[发明专利]内置菲涅耳透镜的图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种内置菲涅耳透镜(Built-in Fresnel Lens)的图像传感器及其制造方法。

背景技术

集成电路技术使计算机、控制系统、通讯和图像等许多领域发生了巨大的变化。在图像领域中，图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，可分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)和互补金属-氧化物-半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)有源像素图像传感器两大类。其中，CMOS图像传感器已在电荷耦合成像器件涉及的应用中占领了相当大的领域。

公开号为CN101986432A的中国专利申请公开了一种CMOS图像传感器，具体请参阅图1，所述CMOS图像传感器包括透镜11、多个微棱镜(microlens)13、多个彩色滤光(color filter)单元15和多个感光元件(sensor)17，所述微棱镜13、所述彩色滤光单元15和所述感光元件17一一对应设置，外界光线依次经所述透镜11、微棱镜13、彩色滤光单元15而照射到所述感光元件17上。

授权公告号为CN2681352Y的中国专利申请公开了另一种图像传感器，具体请参阅图2，所述图像传感器主要包括保护盖1、微透镜阵列3、多个棱镜4、彩色滤光片阵列5、光接收单元7及信号处理电路板9，该各部件从上至下依次排布设置。其中，微透镜阵列3是由多个微透镜于二维空间内排列成的阵列。

在上述现有的图像传感器结构中，尽管微棱镜(微透镜阵列)能够增强入射光线的光强，但是微棱镜(微透镜阵列)的制造工艺复杂。因此，提供一种制造工艺简单并能够提高填充系数(fill factor)的图像传感器是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种制造工艺简单并能够提高填充系数的图像传感器及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种内置菲涅耳透镜的图像传感器，所述图像传感器包括多个菲涅耳透镜以及多个感光元件，所述菲涅耳透镜和感光元件一一对应设置。

可选的，在所述的内置菲涅耳透镜的图像传感器中，所述图像传感器还包括多个彩色滤光单元，每一彩色滤光单元和一感光元件之间设置一菲涅耳透镜。

可选的，在所述的内置菲涅耳透镜的图像传感器中，所述菲涅耳透镜为矩形的菲涅耳透镜。

可选的，在所述的内置菲涅耳透镜的图像传感器中，所述感光元件包括发光二极管和CMOS晶体管。

根据本发明的另一面，还提供一种内置菲涅耳透镜的图像传感器的制造方法，包括：提供衬底，所述衬底上形成有多个感光元件；在衬底上形成多个菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜和感光元件一一对应设置。

可选的，在所述的内置菲涅耳透镜的图像传感器制造方法中，在衬底上形成多个菲涅耳透镜的步骤包括：在衬底上形成第一材料层；刻蚀所述第一材料层形成多个凹槽；在所述衬底和凹槽中沉积第二材料层；以及进行化学机械研磨工艺以去除衬底上的第二材料层。

可选的，在所述的内置菲涅耳透镜的图像传感器制造方法中，所述第一材料层为高介电常数材料，所述第二材料层为低介电常数材料。

可选的，在所述的内置菲涅耳透镜的图像传感器制造方法中，所述第一材料层为无掺杂硅玻璃，所述第二材料层为氟化玻璃或氮化硅。

可选的，在所述的内置菲涅耳透镜的图像传感器制造方法中，在衬底上形成多个菲涅耳透镜之后，还包括：在所述衬底上形成多个彩色滤光单元，每一彩色滤光单元和一感光元件之间设置一所述菲涅耳透镜。

可选的，在所述的内置菲涅耳透镜的图像传感器制造方法中，所述菲涅耳透镜为矩形的菲涅耳透镜。

可选的，在所述的内置菲涅耳透镜的图像传感器制造方法中，所述感光元件包括发光二极管和CMOS晶体管。

本发明将菲涅耳透镜集成到图像传感器中，所述菲涅耳透镜和感光元件一一对应设置，利用菲涅耳透镜替代了传统的微透镜，制造工艺简单，且能够提高图像传感器的填充系数(Fill-Factor)。

附图说明

图1为现有技术的一种图像传感器的剖面示意图；

图2为现有技术的另一种图像传感器的剖面示意图；

图3为本发明一实施例中图像传感器的剖面示意图；

图4为本发明一实施例中菲涅耳透镜的俯视示意图；

图5为本发明一实施例的图像传感器制造方法的流程图；