[发明专利]影像模块、影像感应装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种关于微电子的光电产品，特别涉及一种关于微电子的影像感应装置的结构及其堆叠方法。

背景技术

■影像感应器的结构

随着光电产品的日新月异，对影像感应器的需求不断增加。而目前一般的影像感应器分为两大类，即CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)影像感应器与CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补性氧化金属半导体)影像感应器。

一影像感应器用于记录一影像的光线变化，再将光线转变为电子信号，其被处理芯片记录和解读后，再重新还原为影像予以输出、重现或储存。该影像感应器是由为数众多的多个感光元件组合而成，而该感光元件通常由CCD或CMOS所形成。

CCD是一种密排的MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)电容阵列，利用空穴捕获电子的原理工作。其制备方式为先在一N型(P型也可)无杂质单晶硅片上建构一二氧化硅层，再于该二氧化硅层上方建构一层接受光子辐射的一PN型MOS电容结构，该MOS电容结构负责将光线转换为电子信号，如同光电二极管。该MOS电容阵列外围则配置绝缘层和信号传输电路，最后形成紧密分布在单晶硅片上的CCD单元，再加入电源配置并利用集成电路制作工艺予以制备，便完成一CCD感光元件。

CMOS为一种可记录光束变化的半导体，其主要材料为硅(Si)和锗(Ge)两种元素，使其在CMOS上共存着N级(带负电)和P级(带正电)的半导体，这两个半导体因互补效应所产生的电流，被处理芯片记录和解读后，再重新以影像的方式呈现或输出。CCD和CMOS唯一的区别就是CCD是形成于半导体单晶硅材料上，而CMOS是形成于金属氧化物的半导体材料上，但两者的工作原理基本上是相同的。

为了使影像感应器能够感应并输出一彩色影像，基本上该影像感应器除了包含上述能够进行光电转换的半导体感光元件外，还需具有多个色彩滤片(color filter)，通常是以阵列(array)的形式存在。色彩滤片阵列通常选择两个三原色组(three-color primary configuration)中的一组，公知采用红(R)、绿(G)、蓝(B)所组成的RGB色彩滤光阵列，或黄(Y)、红(magenta，M)、绿(cyan，C)所组成的YMC色彩滤光阵列其中之一。

在公知技术中，半导体感光元件置于色彩滤光阵列下方，而色彩滤光阵列上方则设置多个微透镜，通常为凸透镜，利用凸透镜聚光的特性，将入射光线予以收敛、聚焦，并投射至半导体感光元件，所述多个微透镜能将光线聚光缩小投射至面积更小的光传感器上以增加影像感应器整体的光敏度。因此公知的影像感应器，无论采用CCD半导体感光元件或CMOS半导体感光元件，其整体结构若按照光线入射方向排列，可大致分为包含多个微透镜、一色彩滤光阵列及一半导体感光元件的三个部分。

以下介绍一种公知的CMOS影像感应器。请参阅图1，其为CMOS感光元件的公知结构示意图。图1中的CMOS感光元件10包括一基层11、一第一感光二极管12a、一第二感光二极管12b、一第三感光二极管12c、一金属不透光层13、一第一色彩过滤层14a、一第二色彩过滤层14b、一第三色彩过滤层14c、一微透镜层15。图1中还示出了一光束16。其中该第一色彩过滤层14a通常用以过滤绿光。该第二色彩过滤层14b通常用以过滤红光。该第三色彩过滤层14c通常用以过滤蓝光。

通常一个感光元件称为像素(pixel)，不论其为CCD或CMOS材料，而为数众多的多个像素即构成一影像感应器，一个影像感应器通常是由上百万个像素所构成。对一影像感应器而言，所含像素的多少对该影像感应器的成像质量有重大的影响。对一CCD型的影像感应器，每一栏(column)中的每一个像素所产生的电子信号，将依序传输至一缓冲器(buffer)中，再输出至位于CCD旁的ADC(Analog to Digital Converter，模拟/数字转换器)转换器中进行电子信号的放大并转换为数字信号，再传输至处理芯片。但对一CMOS型的影像感应器，每一个像素旁就直接连接ADC转换器，将每一像素产生的电子信号直接放大并转换为数字信号，并传送至处理芯片解读后成为影像。故CCD型的影像感应器和CMOS型的影像感应器在结构的最大不同，即为ADC转换器的位置和数量。