[发明专利]光捕获图像传感器

权利要求书

1.一种光捕获图像传感器，包括：

像素阵列，形成在半导体衬底中和半导体衬底上，并且包括光敏像素，每个光敏像素包括反射材料，所述反射材料在半导体材料的一部分周围形成腔，以至少部分地捕获进入腔的光，腔在半导体衬底的光接收表面处具有顶板，并且所述顶板形成用于将光接收到腔中的孔；以及

透镜阵列，布置在像素阵列上，透镜阵列的每个透镜与相应腔的孔对准，以将光通过孔聚焦到腔中。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述图像传感器是背面照射的互补金属氧化物半导体图像传感器，所述半导体材料是硅。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，每个透镜是微球。

4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，每个微球直接设置在相应的一个光敏像素上。

5.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述像素阵列是矩形阵列，所述光敏像素具有沿着所述像素阵列的行和列的像素间距，每个微球的直径等于所述像素间距。

6.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述图像传感器是彩色图像传感器，还包括设置在所述透镜阵列上方的滤色器阵列，以在光被所述微球聚焦之前对光进行光谱滤波，所述滤色器阵列是相同滤色器组的阵列，每个滤色器组包括用于透射相应的多个光谱范围内的光的多个滤色器。

7.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述图像传感器为彩色图像传感器，每个微球由滤色材料形成，以在聚焦光的同时对光进行光谱滤波，所述透镜阵列为相同微球组的阵列，每个微球组包括用于选择性地透射相应的多个光谱范围内的光的多个微球。

8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，所述半导体材料是硅，所述光谱范围中的一个包括近红外波长。

9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，每个透镜是具有凸表面的平凸微透镜，凸表面用于将光接收到所述平凸微透镜中。

10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，所述透镜阵列具有小于100％的填充因子，使得每个平凸微透镜与其相邻的平凸微透镜中的每一个相隔非零的距离。

11.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，每个平凸微透镜的焦点在相应腔的孔处。

12.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，所述图像传感器是彩色图像传感器，还包括设置在所述像素阵列和所述透镜阵列之间的滤色器阵列，所述滤色器阵列是相同滤色器组的阵列，每个滤色器组包括用于透射相应的多个光谱范围中的光的多个滤色器。

13.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，所述半导体材料是硅，所述光谱范围中的一个包括近红外波长。

14.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述顶板包括金属。

15.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，每个腔还具有底板以及在所述底板和所述顶板之间延伸的侧壁，其中，对于每个腔，所述底板包括相应的金属触点，用于将光生电荷传导出所述腔。

16.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，每个腔还具有底板以及在所述底板和所述顶板之间延伸的侧壁，其中，对于每个腔，所述侧壁包括深沟槽隔离。

17.根据权利要求16所述的图像传感器，其中，所述深沟槽隔离包括：

金属；以及

作为所述金属衬里的氧化物层。