本發(fā)明主要關(guān)于一種圖像傳感器，特別涉及一種于濾光單元上具有柵格結(jié)構(gòu)的圖像傳感器。

背景技術(shù)：

一般而言，數(shù)字相機利用了圖像傳感器來感測光線以及產(chǎn)生一圖像信號，且依據(jù)圖像信號產(chǎn)生數(shù)字相機所拍攝的畫面。

隨者數(shù)字相機的發(fā)展，對于圖像信號的品質(zhì)具有越來越高的要求。使用了背照式(bsi,backsideillumination)技術(shù)的圖像傳感器可具有光導(dǎo)管結(jié)構(gòu)以引導(dǎo)光線照射至光電二極管。上述背照式圖像傳感器具有較高的光敏度以及圖像品質(zhì)。

雖然目前的圖像傳感器符合了其使用的目的，但尚未滿足許多其他方面的要求。因此，需要提供圖像傳感器的改進(jìn)方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開提供了一種圖像傳感器，改進(jìn)了圖像傳感器所產(chǎn)生的圖像信號的品質(zhì)。

本公開提供了一種圖像傳感器，包括一感測層、多個濾光單元、以及一格狀結(jié)構(gòu)。濾光單元設(shè)置于感測層上。柵格結(jié)構(gòu)設(shè)置于濾光單元上，且包括多個柵格部。柵格部形成多個柵格群，且每一柵格群相互分離。

于一些實施例中，每一柵格群包括至少25個柵格部。

于一些實施例中，圖像傳感器還包括一格狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置于感測層上，且環(huán)繞每一濾光單元。每一柵格群對齊于濾光單元中的一者。柵格結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于濾光單元上的一基底層，且柵格部設(shè)置于基底層上。

于一些實施例中，圖像傳感器還包括對齊于濾光單元的多個微透鏡?；讓釉O(shè)置于微透鏡上。

于一些實施例中，濾光單元包括一第一濾光單元，且柵格群包括設(shè)置 于第一濾光單元上的一第一柵格群，其中第一濾光單元與第一柵格群包括相同的材質(zhì)。

于一些實施例中，濾光單元包括一第二濾光單元，且柵格群還包括設(shè)置于第二濾光單元上的一第二柵格群，其中第二濾光單元與第二柵格群包括相同的材質(zhì)。

于一些實施例中，第二濾光單元與第二柵格群的材質(zhì)不同于第一濾光單元與第一柵格群的材質(zhì)。

綜上所述，通過圖像傳感器的柵格結(jié)構(gòu)，減少了呈現(xiàn)于圖像傳感器所產(chǎn)生的圖像中的鬼影發(fā)生的幾率，且降低了圖像傳感器的光交連，進(jìn)而增進(jìn)了圖像傳感器的圖像品質(zhì)。

附圖說明

圖1為根據(jù)本公開的一些實施例中的一圖像傳感器的示意圖。

圖2為根據(jù)本公開的一些實施例中的一柵格結(jié)構(gòu)的仰視圖。

圖3為根據(jù)本公開的一些實施例中的柵格結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖4為根據(jù)本公開的一些實施例中的柵格結(jié)構(gòu)的部分的仰視圖。

圖5為根據(jù)本公開的一些實施例中的一圖像傳感器的示意圖。

圖6為為根據(jù)本公開的一些實施例中的一圖像傳感器的示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

圖像傳感器1

感測層10

基材11

感測單元111

抗反射層12

介電層13

遮蔽元件14

濾光單元20、20a、20b、20c

微透鏡30

格狀結(jié)構(gòu)40

柵格結(jié)構(gòu)50

基底層51

柵格區(qū)域511

格狀區(qū)域512

柵格部52、52a、52b、52c

底部521

底部522

傾斜面523

柵格群g1、g1a、g1b、g1c

高度h1

參考平面p1

不同的寬度w1

具體實施方式

以下的說明提供了許多不同的實施例、或是例子，用來實施本發(fā)明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，僅用來精簡的表達(dá)本發(fā)明，其僅作為例子，而并非用以限制本發(fā)明。例如，第一特征在一第二特征上或上方的結(jié)構(gòu)的描述包括了第一和第二特征之間直接接觸，或是以另一特征設(shè)置于第一和第二特征之間，以致于第一和第二特征并不是直接接觸。

再者，本說明書于不同的例子中沿用了相同的元件標(biāo)號及/或文字。前述的沿用僅為了簡化以及明確，并不表示于不同的實施例以及設(shè)定之間必定有關(guān)聯(lián)。此外，附圖中的形狀、尺寸、以及厚度可能為了清楚對其進(jìn)行說明目的而未依照比例繪制或是被簡化，僅提供對其進(jìn)行說明用。

