所述紅外帶通濾波器上；以及紅外濾波器層，設(shè)置為覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種用于制造圖像傳感器的方法，包括：提供襯底；在所述襯底中形成多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；在所述襯底中形成紅外 光敏器件，其中，所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和所述紅外光敏器件布置為陣列；形成多個(gè)濾色器以分別覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；形成紅外帶通濾波器以覆蓋所述紅外光敏器件；在所述多個(gè)濾色器和所述紅外帶通濾波器上形成微透鏡層；以及形成紅外濾波器層以覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種圖像傳感器，包括：襯底；多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件，設(shè)置在所述襯底中；紅外光敏器件，設(shè)置在所述襯底中，其中，所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和所述紅外光敏器件布置為陣列；多個(gè)濾色器，分別設(shè)置為覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；紅外帶通濾波器，設(shè)置為覆蓋所述紅外光敏器件；微透鏡層，設(shè)置在所述多個(gè)濾色器和所述紅外帶通濾波器上；紅外濾波器層，設(shè)置為覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；透明層，設(shè)置為覆蓋所述紅外光敏器件；以及光導(dǎo)，設(shè)置在所述紅外濾波器層和所述透明層之間，其中，所述光導(dǎo)具有比所述紅外濾波器層和所述透明層小的折射率。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒(méi)有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。

圖1至圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的圖像傳感器的示意性截面圖。

圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造圖像傳感器的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下公開(kāi)內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。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為直接接觸的實(shí) 施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成附加的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。

本文中使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施例，其不用于限制附加的權(quán)利要求。例如，除非限定，否則單數(shù)形式的術(shù)語(yǔ)“一”或“該”也可以表示復(fù)數(shù)形式。諸如“第一”和“第二”的術(shù)語(yǔ)被用于描述各個(gè)器件、面積和層等，但這些術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分一個(gè)設(shè)備、一個(gè)面積或一個(gè)層與另一設(shè)備、另一面積或另一層。因此，在不背離要求保護(hù)的主題的精神的情況下，第一面積也可以稱為第二面積，并且其余由此類推。而且，本發(fā)明可以在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)明和清楚的目的，而其本身并未指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)所列的相關(guān)聯(lián)項(xiàng)目的任何以及所有的組合。

在攝影中，紅外輻射(IR)需要從入射輻射篩出。通常，諸如攝像頭模塊的圖像模塊包括圖像傳感器和設(shè)置在圖像傳感器上方的透鏡模塊，其中，透鏡模塊包括覆蓋圖像傳感器的紅外濾波器元件以在入射輻射進(jìn)入圖像傳感器之前從入射輻射中過(guò)濾掉IR。因此，圖像傳感器只能夠接收可見(jiàn)輻射并且再現(xiàn)類似可視的圖像(visual-like image)。然而，紅外濾波器元件包括玻璃襯底和涂在玻璃襯底上的紅外濾波器層，并且玻璃襯底太厚而不能減薄用于諸如手機(jī)攝像頭的先進(jìn)的電子應(yīng)用的攝像頭模塊。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及提供圖像傳感器和用于制造圖像傳感器的方法，其中，圖像傳感器包括：襯底；設(shè)置在襯底中的多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；設(shè)置在襯底中的紅外光敏器件，其中，多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和紅外光敏器件布置為陣列；多個(gè)濾色器，分別設(shè)置為覆蓋多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；紅外帶通濾波器，設(shè)置為覆蓋紅外光敏器件；微透鏡層，設(shè)置在多個(gè)濾色器和紅外帶通濾波器上；以及紅外濾波器層，設(shè)置為覆蓋多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。通過(guò)紅外帶通濾波器和對(duì)應(yīng)的紅外光敏器件，可以獲得入射輻射的純IR信號(hào)。此外，圖像傳感器包括嵌入式紅外濾波器層，從而使得還可以獲得純可見(jiàn)光信號(hào)，并且可以消除通常的圖像模塊的紅外濾波器元件的玻璃襯底，由此顯著地減小圖像模塊的厚度，并且也可以避免圖像耀斑消減。此外，圖像傳感器還可以包括設(shè)置在紅外光敏器件和多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件之間的 光導(dǎo)(light guide，或稱為“導(dǎo)光板”、“導(dǎo)光管”等)，所以增強(qiáng)了圖像傳感器的量子效率，并且可以更容易區(qū)分IR信號(hào)和可見(jiàn)光信號(hào)以實(shí)現(xiàn)更好的分辨率。

