[实用新型]图像传感器和成像系统

说明书

本实用新型涉及一种图像传感器和成像系统，并且具体地涉及一种包括具有凸表面的介电元件的图像传感器以及对应的成像系统。本实用新型所解决的技术问题是在一些像素中发生的低量子效率、信号噪声、电荷迁移和/或串扰。所述图像传感器可包括具有凸表面的滤色器、以及对应的下层介电元件。所述滤色器的所述凸表面平行于所述介电元件的凸表面，其中所述滤色器的所述凸面形状基本上等同于所述介电元件的所述凸面形状。本实用新型所实现的技术效果是提供具有较高的量子效率、降低的信号噪声、减少的电荷迁移和/或减少的串扰的图像传感器。

技术领域

本实用新型涉及图像传感器和成像系统，并且具体地涉及包括具有凸表面的介电元件的图像传感器以及对应的成像系统。

背景技术

电子设备(诸如移动电话、相机和计算机)通常使用图像传感器来捕获图像。典型的CMOS(互补金属氧化物半导体)成像器电路包括像素的焦平面阵列，并且每个像素包括用于在衬底的一部分中聚积光生电荷的光传感器，诸如光电门或光电二极管。

许多常规高性能图像传感器由一种或多种规范描述，诸如高分辨率、高动态范围、高速度、高量子效率、低噪声、低暗电流、无图像滞后、电荷存储容量、输出电压摆幅等。虽然规范中的一些是相互关联的，但一些是因图像传感器的物理特性和设计而产生的折衷。例如，当像素尺寸减小时，到达光传感器的光的量减少，这可引起低量子效率。另外，具有彼此非常接近的像素和/或电路的图像传感器可表现出因噪声、电荷迁移到相邻光传感器和/或串扰而引起的光学伪影，这会对图像质量产生不利影响。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是在一些像素中发生的低量子效率、信号噪声、电荷迁移和/或串扰。

图像传感器可包括具有凸表面的滤色器以及对应的下层介电元件。滤色器的凸表面平行于介电元件的凸表面，其中滤色器的凸面形状基本上等同于介电元件的凸面形状。

根据一个方面，图像传感器包括：具有多个像素的衬底；设置在衬底的表面上的介电元件阵列，其中：每个介电元件包括向上远离衬底的表面延伸的凸表面；并且每个介电元件对应于一个像素并与一个像素竖直地对准；滤色器阵列，其中：每个滤色器设置在一个介电元件的凸表面上；并且每个滤色器包括定位在介电元件的凸表面上方的凸表面；并且其中衬底、介电元件阵列和滤色器阵列形成竖直堆叠。

在各种实施方案中，图像传感器的特征还在于包括设置在衬底的表面上且在相邻介电元件之间的网格系统。

在一个实施方案中，网格系统设置在滤色器与衬底之间；并且至少一个滤色器的一部分邻接网格系统。

在替代实施方案中，网格系统设置在介电元件与衬底之间；并且相邻介电元件与网格系统重叠并彼此邻接。

在又一个实施方案中，网格系统包括布置在相邻滤色器之间的复合网格结构；并且复合网格结构的第一端从衬底的表面延伸到相邻滤色器的凸表面。

在各种实施方案中，每个滤色器的凸表面在形状上基本上等同于下层介电元件的凸表面；并且滤色器的凸表面与下层介电元件的凸表面之间的距离是基本上均匀的。

根据另一个方面，成像系统包括：衬底，该衬底包括：被布置成行和列的像素阵列；以及布置在相邻像素之间的多个隔离沟槽；设置在衬底的表面上的介电元件阵列；其中：每个介电元件与该阵列的一个像素竖直地对准；并且每个介电元件包括凸表面，该凸表面从第一边缘延伸到第二边缘并向上远离衬底的表面延伸；网格系统，其中该网格系统设置在相邻介电元件之间且在像素阵列的行和列之间；滤色器阵列，每个滤色器设置在一个介电元件的凸表面上；其中：每个滤色器包括凸表面，该凸表面从第一边缘延伸到第二边缘并定位在介电元件的凸表面上方；并且滤色器的凸表面在形状上基本上等同于介电元件的凸表面；并且其中：衬底、介电元件和滤色器形成竖直堆叠；衬底、介电元件和滤色器中的每一者具有预定折射率；并且竖直堆叠的折射率的值从滤色器向衬底增加。