圖1為根據(jù)本公開的一些實施例中的一圖像傳感器1的示意圖。圖2為根據(jù)本公開的一些實施例中的一柵格結(jié)構(gòu)(gratingstructure)50的仰視圖。圖像傳感器1用以擷取一圖像。圖像傳感器1可運用于例如數(shù)字相機等圖像設(shè)備。于一些實施例中，圖像傳感器1為互補式金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos，complementarymetal-oxide-semiconductor)傳感器。于一些實施例中，圖像傳感器1為一前照式(fsi，frontsideillumination)、背照式(bsi，backsideillumination)cmos傳感器、或是其他適合的傳感器。

圖像傳感器1包括一感測層10、多個濾光單元20、多個微透鏡30、一格狀結(jié)構(gòu)40、以及一柵格結(jié)構(gòu)50。感測層10沿一參考平面p1延伸。感測層10用以檢測入射光以及根據(jù)照射于感測層10的光線產(chǎn)生一圖像信號。

感測層10可包括所有下列的元件，但只要能達(dá)到感測層10的使用目的，可不需要包括所有下列的元件。感測層10包括一基材11、一抗反射層12、一介電層13、以及一遮蔽元件14。于一些實施例中，感測層10還包括其他光學(xué)層(圖未示)。

感測層10還包括設(shè)置于基材11內(nèi)的感測單元111。感測單元111排列于參考平面p1上的一感測陣列。于一些實施例中，感測單元111為光二極管(photodiode)。每一感測單元111用以感測光線且根據(jù)照射于其上的光線的強度產(chǎn)生強度信號。上述圖像信號依據(jù)強度信號而形成。

抗反射層12設(shè)置于基材11上，且平行于參考平面p1延伸?？狗瓷鋵?2用以降低照射于感測單元111的光線的反射。于一些實施例中，抗反射層12平行于感測層10?？狗瓷鋵?2可為一高介電薄膜(high-kfilm)。

介電層13設(shè)置于抗反射層12上，且平行于參考平面p1延伸。于一些實施例中，介電層13為一低介電(low-k)介電層13。遮蔽元件14埋入介電層13內(nèi)。遮蔽元件14用以阻擋光線以降低圖像傳感器1的交連效應(yīng)(crosstalkeffect)。

濾光單元20設(shè)置于感測層10的介電層13上。濾光單元20排列于平行于參考平面p1的一平面上的一濾光陣列。每一濾光單元20設(shè)置于感測單元111中的一者之上。

每一濾光單元20可允許于一預(yù)定范圍內(nèi)的波長的光線通過。于一些實施例中，濾光單元20為彩色濾光單元。濾光單元20包括多個紅色的濾光單元20a、多個綠色的濾光單元20b以及多個藍(lán)色的濾光單元20c。紅色的濾光單元20a、綠色的濾光單元20b以及藍(lán)色的濾光單元20c交錯排列于濾光陣列。

紅色的濾光單元20a允許波長為620nm至750nm(紅光)的范圍內(nèi)的光線通過至感測單元111。綠色的濾光單元20b允許波長為495nm至570nm(綠光)的范圍內(nèi)的光線通過至感測單元111。藍(lán)色的濾光單元20c允許波長為425nm至495nm(藍(lán)光)的范圍內(nèi)的光線通過至感測單元111。

微透鏡30對齊于濾光單元20。每一微透鏡30設(shè)置于濾光單元20中的一者上。微透鏡30排列于平行于參考平面p1的平面上的一微透鏡陣列。微透鏡30用以將光線聚焦于感測單元111。

格狀結(jié)構(gòu)40連接且環(huán)繞于每一濾光單元20。此外，格狀結(jié)構(gòu)40設(shè)置于感測層10上，且平行于參考平面p1。格狀結(jié)構(gòu)40用以反射于濾光單元20內(nèi)的光線至感測單元111。

于一些實施例中，格狀結(jié)構(gòu)40的折射率小于濾光單元20的折射率，且因此濾光單元20以及格狀結(jié)構(gòu)40形成光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，用以引導(dǎo)光線至感測單元111。于一些實施例中，格狀結(jié)構(gòu)40的折射率約為1.2至1.5的范圍之間。濾光單元20的折射率約為1.7至3.2的范圍之間。

柵格結(jié)構(gòu)50設(shè)置于濾光單元20上。柵格結(jié)構(gòu)50大致平行于參考平面p1延伸。于此實施例中，柵格結(jié)構(gòu)50設(shè)置于微透鏡30上。柵格結(jié)構(gòu)50為透光的(transparent)。柵格結(jié)構(gòu)50用以提供抗反射功能，且減少圖像傳感器1所產(chǎn)生的圖像中出現(xiàn)鬼影現(xiàn)象(flarephenomenon)的幾率。