由于可以同時(shí)獲得純IR信號(hào)和純可見(jiàn)光信號(hào)，所以可以消除通常的圖像模塊的紅外濾波器元件的玻璃襯底，從而實(shí)現(xiàn)降低成本，并且可以顯著地減小圖像模塊的厚度。此外，由于圖像傳感器還可以包括設(shè)置在紅外光敏器件和多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件之間的光導(dǎo)，所以增強(qiáng)了圖像傳感器的量子效率。

圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的圖像傳感器器件的示意性截面圖。在一些實(shí)施例中，圖像傳感器100是可以操作用于感測(cè)入射輻射(未示出)的CMOS圖像傳感器器件。在一些實(shí)施例中，圖像傳感器100是電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。在一些實(shí)施例中，由于存在可見(jiàn)像素和IR像素兩者，所以圖像傳感器100可以同時(shí)接收入射輻射的純IR信號(hào)和可見(jiàn)光信號(hào)。此外，可以制造圖像傳感器100而沒(méi)有附加的紅外濾波器元件設(shè)置在圖像傳感器100上方。

根據(jù)一些實(shí)施例，圖1至圖5分別示出了諸如示例性圖像傳感器100、200、300、400和500的各種類型的圖像傳感器。在下文中詳細(xì)描述這些圖像傳感器100、200、300、400和500。

如圖1所示，在一些實(shí)施例中，示例性圖像傳感器100包括：襯底102；多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c；紅外光敏器件106；多個(gè)濾色器108a、108b和108c；紅外帶通濾波器110；微透鏡層112；以及紅外濾波器層116。襯底102可以是半導(dǎo)體襯底。襯底102可以由單晶半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料形成。例如，襯底102是硅襯底。在一些實(shí)施例中，襯底102中可以包括碳、鍺、鎵、砷、氮、銦、磷等。

示例性圖像傳感器100可以由各個(gè)像素組成，并且每個(gè)像素都包括可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c以及紅外光敏器件106中的一個(gè)?？梢?jiàn)光光敏器件104a、104b和104c以及紅外光敏器件106可以感測(cè)輻射并且將輻射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在一些實(shí)施例中，示例性圖像傳感器100可以包括各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104b和各個(gè)可見(jiàn) 光光敏器件104c。在一些實(shí)施例中，圖像傳感器100還包括各個(gè)紅外光敏器件106?？梢?jiàn)光光敏器件104a、104b和104c以及紅外光敏器件106設(shè)置在襯底102中并且布置為陣列(未示出)?？梢?jiàn)光光敏器件104a、104b和104c的每一個(gè)都可以用于感測(cè)諸如紅光、藍(lán)光或綠光的一種可見(jiàn)光。例如，可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c分別用于感測(cè)諸如紅光、藍(lán)光和綠光的不同種類的可見(jiàn)光。在一些示例性實(shí)例中，可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c包括至少一個(gè)紅光光敏器件、至少一個(gè)藍(lán)光光敏器件和至少一個(gè)綠光光敏器件。此外，紅外光敏器件106用于感測(cè)紅外光。在一些實(shí)施例中，可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c以及紅外光敏器件106是光電二極管。

仍然參考圖1，在一些示例性實(shí)例中，濾色器108a、108b、108c分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c并且設(shè)置為覆蓋該多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。紅外帶通濾波器110對(duì)應(yīng)于紅外光敏器件106并且設(shè)置為覆蓋該紅外光敏器件。在一些實(shí)施例中，紅外帶通濾波器110可以包括具有小于1000埃的厚度的鈦膜。在一些實(shí)施例中，紅外帶通濾波器110包括等離子體結(jié)構(gòu)，并且等離子體結(jié)構(gòu)可以由金屬形成。

如圖1所示，分別對(duì)應(yīng)于可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c定位濾色器108a、108b和108c。在一些實(shí)施例中，圖像傳感器100可以包括各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104b、各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104c和各個(gè)紅外光敏器件106，從而使得可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c可以分別接收已經(jīng)由濾色器108a、108b和108c過(guò)濾的輻射，并且紅外光敏器件106可以接收已經(jīng)由紅外帶通濾波器110過(guò)濾的輻射。

