[发明专利]CMOS图像传感器

说明书

                         技术领域

本发明涉及一种CMOS(补偿型金属氧化物半导体)图像传感器，更具体地，涉及一种CMOS图像传感器，它适合于一种能安装在蜂窝电话、个人计算机等内的图像拾取装置。

                          背景技术

近来，CPU性能的显著提高、图像处理技术的进展等已经允许容易地处理数字图像数据。具体地，在蜂窝电话或PDA(个人数字助理)领域，一些具有能显示图像的显示器的类型出现在市场上，且无线通讯中数据传输率的显著提高可在不久的将来实现。因此，可以预见，这种类型的移动电话和PDA之间的图像数据传输将经常进行。

当前，在物体像被数码静止照相机等转换成图像数据后，这种图像数据的传输通过因特网使用个人计算机等进行。然而，为了以这种方式传输图像数据，需要所有的装置，即数码静止照相机和个人计算机。最近，提出了作为一种移动数据终端的图像输入装置的微型相机模块，在该模块中，在一衬底上安装了一图像拾取装置和一光学透镜系统。这种微型相机模块既不需要有数码静止照相机，也不需要有个人计算机，并且使得能通过可方便携带的蜂窝电话拾取一图像以简单地将其发送给人。

此外，作为用于这种小型照相机模块的图像拾取装置，取代传统的CCD传感器，CMOS图像传感器引起了注意，其原因如下：

(1)与CCD传感器相比，CMOS图像传感器可以应用当前用于诸如光电二极管等的半导体器件的CMOS制造工艺以低的成本制造。

(2)CMOS图像传感器可以通过单一的电源操作，使得其耗电可以被限制得比CCD传感器的低。

(3)信号处理电路(例如CMOS逻辑电路)可以集成到传感器芯片上，于是与CCD传感器相比，CMOS图像传感器可以被小型化。

然而，在图像拾取装置和光学透镜系统被安装在一单一衬底上的情形下，图像拾取装置的光接收平面必需优选地设置在光学透镜系统的焦点位置上。因此，为了此目的的调整产生了大的问题。例如，当将图像拾取装置和光学透镜系统安装到同一衬底上时，难以将图像拾取装置的光接收平面优选地设置在光学透镜系统的焦点位置上，这是因为用于将光学透镜系统安装到衬底上的粘接剂的厚度的变化和组元尺寸的变化导致的。为了提高将图像拾取装置的光接收平面设置在光学透镜系统的焦点位置上的尺寸精度，需要高精度的安装技术或用于调整以获得焦点状态的独立机构。这种需求增加了生产成本。

即使取代CCD图像传感器而采用CMOS图像传感器，类似地会出现上述问题。这种问题成为以低成本生产小型照相机模块的巨大障碍。

                       发明内容

进行本发明以解决上述问题。本发明的一个目的是制备一种CMOS图像传感器，它适于获得照相机模块用图像拾取装置，并且可以以低成本生产。

根据本发明的一个方面，CMOS图像传感器包括作为光电转换装置的光接收单元、以及一信号处理电路；还包括：包含一滤色镜阵列和叠置其上的微透镜阵列的第一层，它们设置在光接收单元的上表面上；以及包含滤色镜和微透镜阵列中的至少一种的第二层，该层设置在信号处理电路的上表面的至少一部分的区域内。

此处，术语“光电转换装置”是指“包括在二维空间中设置的多个像素的部件，每个像素具有一光电转换元件”。每个像素产生一对应于每个像素接收到的光的强度的信号电荷。例如，通常的CMOS图像传感器的每个像素包括一进行光电转换的光电二极管、以及一进行电放大和切换的CMOS晶体管。

“信号处理电路”是指“一种电路，它包括用于驱动像素以获得信号电荷的驱动电路、用于转换信号电荷为数据信号的A/D转换器、以及用于利用数据信号形成图像输出信号的数据信号处理单元”。

“滤色镜”是指“一种仅允许特定颜色成分的光经过的滤光镜”。通常，设置在光接收单元上的滤色镜阵列包括红、绿和兰滤色镜(原色滤色镜)或青、紫和黄滤色镜(补偿色滤色镜)，这些滤色镜排列来分别对应光接收单元的像素，以获得色彩信息。彩色图像可通过将来自像素的所有输出信号进行组合而获得。

“微透镜阵列”是指“多个微透镜，每个均具有半球形，在二维空间中排列在光电转换装置上，以增加进入作为像素的光电转换元件的光电二极管的光量”。

接着，透镜支撑部件紧挨CMOS图像传感器的情况下的功能和效果将阐述如下。