于一些實施例中，柵格結(jié)構(gòu)50提供抗反射功能。為了增強抗反射功能的技術(shù)效果，柵格結(jié)構(gòu)50的折射率于空氣和微透鏡30的折射率之間。柵格結(jié)構(gòu)50由sio2等無機材質(zhì)所制成，因此柵格結(jié)構(gòu)50亦提供了針對圖像傳感器1的感測層10的防水功能。

柵格結(jié)構(gòu)50包括一基底層51以及多個柵格部52?；讓?1設(shè)置于濾光單元20之上。于此實施例中，基底層51設(shè)置于微透鏡30上。

柵格部52設(shè)置于基底層51上且位于濾光單元20的上方。于一些實施例中，柵格部52沿平行于感測層10或參考平面p1的一平面延伸。柵格部52用以減少于圖像傳感器1所產(chǎn)生的圖像上出現(xiàn)鬼影的幾率。

如圖1和圖2所示，于一些實施例中，基底層51包括多個柵格區(qū)域511以及一格狀區(qū)域512。柵格區(qū)域511位于濾光單元20上方。格狀區(qū)域512環(huán)繞每一柵格區(qū)域511，且位于格狀結(jié)構(gòu)40上方。柵格部52位于柵格區(qū)域511上，而于一些實施例中，柵格部52并不位于格狀區(qū)域512上。

由于柵格部52并不位于格狀區(qū)域512上，因此格狀區(qū)域512具有一平坦頂面，且因此部分的光線可以被格狀區(qū)域512所反射。因此，光線經(jīng)由格狀區(qū)域512進(jìn)入格狀結(jié)構(gòu)40或是濾光單元20的量減少，降低了圖像傳 感器1的光交連(opticalcrosstalk)，進(jìn)而使得圖像傳感器1的圖像品質(zhì)得以提升。

如圖1及圖2所示，于一些實施例中，柵格部52形成多個相互分離的柵格群g1。每一柵格群g1對齊于濾光單元20中的一者。每一柵格群g1位于柵格區(qū)域511以及濾光單元20之上。換句話說，位于柵格區(qū)域511中的一者上的部分柵格部52形成了一個柵格群g1。柵格部52排列于柵格群g1內(nèi)的一柵格陣列。

于一些實施例中，柵格部52排列于一nxn矩陣，且n為大于4的正整數(shù)。于此實施例中，如第1、2圖所示，柵格部52排列于5x5矩陣。于一些實施例中，柵格部52排列于6x6矩陣、7x7矩陣、8x8矩陣、或是9x9矩陣。于一些實施例中，于一個柵格群g1內(nèi)的多個柵格部52的數(shù)目約為25至225的范圍之間。于一些實施例中，每一柵格群g1包括至少25個柵格部。

再者，于一些實施例中，于不同柵格群g1內(nèi)的柵格部52為相同的。于一些實施例中，于不同柵格群g1內(nèi)的柵格部52為不同的。

圖3為根據(jù)本公開的一些實施例中的柵格結(jié)構(gòu)50的剖視圖。圖4為根據(jù)本公開的一些實施例中的柵格結(jié)構(gòu)50的部分的仰視圖。于此實施例中，于一個柵格群g1內(nèi)的柵格部52隨機排列。

柵格部52可為角錐、截角錐、圓錐或是截圓錐。于一些實施例中，于一個柵格群g1內(nèi)的柵格部52的形狀為相同或大致相同的(如第1、2圖所示)。于一些實施例中，于一個柵格群g1內(nèi)的部分或是全部的柵格部52的形狀為不同的(如第3、4圖所示)。

柵格部52具有相對于格狀區(qū)域512的高度h1以及不同的寬度(variouswidths)w1。不同的寬度w1于平行于基底層51的方向上被測量。每一柵格部52的寬高比(aspectratio，寬度：高度)為1：4至1：20的范圍之間。于一些實施例中，柵格部52的寬高比大于1：4，且柵格部52的寬高比小于1：20。于一些實施例中，于同一個柵格群g1中部分或是全部的柵格部52的寬高比為不同的。于一些實施例中，于同一個柵格群g1中的柵格部52的寬高比為相同或是大致相同的。

于一些實施例中，于同一個柵格群g1中的柵格部52的高度h1為相 同或是大致相同的(如圖1所示)。于一些實施例中，于同一個柵格群g1中的部分或是全部的柵格部52的高度h1為不同的(如圖3所示)。