在一些示例性實(shí)例中，濾色器108a是紅色濾色器，并且可見(jiàn)光光敏器件104a是用于接收由紅色濾色器過(guò)濾的輻射的紅光光敏器件。濾色器108b是藍(lán)色濾色器，并且可見(jiàn)光光敏器件104b是用于接收由藍(lán)色濾色器過(guò)濾的輻射的藍(lán)光光敏器件。濾色器108c是綠色濾色器，并且可見(jiàn)光光敏器件104c是用于接收由一些綠色濾色器過(guò)濾的輻射的綠光光敏器件，并且紅外光敏器件106接收由紅外帶通濾波器110過(guò)濾的輻射。

如圖1所示，示例性微透鏡層112設(shè)置在濾色器108a、108b和108c以及紅外帶通濾波器110上。在一些實(shí)例中，微透鏡層112包括各個(gè)微透 鏡，并且微透鏡的位置和面積分別對(duì)應(yīng)于濾色器108a、108b和108c的位置和面積。通過(guò)微透鏡聚集入射輻射，然后，相應(yīng)地集中在濾色器108a、108b和108c上。

在一些實(shí)施例中，設(shè)置紅外濾波器層116以覆蓋多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。如圖1所示，示例性紅外濾波器層116可以共形地設(shè)置在微透鏡層上，從而使得紅外濾波器層116的頂面輪廓呈圓形。在一些示例性的實(shí)例中，紅外濾波器層116的頂面輪廓基本上與微透鏡層112的頂面輪廓相同，并且微透鏡層112和紅外濾波器層116一起形成雙透鏡結(jié)構(gòu)。當(dāng)示例性紅外濾波器層116不共形地形成在微透鏡層上時(shí)，圖像傳感器100中還可以包括光導(dǎo)(如圖2至圖5中所示，在下面詳細(xì)的描述)。紅外濾波器層116可以由紅外截止濾光隔膜或IR截止濾光隔膜制成。在一些實(shí)施例中，只要允許波長(zhǎng)在400納米至800納米之間的光線透射，并且基本上抑制波長(zhǎng)在850納米至1300納米之間的光線透射，就不具體地限制紅外濾波器層116的材料。在一些實(shí)施例中，紅外濾波器116可以形成為包括一個(gè)或多個(gè)層的層疊結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，紅外濾波器層116可以從入射輻射中過(guò)濾掉紅外輻射，并且圖像傳感器100可以將沒(méi)有紅外輻射的入射輻射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)像素處的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或電信號(hào)，從而再現(xiàn)類似可視的圖像。因此，可以制造采用圖像傳感器100的圖像模塊(未示出)而沒(méi)有附加的紅外濾波器元件設(shè)置在圖像傳感器100上方。

在一些實(shí)施例中，紅外濾波器層116包括用于減少紅外反射的吸收性紅外濾波器結(jié)構(gòu)(未示出)。吸收性紅外濾波器結(jié)構(gòu)可以由諸如五氧化二磷(P₂O₅)和氧化銅(CuO)的吸收性材料形成。在一些實(shí)施例中，紅外濾波器層116包括反射性紅外濾波器結(jié)構(gòu)(未示出)。例如，反射性紅外濾波器結(jié)構(gòu)可以是多膜堆疊結(jié)構(gòu)，并且多膜堆疊結(jié)構(gòu)的膜在用于反射紅外輻射的紅外區(qū)域中具有不同的折射率。通過(guò)將紅外濾波器層116集成至圖像傳感器100中，可以省略附加的紅外濾波器元件。因此，紅外濾波器元件的玻璃襯底可以從采用圖像傳感器100的透鏡模塊(未示出)去除以減小透鏡模塊的厚度，從而有效地減薄圖像模塊。因此，可以在諸如薄的移動(dòng)電話的薄的電子器件中實(shí)施圖像模塊。

在各個(gè)實(shí)例中，如圖1所示，圖像傳感器100可選地包括抗反射涂(ARC)層120，其中，抗反射涂層120直接設(shè)置在多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和紅外光敏器件上。因此，抗反射涂層120位于襯底102與濾色器108a、108b和108c之間以及襯底102與紅外帶通濾波器110之間。通過(guò)抗反射涂層120，進(jìn)入可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c以及紅外光敏器件106的輻射的量增加。

仍然參考圖1，通過(guò)紅外濾波器層116和紅外帶通濾波器110，可以同時(shí)獲得純IR電信號(hào)和可見(jiàn)光電信號(hào)，以有利于夜間能見(jiàn)度和避免陽(yáng)光的干擾。因此，可以省略附加的紅外濾波器元件，并且可以從采用圖像傳感器100的透鏡模塊去除拿持紅外濾波器元件的玻璃襯底，以減小透鏡模塊的厚度，從而有效地減薄圖像模塊。因此，可以在諸如薄的移動(dòng)電話的薄的電子器件中實(shí)施圖像模塊。

圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的圖像傳感器的示意性截面圖，其中，用相同或相似的參考標(biāo)號(hào)表示與之前實(shí)施例的組件和部件相似的組件和部件。如圖2所示，在一些實(shí)施例中，示例性圖像傳感器200包括：襯底102；多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c；紅外光敏器件106；多個(gè)濾色器108a、108b和108c；紅外帶通濾波器110；微透鏡層112；紅外濾波器層116；光導(dǎo)114；以及透明層118。

參考圖2，除了設(shè)置在微透鏡層112上的紅外濾波器層116具有基本平坦的頂面之外，該實(shí)施例與之前的實(shí)施例基本相同，并且圖像傳感器200還包括光導(dǎo)114和透明層118。更具體地，在一些實(shí)施例中，如圖2所示，光導(dǎo)114設(shè)置在紅外光敏器件106與多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c之間。在一些實(shí)施例中，設(shè)置透明層118以覆蓋紅外光敏器件106。詳細(xì)地，參考圖2，該實(shí)施例的光導(dǎo)114插在紅外濾波器層116和透明層118之間。在一些其他實(shí)施例中，本發(fā)明的光導(dǎo)還可以向下延伸至抗反射涂(ARC)層120，從而使得光導(dǎo)還插在濾色器108c和紅外帶通濾波器110之間(未示出)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，只要材料可以提供具有比濾色器108a、108b和108c、紅外濾波器層116、紅外帶通濾波器110和透明層118的折射率小的折射率的示例性光導(dǎo)114，就不具體地限制示例性光 導(dǎo)114的材料。換言之，示例性光導(dǎo)114的折射率小于與之鄰近的元件的折射率。不具體地限制示例性的透明層118的材料，并且該材料可以是本領(lǐng)域任何常規(guī)的透明光刻膠。關(guān)于該實(shí)施例的細(xì)節(jié)類似于先前描述的實(shí)施例的細(xì)節(jié)，在此不再贅述。

圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的圖像傳感器的示意性截面圖，其中，用相同或相似的參考標(biāo)號(hào)表示與之前實(shí)施例的組件和部件相似的組件和部件。如圖3所示，在一些實(shí)施例中，示例性圖像傳感器300包括：襯底102；多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c；紅外光敏器件106；多個(gè)濾色器108a、108b和108c；紅外帶通濾波器110；微透鏡層112；紅外濾波器層116；以及光導(dǎo)114。

參考圖3，除了紅外濾波器層116設(shè)置在濾色器108a、108b和108c與微透鏡層112之間之外，該實(shí)施例與之前參考圖2的實(shí)施例基本相同，并且可以不采用透明層118。更具體地，在一些實(shí)施例中，如圖3所示，光導(dǎo)114設(shè)置在紅外光敏器件106和多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c之間。詳細(xì)地，參考圖3，該實(shí)施例的光導(dǎo)114插在紅外濾波器層116和紅外帶通濾波器110上的微透鏡層112的一部分之間，并且還位于濾色器108c和紅外帶通濾波器110之間。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，如上所述，只要材料可以提供具有比濾色器108a、108b、108c、紅外濾波器層116、紅外帶通濾波器110和透明層118的折射率小的折射率的示例性光導(dǎo)114，就不具體地限制示例性光導(dǎo)114的材料。換言之，示例性光導(dǎo)114的折射率小于與之鄰近的元件的折射率。關(guān)于該實(shí)施例的細(xì)節(jié)類似于先前描述的實(shí)施例的細(xì)節(jié)，在此不再贅述。

圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的圖像傳感器的示意性截面圖，其中，用相同或相似的參考標(biāo)號(hào)表示與之前實(shí)施例的組件和部件相似的組件和部件。如圖4所示，在一些實(shí)施例中，示例性圖像傳感器400包括：襯底102；多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c；紅外光敏器件106；多個(gè)濾色器108a、108b和108c；紅外帶通濾波器110；微透鏡層112；紅外濾波器層116；和光導(dǎo)114。

