[发明专利]一种图像传感器

说明书

本发明提供了一种图像传感器，包括：自下而上依次设有冷却元件、连接层、带有若干个通孔的基板、第一绝缘层、抗反射层、第二绝缘层、会聚透镜和滤色器阵列。由于会聚透镜会聚光而产生的热量可以通过冷却元件及时消散，冷却元件将图像传感器保持在不超过图像传感器的额定工作温度的温度下工作，因此延长了图像传感器的寿命，并改善了图像传感器的图像质量。

技术领域

本发明涉及图像传感器，尤其涉及一种能够提高灵敏度并减少串扰的图像传感器。

背景技术

图像传感器可分为两大类：CCD(电荷耦合器件)传感器和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器，其中CMOS图像传感器(CIS)基于CMOS技术。由于CMOS图像传感器与典型的CMOS制造工艺兼容，因此允许在设置有传感器阵列的同一基板上集成其他信号处理逻辑。

CMOS图像传感器的像素尺寸变得越来越小。但是，像素和像素阵列尺寸的减小会影响CIS系统的性能。

CIS系统传统上采用正面照明(FSI)技术形成像素阵列的像素。在FSI CMOS图像传感器中，光通过像素的正面到达光敏区域。这意味着入射光必须先穿过电介质层和金属层，然后才能入射到光敏区域，从而导致低量子效率(QE)，像素之间的严重串扰和暗电流。

另一类CMOS图像传感器是BSI(背面照明)CMOS图像传感器。背面照明技术用于CCD图像传感器的像素中。BSI CMOS图像传感器不是从硅芯片的顶部(正面)照亮CMOS图像传感器，而是将滤色器和微透镜应用到像素的背面，以便从图像传感器的背面收集入射光。与FSI CMOS图像传感器相比，BSI CMOS图像传感器具有更少的光损耗、减少的串扰和更好的量子效率。

但是，FSI CMOS图像传感器和BSI CMOS图像传感器都需要提高其性能，并减少诸如串扰和光损失之类的缺点。因此，需要提供具有更好性能的CMOS图像传感器。

发明内容

因此，本发明涉及CMOS图像传感器及其制造方法，可以明显避免由于现有技术的局限性和缺点产生的一个或多个问题。

在随后的介绍中将部分地阐述本发明的其它优点、目的和特征，并且一部分对于本领域的普通技术人员在随后的检验时或通过本发明的实践将变得明显。

为了实现这些目的和其它优点并且根据本发明的目的，如在此实施并宽泛地描述的，本发明提供了一种图像传感器，包括：自下而上依次设有冷却元件、带有若干个通孔的基板、第一绝缘层、抗反射层、第二绝缘层、会聚透镜和滤色器阵列；所述基板中设有若干个能将入射光转换成电荷的光学元件，所述光学元件用于将光信号转化为电信号，且所述光学元件位于所述通孔的上方；所述抗反射层至少含有3个不同深度的部分；所述第二绝缘层用于填充缝隙；所述滤色器阵列包括若干个单色滤色器；所述会聚透镜将光会聚到所述光学元件上。

优选地，所述通孔的尺寸小于所述光学元件的尺寸。

优选地，所述通孔的数量和所述光学元件的数量一致，且每个通孔的上方设有一个光学元件。

优选地，所述滤色器阵列中包含至少3个不同颜色的单色滤色器。

优选地，所述滤色器阵列包括红色单色滤色器、绿色单色滤色器和蓝色单色滤色器的一种或多种，每种滤色器数量相等或不等。

优选地，所述会聚透镜的数量至少为3个，且每个单色滤色器上设有一个会聚透镜。

优选地，所述会聚透镜设置在所述第二绝缘层中。

优选地，所述会聚透镜设置在所述滤色器阵列中。

优选地，所述抗反射层设置在所述会聚透镜与所述第一绝缘层中间，所述抗反射层包括在不同单色滤色器的正下方的不同部分，所述不同部分在垂直方向上具有不同的厚度。

优选地，所述第二绝缘层由透明材料形成。