柵格部52包括一底面521以及一頂面522。底面521靠近濾光單元20(如圖1所示)，且連接于基底層51。頂面522遠(yuǎn)離基底層51(或是濾光單元20)。不同的寬度w1由底面521至頂面522逐漸遞減。

于一些實施例中，頂面522為平坦的平面或是點狀。于一些實施例中，于同一個柵格群g1中的底面521的寬度w1為相同或是大致相同(如圖1所示)。于一些實施例中，于同一個柵格群g1中部分或是全部的底面521的寬度w1為不同的(如圖4所示)。

于一些實施例中，底面521為圓形或是橢圓形(如圖4所示)。于一些實施例中，底面521為多邊形、矩形、或是方形。于一些實施例中，于同一個柵格群g1中的底面521的形狀為相同或是大致相同的(如圖2所示)。于一些實施例中，于同一個柵格群g1中的部分或是全部的底面521的形狀為不同的(如圖4所示)。

再者，于一些實施例中，于同一個柵格群g1中的底面521的面積相同或是大致相同(如圖2所示)。于一些實施例中，于同一個柵格群g1中的部分或是全部的底面521的面積為不同的(如圖4所示)。

柵格部52還包括一傾斜面523。傾斜面523相對于基底層51傾斜。于一些實施例中，于同一個柵格群g1中的柵格部52的斜率為相同或大致相同(如圖1所示)。于一些實施例中，于同一個柵格群g1中的部分或是全部的柵格部52的斜率為不同的(如圖3所示)。

圖5為根據(jù)本公開的一些實施例中的一圖像傳感器1的示意圖。于一些實施例中，并沒有微透鏡30位于濾光單元20與柵格結(jié)構(gòu)50之間。于一些實施例中，微透鏡30并不存在于基底層51之中?；讓?1接觸濾光單元20以及格狀結(jié)構(gòu)40。

由于柵格部52并不位于格狀區(qū)域512，因此格狀區(qū)域512為一平坦的頂面，且部分的光線可經(jīng)由格狀區(qū)域512反射，進(jìn)而減少了光線經(jīng)由格狀區(qū)域512進(jìn)入格狀結(jié)構(gòu)40或是濾光單元20。再者，柵格結(jié)構(gòu)50可被使用來聚集光線至濾光單元20。因此，可省略微透鏡30。由于省略了微透鏡30，因此降低了圖像傳感器1的制作成本。

圖6為根據(jù)本公開的一些實施例中的一圖像傳感器1的示意圖。于一些實施例中，并沒有微透鏡30位于濾光單元20以及柵格結(jié)構(gòu)50之間。柵格結(jié)構(gòu)50并不包括連接于每一柵格部52的基底層51。

柵格部52包括柵格部52a、柵格部52b、以及柵格部52c。柵格部52a形成多個柵格群g1a。柵格部52b形成多個柵格群g1b、柵格部52c形成多個柵格群g1c。柵格部52a設(shè)置于濾光單元20a上方或是直接接觸濾光單元20a。柵格部52b設(shè)置于濾光單元20b上方或是直接接觸濾光單元20b。柵格部52c設(shè)置于濾光單元20c上方或是直接接觸濾光單元20c。

于一些實施例中，并沒有任何的柵格部52設(shè)置于格狀結(jié)構(gòu)40上。柵格部52a、52b、52c相互間隔。濾光單元20a與柵格部52a包括相同的材質(zhì)，并且一體成形。濾光單元20b與柵格部52b包括相同的材質(zhì)，并且一體成形。濾光單元20c與柵格部52c包括相同的材質(zhì)，并且一體成形。

再者，于一些實施例中，濾光單元20a與柵格部52a的材質(zhì)不同于濾光單元20b與柵格部52b的材質(zhì)，且不同于濾光單元20c與柵格部52c的材質(zhì)。濾光單元20b的材質(zhì)柵格部52b不同于濾光單元20c與柵格部52c的材質(zhì)。

綜上所述，通過圖像傳感器的柵格結(jié)構(gòu)，漸少了呈現(xiàn)于圖像傳感器所產(chǎn)生的圖像中的鬼影發(fā)生的幾率，且降低了圖像傳感器的光交連，進(jìn)而增進(jìn)了圖像傳感器的圖像品質(zhì)。

上述已公開的特征能以任何適當(dāng)方式與一或多個已公開的實施例相互組合、修飾、置換或轉(zhuǎn)用，并不限定于特定的實施例。

本發(fā)明雖以各種實施例公開如上，然而其僅為范例參考而非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟習(xí)此項技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的變動與潤飾。因此上述實施例并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。