圖像感測裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光電子元件(Optoelectronic device);特別涉及一種圖像感測裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，具有圖像感測裝置能夠用以拍攝圖像的電子消費產(chǎn)品諸如數(shù)碼相機、數(shù)碼圖像紀(jì)錄器以及手機等逐漸普及化，因此圖像感測裝置的需求也與日倶增。圖像感測裝置是可接收一光學(xué)信號并且將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換成電子信號。在處理上述電子信號之后，便可產(chǎn)生一數(shù)碼圖像。一般來說，圖像感測裝置可分為二種類型:電荷耦合器件(charge-coupled device, CCD)以及互補式金氧半導(dǎo)體(complementary metal oxidesemiconductor, CMOS)裝置。
[0003]圖1A表示一傳統(tǒng)CMOS圖像感測裝置10的剖視圖。圖像感測裝置10通常包括形成于一硅基板100內(nèi)的一像素陣列，其中像素陣列中的每一像素包括一光電轉(zhuǎn)換單元102，例如為光電二極管(photod1de)，用以產(chǎn)生對應(yīng)照射于其上的光強度的一電子信號。此處，僅以像素陣列中的四個像素100a、100b、100c以及100d進行表示。當(dāng)一光線聚焦于該像素陣列中的光電轉(zhuǎn)換單元102時，這些電子信號可用以顯示一對應(yīng)的數(shù)碼圖像。一微透鏡陣列106設(shè)置于像素陣列上方，用以將光線聚焦于光電轉(zhuǎn)換單元102上。此外，一彩色濾光片陣列104設(shè)置于像素陣列與微透鏡陣列106之間，可允許像素100a-100d收集特定波長的光線。
[0004]圖1B表示一傳統(tǒng)圖像感測系統(tǒng)的剖視圖，該傳統(tǒng)圖像感測系統(tǒng)包括一圖像感測裝置10(如圖1A所示)以及設(shè)置于圖像感測裝置10上方的一透鏡模塊12。在入射光通過透鏡模塊12之后，光會擴展成一較寬的角度，如圖1B中的箭頭所示。因此，位于周邊的微透鏡陣列106的光入射角度(亦即主光線角度(chief ray angle，CRA)通常大于位于中心的微透鏡陣列106的光入射角度。如此一來，位于周邊的微透鏡陣列106的聚焦深度會短于位于中心的微透鏡陣列106的聚焦深度，使得照射于每一光電轉(zhuǎn)換單元102上的光強度減弱。上述光強度的減弱不僅會增加像素100a-100d之間的串音干擾(cross-talk)，亦會降低圖像感測裝置10的信號噪聲比(signal to noise rat1, SNR)及光敏性(photosensitivity)。因此，有必要開發(fā)一種新的圖像感測裝置，其能夠增加像素的量子效率(quantum efficiency)以及降低像素之間的串音干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明一實施例提供一種圖像感測裝置，包括一基板，基板包括一具有多個像素的像素陣列，以及一導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，導(dǎo)光結(jié)構(gòu)設(shè)置于基板上，且形成有多個導(dǎo)光管以及圍繞該些導(dǎo)光管的多個反光部，其中導(dǎo)光管對齊于像素陣列中的像素。
[0006]本發(fā)明另一實施例提供一種圖像感測裝置的制造方法，包括提供一基板，其中基板包括一具有多個像素的像素陣列，接著形成一感光層于基板上，接著對感光層進行一曝光工藝，使得感光層形成多個導(dǎo)光管以及多個反光部，其中導(dǎo)光管對齊于該像素陣列中的像素。
[0007]為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例并配合說明書附圖做詳細說明。
【附圖說明】
[0008]圖1A表示一傳統(tǒng)圖像感測裝置的剖視圖。
[0009]圖1B表示一傳統(tǒng)圖像感測裝置與透鏡模塊耦合的剖視圖。
[0010]圖2A表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖像感測裝置的剖視圖。
[0011]圖2B表示圖2A中的圖像感測裝置的上視圖。
[0012]圖3A至圖3C表示根據(jù)本發(fā)明一實施例中制造圖2A中圖像感測裝置的方法剖視圖。
