[发明专利]半导体衬底中具有衍射透镜的图像传感器

权利要求书

1.一种图像传感器，包括：

半导体衬底，所述半导体衬底具有第一折射率；

光电二极管，所述光电二极管形成在所述半导体衬底中；

微透镜，所述微透镜形成在所述光电二极管上方；和

衍射透镜，所述衍射透镜在所述光电二极管上方形成在所述半导体衬底中，其中所述衍射透镜具有低于所述第一折射率的第二折射率。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述半导体衬底具有前表面和背表面，并且其中所述背表面插置在所述前表面和所述微透镜之间。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述衍射透镜形成在所述半导体衬底的所述背表面中的沟槽中。

4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述衍射透镜容纳在所述沟槽内并且不延伸经过所述半导体衬底的所述背表面，并且其中所述衍射透镜被所述半导体衬底完全横向围绕。

5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述衍射透镜为第一衍射透镜，所述图像传感器还包括：

至少第二衍射透镜，所述至少第二衍射透镜在所述光电二极管上方形成在所述半导体衬底中。

6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述衍射透镜包含选自包括以下的组的材料：二氧化硅和氮化硅。

7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述衍射透镜为多部分衍射透镜，所述多部分衍射透镜包括具有所述第二折射率的第一部分和具有第三折射率的第二部分。

8.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：

附加的衍射透镜，所述附加的衍射透镜形成在所述半导体衬底上方，其中所述附加的衍射透镜插置在所述衍射透镜和所述微透镜之间，其中所述附加的衍射透镜被具有第三折射率的介电材料围绕，其中所述附加的衍射透镜具有第四折射率，其中所述第三折射率小于所述第四折射率，并且其中所述附加的衍射透镜为多部分衍射透镜，所述多部分衍射透镜具有：边缘部分，其具有所述第四折射率；以及中心部分，其具有第五折射率。

9.一种包括多个成像像素的图像传感器，每个成像像素包括：

光电二极管，所述光电二极管形成在半导体衬底中；

隔离结构，所述隔离结构在所述半导体衬底中横向围绕所述光电二极管；

微透镜，所述微透镜形成在所述光电二极管上方；

第一衍射透镜，所述第一衍射透镜形成在所述半导体衬底中；和

第二衍射透镜，所述第二衍射透镜形成在所述半导体衬底上方，其中所述第二衍射透镜插置在所述微透镜和所述第一衍射透镜之间。

10.一种包括多个成像像素的图像传感器，每个成像像素包括：

光电二极管，所述光电二极管形成在半导体衬底中；

隔离结构，所述隔离结构在所述半导体衬底中横向围绕所述光电二极管；

微透镜，所述微透镜形成在所述光电二极管上方；和

多个衍射透镜，所述多个衍射透镜形成在所述半导体衬底中并且被所述微透镜重叠。