[发明专利]彩色滤光器阵列及图像传感器

说明书

本发明涉及一种彩色滤光器阵列及图像传感器。描述彩色滤光器阵列的实施例，所述彩色滤光器阵列包含多个平铺式最小重复单元。每一最小重复单元包含：不可见波长滤光器层，其包含多个滤光器；及可见波长滤光器层，其定位在所述不可见波长滤光器层上且具有多个滤光器，使得来自所述可见波长层的每一滤光器光学耦合到所述不可见波长层中的对应滤光器。

技术领域

所揭示的实施例大体上涉及图像传感器，且尤其但非排他性地涉及包含多层彩色滤光器阵列(CFA)的图像传感器。

背景技术

图像传感器可与不可见波长滤光器耦合，使得其可在可见波长范围之外的波长下(例如在红外(IR)波长范围中)捕获图像。两种材料用于制造现有红外滤光器：基于颜料的材料及基于C的材料。基于颜料的红外滤光器通常用于像素大小小于1.4μm的图像传感器。其具有转化为较高信噪比(SNR)的高红外透射率，但其不能完全阻断比如蓝色及红色的可见波长，因此其产生较糟的颜色误差。基于C的红外滤光器通常用于像素大小大于1.4μm的图像传感器。其完全阻断比如蓝色及红色的可见波长，且因此具有较小的颜色误差，但其具有转化为较低SNR的低红外透射率。

发明内容

一方面，本发明提供一种彩色滤光器阵列，其包括：多个平铺式最小重复单元，每一最小重复单元包括：不可见波长滤光器层，其包含多个滤光器，所述不可见波长滤光器层中的所述多个滤光器包含具有第一不可见光响应的至少三个滤光器及具有第二不可见光响应的滤光器；及可见波长滤光器层，其定位在所述不可见波长滤光器层上且具有多个滤光器，使得来自所述可见波长层的每一滤光器光学耦合到所述不可见波长层中的对应滤光器，其中所述可见波长滤光器层中的所述多个滤光器包含具有第一可见光响应的滤光器、具有第二可见光响应的一对滤光器，及具有第三可见光响应的滤光器；其中具有所述第二可见光响应的所述个别滤光器中的一者光学耦合到具有所述第二不可见光响应的所述一对个别滤光器中的一者，且其中具有所述第一及第三可见光响应的所述滤光器及具有所述第二可见光响应的所述一对滤光器中的另一滤光器光学耦合到具有所述第一不可见光响应的滤光器。

另一方面，本发明提供一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包含多个个别像素；彩色滤光器阵列，其定位在所述像素阵列上方且光学耦合到所述像素阵列，所述彩色滤光器阵列包括多个平铺式最小重复单元，每一最小重复单元包括：不可见波长滤光器层，其包含多个滤光器，所述不可见波长滤光器层中的所述多个滤光器包含具有第一不可见光响应的至少三个滤光器及具有第二不可见光响应的滤光器；及可见波长滤光器层，其定位在所述不可见波长滤光器层上且具有多个滤光器，使得来自所述可见波长层的每一滤光器光学耦合到所述不可见波长层中的对应滤光器，其中所述可见波长滤光器层中的所述多个滤光器包含具有第一可见光响应的滤光器、具有第二可见光响应的一对滤光器，及具有第三可见光响应的滤光器；其中具有所述第二可见光响应的所述个别滤光器中的一者光学耦合到具有所述第二不可见光响应的所述一对个别滤光器中的一者，且其中具有所述第一及第三可见光响应的所述滤光器及具有所述第二可见光响应的所述一对滤光器中的另一滤光器光学耦合到具有所述第一不可见光响应的滤光器。

附图说明

参考以下诸图描述非限制性及非详尽实施例，其中相似参考数字是指贯穿各种视图的相似部分，除非另有指定。

图1为包含彩色滤光器阵列的图像传感器的实施例的示意图。

图2A到2B分别为一对前侧照明像素的实施例及一对背侧照明像素的实施例的横截面。

图3为通过平铺多个最小重复单元(MRU)而形成的彩色滤光器阵列(CFA)的实施例的图解。

图4A到4B分别为多层滤光器的最小重复单元的实施例的平面图及横截面图。大体上沿图4A中的剖面线I-I取得图4B的横截面图。

图4C为图4B的最小重复单元的分解横截面图，其说明多层滤光器的操作的实施例。