[0013]圖4表示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的圖像感測裝置的剖視圖。
[0014]圖5表示通過模具塑型一感光層以形成圖4中的圖像感測裝置的剖視圖。
[0015]圖6表示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的圖像感測裝置的剖視圖。
[0016]圖7表示通過模具塑型一感光層以形成圖6中的圖像感測裝置的剖視圖。
[0017]附圖標(biāo)記說明:
[0018]10?圖像感測裝置；
[0019]12?透鏡模塊；
[0020]20、20’、20”?圖像感測裝置；
[0021]100 ?基板；
[0022]100a、100b、100c、lOOd ?像素；
[0023]102?光電轉(zhuǎn)換單元；
[0024]104?彩色濾光片陣列；
[0025]106?微透鏡陣列；
[0026]200 ?基板；
[0027]200a、200b、200c、200d ?像素；
[0028]202?光電轉(zhuǎn)換單元；
[0029]204?彩色濾光片陣列；
[0030]206?微透鏡陣列；
[0031]208?導(dǎo)光結(jié)構(gòu)；
[0032]208a?導(dǎo)光管；
[0033]208b?反光部；
[0034]210?灰階掩模；
[0035]212 ?模具；
[0036]214 ?模具；
[0037]L?光線；
[0038]P?感光層；
[0039]S1?光入射面；
[0040]S2?光入射面；
[0041]S3?光入射面。
【具體實施方式】
[0042]以下說明本發(fā)明的實施例。此對其進行說明目的在于提供本發(fā)明的總體概念而并非用以局限本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
[0043]圖2A表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖像感測裝置的剖視圖。圖像感測裝置20包括一基板200，基板200包括一像素陣列。為了簡化附圖及說明，圖2A中僅表示出像素陣列中的四個像素200a、200b、200c以及200d。于本實施例中，基板200可為一硅塊材(bulk)基板或者其他半導(dǎo)體基板，包括娃、鍺、碳或上述的組合。另外，像素200a-200d各自包括有一光電轉(zhuǎn)換單元(photoelectric convers1n unit) 202，例如光電二極管，用以接收特定波長的光線并且產(chǎn)生對應(yīng)照射于上的光強度的一電子信號。
[0044]如圖2A所示，一彩色濾光片陣列204設(shè)置于基板200上，一微透鏡陣列206設(shè)置于彩色濾光片陣列204上。于本實施例中，彩色濾光片陣列204包括對應(yīng)于像素200a-200d的多個紅色、綠色及藍色濾光片，可使得像素200a-200收集特定波長的光線。微透鏡陣列206包括對齊于像素陣列中的像素200a-200d的多個微透鏡，可將光線聚焦于光電轉(zhuǎn)換單元 202。
[0045]一導(dǎo)光結(jié)構(gòu)208設(shè)置于基板200及彩色濾光片陣列204上方的微透鏡陣列206上，且導(dǎo)光結(jié)構(gòu)208形成有相對于基板200的一平整的光入射面S1，并包括多個導(dǎo)光管208a以及多個反光部208b，其中該些導(dǎo)光管208a分別對齊于像素陣列中的像素200a-200d且由該些反光部208b所圍繞(第2A及2B圖)。于本實施例中，當(dāng)光線L進入導(dǎo)光結(jié)構(gòu)208時，導(dǎo)光管208a可允許光線L于其中傳導(dǎo)，且反光部208b可使得光線L于導(dǎo)光管208a中發(fā)生全反射(total internal reflect1n)，如圖2A中的箭頭所示。如此一來，光線L可由導(dǎo)光管208a導(dǎo)引并且垂直地射向微透鏡陣列206的上表面，使得該些準(zhǔn)直過的光線聚焦于像素200a-200d中的每一光電轉(zhuǎn)換單元202。
[0046]通過導(dǎo)光結(jié)構(gòu)208的該些導(dǎo)光管208a及反光部208b，可有效地準(zhǔn)直并且導(dǎo)引光線L于微透鏡陣列206上，使得聚焦于光電轉(zhuǎn)換單元202上的光線的光強度提升。因此，可改善像素200a_200d的量子效率(quantum efficiency)以及減少像素200a_200d之間的串音干擾(cross-talk)。
[0047]圖3A