參考圖4，除了紅外濾波器層116設(shè)置在濾色器108a、108b和108c與可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c之間之外，該實(shí)施例與之前的參考圖3的實(shí)施例基本相同。更具體地，在一些實(shí)施例中，如圖4所示，光導(dǎo)114設(shè)置在紅外光敏器件106與多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c之間。詳細(xì)地，參考圖4，該實(shí)施例的光導(dǎo)114插在紅外濾波器層116和紅外帶通濾波器110之間，并且還在濾色器108c和紅外帶通濾波器110之間，并且還在濾色器108c和紅外帶通濾波器110上的微透鏡層112的一部分之間。根據(jù)本發(fā)明的一些方面，如上所述，只要材料可以提供具有比濾色器108a、108b和108c、紅外濾波器層116、紅外帶通濾波器110和透明層118的折射率小的折射率的示例性光導(dǎo)114，就不具體限制示例性光導(dǎo)114的材料。換言之，示例性光導(dǎo)114的折射率小于與之鄰近的元件的折射率。關(guān)于該實(shí)施例的細(xì)節(jié)類似于先前描述的實(shí)施例的細(xì)節(jié)，在此不再贅述。

圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的圖像傳感器的示意性截面圖，其中，用相同或相似的參考標(biāo)號(hào)表示與之前實(shí)施例的組件和部件相似的組件和部件。如圖5所示，在一些實(shí)施例中，示例性圖像傳感器400包括：襯底102；多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c；紅外光敏器件106；多個(gè)濾色器108a、108b和108c；紅外帶通濾波器110；微透鏡層112；紅外濾波器層116；光導(dǎo)114；和透明層118。

參考圖5，除了光導(dǎo)114不僅插在紅外濾波器層116和透明層118之間，而且在紅外濾波器層116之上和微透鏡層112的一部分下方延伸之外，該實(shí)施例與之前的參考圖2的實(shí)施例基本相同。更具體地，光導(dǎo)114可以設(shè)置在紅外帶通濾波器110和紅外帶通濾波器110上的微透鏡層112的一部分之間。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，如上所述，只要材料可以提供具有比濾色器108a、108b和108c、紅外濾波器層116、紅外帶通濾波器110和透明層118的折射率小的折射率的示例性光導(dǎo)114，就不具體地限制示例性光導(dǎo)114的材料。換言之，示例性光導(dǎo)114的折射率小于與之鄰近的元件的折射率。關(guān)于該實(shí)施例的細(xì)節(jié)類似于先前描述的實(shí)施例的細(xì)節(jié)，在此不再贅述。

圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造圖像傳感器的方法的流程圖。方法600開(kāi)始于步驟610，提供襯底102。在步驟620中，如圖1至圖5所示，各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c和至少一個(gè)紅外光敏器件106形成在襯底102中。襯底102可以由單晶半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料形成。例如，襯底102中可以包括硅、碳、鍺、鎵、砷、氮、銦、磷等。

在步驟630中，如圖1至圖5所示，紅外光敏器件106形成在襯底102中，其中，多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c以及紅外光敏器件106布置為陣列(未示出)?？梢?jiàn)光光敏器件104a、104b和104c以及紅外光敏器件106可以感測(cè)輻射并且將輻射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在一些實(shí)施例中，示例性圖像傳感器可以包括各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104b和各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104c。在一些實(shí)施例中，如圖1至圖5所示，圖像傳感器包括各個(gè)紅外光敏器件106。可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c的每一個(gè)都可以用于感測(cè)諸如紅光、藍(lán)光或綠光的一種可見(jiàn)光。例如，可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c分別用于感測(cè)諸如紅光、藍(lán)光和綠光的不同種類的可見(jiàn)光。在一些示例性實(shí)例中，可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c包括至少一個(gè)紅光光敏器件、至少一個(gè)藍(lán)光光敏器件和至少一個(gè)綠光光敏器件。此外，紅外光敏器件106用于感測(cè)紅外光。在一些實(shí)施例中，可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c以及紅外光敏器件106是光電二極管。

在步驟640中，如圖1至圖5所示，濾色器108a、108b和108c分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件并且設(shè)置為覆蓋該多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件，并且在步驟650中，紅外帶通濾波器110對(duì)應(yīng)于紅外光敏器件106并且設(shè)置為覆蓋該紅外光敏器件。在一些實(shí)施例中，紅外帶通濾波器110可以包括具有小于1000埃的厚度的鈦膜。在一些實(shí)施例中，紅外帶通濾波器110包括等離子體結(jié)構(gòu)，并且等離子體結(jié)構(gòu)可以由金屬形成。

