[发明专利]具有全局分离的色带的图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电子彩色图像传感器，尤其涉及用于制造小型摄影装置或照相机(例如，可以将其结合到移动电话当中)的非常小的传感器。

背景技术

我们希望能够尽可能以成本最为低廉的工艺制造整个照相机，同时又能满足不断提高的分辨率、比色质量和紧凑性要求。

可以通过下述方式制造彩色图像传感器：对硅晶片的正面进行各种操作，例如，设置掩模、杂质注入、具有各种成分的临时层或定型层的淀积、对这些层的蚀刻、热处理等；采用这些操作界定感光点矩阵和用于处理与这些点相关的电信号的电路；之后，在所述硅晶片的正面上淀积滤色器层，对它们进行单独蚀刻，以界定矩阵图案；所述矩阵包括处于行和列中的、针对传感器的每一像素的、由三个或优选四个不同颜色的滤色器构成的组。每一基本滤光器位于相应的感光区之上，用于接收单一颜色的光。位于紧邻的感光区上的紧密相邻的滤光器具有不同的颜色。因此，每一像素理论上包括位于界定像素的四个相邻感光区上的四个滤色器(通常两个为绿色，一个为红色，一个为蓝色)。

由于分辨率高的缘故，相邻区域相互靠得非常近，因而存在相当的产生光串扰的风险，所述光串扰或者是由于以某一感光区为目标的某些光落在了相邻区域上导致的，或者是由于某一感光区内的一些光生电子实际上被相邻的区域俘获所导致的。当然，其给空间分辨率造成了一定的损失，其主要影响具有高空间频率的图像景物。但是，最重要的是，在涉及到比色法时，相邻区域之间的这一光串扰现象被证明是非常关键的：即使只具有低空间频率的图像区域(例如，具有均匀的红色的图像区域)也有可能受到影响——由于对应于其他颜色的相邻像素系统地探测到并非以其为目标的电子，因而颜色品质受到了系统地降低。由均匀红色区域产生的电子图像不再是红色，而是包括绿色和蓝色成分。

这一导致了比色法的劣化的光串扰在CMOS技术中尤为敏感，因为在该技术中，串扰源自位于滤色器和感光区之间的层的大高度(几微米)。

在彩色图像传感器中还存在其他比色法问题，尤其是网纹干扰问题，该问题是由所执行的内插处理导致的，执行该处理的目的在于向某些像素提供第一颜色的亮度值，所述像素并不对应于这一颜色，但是其位于显示该颜色的两个像素之间。

在专利FRA2829289中公开了一种具有减薄的衬底的结构，由此降低比色质量缺陷问题。

发明内容

本发明提出了一种改进比色法的方式，其既适用于常规结构，也适用于减薄衬底的结构，而且适用于任何采用了该技术的应用(CMOS或非CMOS)。

本发明的主题是一种设有光学系统的彩色图像传感器，所述光学系统用于将所要观察的景物投射到在与所述光学系统集成的同一单块半导体芯片上制造的感光区阵列上，其特征在于，感光区阵列被划分为至少两个能够单独读取的矩阵且所述光学系统包括几个光学组件，将每一光学组件设计为将所要观察的整个景物投射到相应的矩阵上，两个不同颜色的均匀滤光器分别置于所述的各个矩阵之上，从而使单一颜色的光通向每一矩阵。

因此，并不是采用不同滤色器覆盖传感器的相邻像素，而是使得所有的矩阵当中的每一个矩阵被单色滤光器覆盖，所述单色滤光器不同于相邻矩阵的单色滤光器。

目前，已知能够生产出具有非常短的焦距的光学系统，所述光学系统能够将景物的聚焦图像投射到具有几十万像素的矩阵上，所述矩阵的每一边具有几毫米的尺寸。可以在传感器的组合制造过程中将这些系统制造并安装到所述传感器上，也就是说，在将硅晶片划分为单独的传感器之前，将其制造并安装到所述晶片上。因此，有可能集合制造包括很多相对于彼此得到了非常精确的定位的光学组件的板，以及集合制造承载了各个传感器的硅晶片，通过与所述光学组件相同的方式使所述传感器的矩阵得到非常精确的定位，可以将所述板和所述晶片并置，从而使每一光学组件面对相应的感光矩阵；之后，将所述晶片/板组合件划分为单个传感器，每一传感器包括几个光学组件和几个矩阵，其能够以针对每一矩阵的相应单色接收所要观察的景物的完整图像。

在实践中，采用四个矩阵，如果所述矩阵为正方形，那么将这些矩阵布置在正方形中，如果所述矩阵为矩形，那么将这些矩阵布置在矩形中，沿所述正方形或矩形的对角线放置两个与绿色滤光器相关的矩阵，沿另一对角线放置另两个矩阵，其中一个与红色滤光器相关，另一个与蓝色滤光器相关。