在一些示例性實(shí)例中，如圖1至圖5所示，分別對(duì)應(yīng)于可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c來(lái)定位濾色器108a、108b和108c。在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器可以包括各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104a、各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104b、各個(gè)可見(jiàn)光光敏器件104c和各個(gè)紅外光敏器件106，從而 使得可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c可以分別接收已經(jīng)由濾色器108a、108b、108c過(guò)濾的輻射，并且紅外光敏器件106可以相應(yīng)地接收已經(jīng)由紅外帶通濾波器110過(guò)濾的輻射。

在一些示例性實(shí)例中，濾色器108a是紅色濾色器，并且可見(jiàn)光光敏器件104a是用于接收由紅色濾色器過(guò)濾的輻射的紅光光敏器件。濾色器108b是藍(lán)色濾色器，并且可見(jiàn)光光敏器件104b是用于接收由藍(lán)色濾色器過(guò)濾的輻射的藍(lán)光光敏器件。濾色器108c是綠色濾色器，并且可見(jiàn)光光敏器件104c是用于接收由一些綠色濾色器過(guò)濾的輻射的綠光光敏器件，并且紅外光敏器件106接收由紅外帶通濾波器110順序地過(guò)濾的輻射。

在步驟660中，如圖1至圖5所示，示例性微透鏡層112設(shè)置在濾色器108a、108b和108c以及紅外帶通濾波器110上。在一些實(shí)例中，微透鏡層包括各種微透鏡，并且微透鏡的位置和面積分別對(duì)應(yīng)于濾色器108a、108b和108c的位置和面積。通過(guò)微透鏡聚集入射輻射，并且然后，對(duì)應(yīng)地集中在濾色器108a、108b和108c上。

在步驟670中，設(shè)置紅外濾波器層116以覆蓋多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。在一些實(shí)施例中，如圖1所示，示例性紅外濾波器層116可以共形地設(shè)置在微透鏡層上，從而使得紅外濾波器層116的頂面輪廓呈圓形。在一些示例性的實(shí)例中，紅外濾波器層116的頂面輪廓與微透鏡層112的頂面輪廓基本相同，并且微透鏡層112和紅外濾波器層116一起形成雙透鏡結(jié)構(gòu)。當(dāng)示例性紅外濾波器層116不共形地設(shè)置在微透鏡層上時(shí)，圖像傳感器中還可以包括光導(dǎo)(如圖2至圖5中所示)。紅外濾波器層116可以由紅外截止濾光隔膜或IR截止濾光隔膜制成。在一些實(shí)施例中，只要允許波長(zhǎng)在400納米至800納米之間的光線透射，并且基本抑制波長(zhǎng)在850納米至1300納米之間的光線透射，就不具體地限制紅外濾波器層116的材料。在一些實(shí)施例中，紅外濾波器116可以形成為包括一個(gè)或多個(gè)層的層疊結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，紅外濾波器層116可以從入射輻射中過(guò)濾掉紅外輻射，并且圖像傳感器100可以將沒(méi)有紅外輻射的入射輻射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)像素處的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或電信號(hào)，從而再現(xiàn)類似可視的圖像。因此，可以制造采 用圖像傳感器的圖像模塊(未示出)，而沒(méi)有附加的紅外濾波器元件設(shè)置在圖像傳感器上方。

在一些實(shí)施例中，可以在步驟660之前執(zhí)行步驟670，從而獲得如圖1、圖2和圖5中所示的示例性圖像傳感器100、200和500。在一些實(shí)施例中，可以在步驟660之后執(zhí)行步驟670，從而獲得如圖3中所示的示例性圖像傳感器300。而且，在一些實(shí)施例中，可以在步驟620之前執(zhí)行步驟670，從而獲得如圖4中所示的示例性圖像傳感器400。

在一些實(shí)施例中，紅外濾波器層116包括用于減少紅外反射的吸收性紅外濾波器結(jié)構(gòu)(未示出)。吸收性紅外濾波器結(jié)構(gòu)可以由諸如五氧化二磷(P₂O₅)和氧化銅(CuO)的吸收性材料形成。在一些實(shí)施例中，紅外濾波器層116包括反射性紅外濾波器結(jié)構(gòu)(未示出)。例如，反射性紅外濾波器結(jié)構(gòu)可以是多膜堆疊結(jié)構(gòu)，并且多膜堆疊結(jié)構(gòu)的膜在用于反射紅外輻射的紅外區(qū)域中具有不同的折射率。通過(guò)將紅外濾波器層116集成至圖像傳感器100中，可以省略附加的紅外濾波器元件。因此，可以從采用圖像傳感器100的透鏡模塊(未示出)去除紅外濾波器元件的玻璃襯底，以減小透鏡模塊的厚度，從而有效地減薄圖像模塊。因此，可以在諸如薄的移動(dòng)電話的薄的電子器件中實(shí)施圖像模塊。

在各個(gè)實(shí)例中，如圖1至圖5所示，圖像傳感器可選地包括抗反射涂(ARC)層120，其中，抗反射涂層120直接設(shè)置在多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和紅外光敏器件上。因此，抗反射涂層120位于襯底102與濾色器108a、108b和108c之間以及還位于襯底102和紅外帶通濾波器110之間。通過(guò)抗反射涂層120，進(jìn)入可見(jiàn)光光敏器件104a、104b和104c以及紅外光敏器件106的輻射的量增加。

通過(guò)紅外濾波器層116和紅外帶通濾波器110，可以同時(shí)獲得純IR電信號(hào)和可見(jiàn)光電信號(hào)，以有利于夜間能見(jiàn)度和避免陽(yáng)光的干擾。因此，可以省略附加的紅外濾波器元件，并且可以從采用圖像傳感器100的透鏡模塊去除拿持紅外濾波器元件的玻璃襯底，以減小透鏡模塊的厚度，從而有效地減薄圖像模塊。因此，可以在諸如薄的移動(dòng)電話的薄的電子器件中實(shí)施圖像模塊。

在一些實(shí)施例中，紅外濾波器層116設(shè)置在微透鏡層112上并且具有基本平坦的頂面，并且在步驟670之后，光導(dǎo)114可以形成在紅外濾波器層上。這樣，如圖5所示，光導(dǎo)114設(shè)置在頂面上，并且鄰近紅外濾波器層116的側(cè)面。然后，如圖2至圖4所示，可以可選擇地去除紅外濾波器層116的頂面上的光導(dǎo)114，而保留鄰近紅外濾波器層116的側(cè)面的光導(dǎo)114。在一些其他實(shí)施例中，本發(fā)明的光導(dǎo)還可以向下延伸至抗反射涂(ARC)層120，從而使得光導(dǎo)還插在濾色器108c和紅外帶通濾波器110之間(未示出)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，只要材料可以提供具有比濾色器108a、108b、108c、紅外濾波器層116、紅外帶通濾波器110和透明層118的折射率小的折射率的示例性光導(dǎo)114，就不具體地限制示例性光導(dǎo)114的材料。換言之，示例性光導(dǎo)114的折射率小于與之鄰近的元件的折射率。

在一些實(shí)施例中，如圖2和圖5所示，在形成光導(dǎo)114之后，還可以形成透明層118以覆蓋紅外光敏器件，從而使得光導(dǎo)114插在紅外濾波器層116和透明層118之間。不具體地限制示例性的透明層118的材料，并且該材料可以是本領(lǐng)域的任何常規(guī)的透明光刻膠。

根據(jù)實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了一種圖像傳感器。圖像傳感器包括襯底、多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件、紅外光敏器件、多個(gè)濾色器、紅外帶通濾波器、微透鏡層和紅外濾波器層。多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和紅外光敏器件設(shè)置在襯底中，其中，多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和紅外光敏器件布置為陣列。分別設(shè)置多個(gè)濾色器以覆蓋多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。此外，設(shè)置紅外帶通濾波器以覆蓋紅外光敏器件。此外，微透鏡層設(shè)置在多個(gè)濾色器和紅外帶通濾波器上。設(shè)置紅外濾波器層以覆蓋多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。

根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了一種用于制造圖像傳感器的方法。在該方法中，多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和紅外光敏器件形成在襯底中，其中，多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和紅外光敏器件布置為陣列，并且形成每一個(gè)可見(jiàn)光光敏器件以感測(cè)紅外光和一種可見(jiàn)光。形成多個(gè)濾色器以分別覆蓋多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。此外，形成紅外帶通濾波器以覆蓋紅外光敏器件。此外，在多個(gè)濾色器和紅外帶通濾波器上形成微透鏡層。形成紅外濾波器層以覆蓋多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。

根據(jù)又一實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了一種圖像傳感器。圖像傳感器包括襯底、多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件、紅外光敏器件、多個(gè)濾色器、紅外帶通濾波器、微透鏡層、紅外濾波器層、透明層、光導(dǎo)。多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和紅外光敏器件設(shè)置在襯底中，其中，多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和紅外光敏器件布置為陣列。分別設(shè)置多個(gè)濾色器以覆蓋多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。設(shè)置紅外帶通濾波器以覆蓋紅外光敏器件。此外，微透鏡層設(shè)置在多個(gè)濾色器和紅外帶通濾波器上。此外，設(shè)置紅外濾波器層以覆蓋多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。設(shè)置透明層以覆蓋紅外光敏器件。光導(dǎo)設(shè)置在紅外濾波器層和透明層之間，其中，光導(dǎo)的折射率小于紅外濾波器層和透明層的折射率。圖像傳感器還包括抗反射涂(ARC)層，其中，抗反射涂層直接位于多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和紅外光敏器件上。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種圖像傳感器，包括：襯底；多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件，設(shè)置在所述襯底中；紅外光敏器件，設(shè)置在所述襯底中，其中，所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和所述紅外光敏器件布置為陣列；多個(gè)濾色器，分別設(shè)置為覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；紅外帶通濾波器，設(shè)置為覆蓋所述紅外光敏器件；微透鏡層，設(shè)置在所述多個(gè)濾色器和所述紅外帶通濾波器上；以及紅外濾波器層，設(shè)置為覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述紅外濾波器層共形地設(shè)置在所述微透鏡層上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述紅外濾波器層設(shè)置在所述微透鏡層上并且具有基本平坦的頂面。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖像傳感器還包括：光導(dǎo)，設(shè)置在所述紅外光敏器件和所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件之間。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述光導(dǎo)具有比所述濾色器和所述紅外帶通濾波器小的折射率。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述紅外濾波器層設(shè)置在所述多個(gè)濾色器和所述微透鏡層之間。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述紅外濾波器層設(shè)置在所述多個(gè)濾色器和所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件之間。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖像傳感器還包括：抗反射涂層，直接設(shè)置在所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和所述紅外光敏器件上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖像傳感器還包括：透明層，對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述紅外光敏器件上方。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖像傳感器還包括：光導(dǎo)，設(shè)置在所述紅外光敏器件和所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件之間，其中，所述光導(dǎo)具有比所述濾色器和所述透明層小的折射率。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種用于制造圖像傳感器的方法，包括：提供襯底；在所述襯底中形成多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；在所述襯底中形成紅外光敏器件，其中，所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和所述紅外光敏器件布置為陣列；形成多個(gè)濾色器以分別覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；形成紅外帶通濾波器以覆蓋所述紅外光敏器件；在所述多個(gè)濾色器和所述紅外帶通濾波器上形成微透鏡層；以及形成紅外濾波器層以覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述紅外濾波器層共形地形成在所述微透鏡層上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述紅外濾波器層設(shè)置在所述微透鏡層上并且具有基本平坦的頂面。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在形成所述紅外濾波器層之后，方法還包括：在所述紅外光敏器件和所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件之間形成光導(dǎo)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述光導(dǎo)具有比所述濾色器和所述紅外帶通濾波器小的折射率。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，在形成所述多個(gè)濾色器之前，形成所述紅外濾波器層。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，在形成所述多個(gè)濾色器之后并且在形成所述微透鏡層之前，形成所述紅外濾波器層。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，方法還包括：在所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和所述紅外光敏器件上直接形成抗反射涂層。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種圖像傳感器，包括：襯底；多個(gè)可見(jiàn)光 光敏器件，設(shè)置在所述襯底中；紅外光敏器件，設(shè)置在所述襯底中，其中，所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和所述紅外光敏器件布置為陣列；多個(gè)濾色器，分別設(shè)置為覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；紅外帶通濾波器，設(shè)置為覆蓋所述紅外光敏器件；微透鏡層，設(shè)置在所述多個(gè)濾色器和所述紅外帶通濾波器上；紅外濾波器層，設(shè)置為覆蓋所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件；透明層，設(shè)置為覆蓋所述紅外光敏器件；以及光導(dǎo)，設(shè)置在所述紅外濾波器層和所述透明層之間，其中，所述光導(dǎo)具有比所述紅外濾波器層和所述透明層小的折射率。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖像傳感器還包括：抗反射涂層，直接位于所述多個(gè)可見(jiàn)光光敏器件和所述紅外光敏器件上。