相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2016年4月15日提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2016-0046239號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其通過引用整體合并于此。

本發(fā)明的示例性實(shí)施例總體而言涉及一種圖像傳感器，更具體地，涉及一種可在光場模式和常規(guī)模式二者下操作的圖像傳感器。

背景技術(shù)：

通常，在圖像傳感器和數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，大量的研究和開發(fā)工作是為了實(shí)現(xiàn)更高的圖像分辨率。近來，已經(jīng)開發(fā)了一種為了攝影能夠在光場模式下操作的圖像傳感器或光場相機(jī)。光場模式涉及拍攝光入射的整個(gè)區(qū)域以及通過調(diào)節(jié)圖像傳感器的焦點(diǎn)來獲得圖像。光場模式是一種能用來實(shí)現(xiàn)圖像傳感器和數(shù)碼相機(jī)的各種功能的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的各種實(shí)施例提供一種可在光場模式和常規(guī)模式二者下操作的圖像傳感器。

本發(fā)明還涉及一種制造可在光場模式和常規(guī)模式二者下操作的圖像傳感器的方法。

本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)目的不僅限于上述目的，本發(fā)明構(gòu)思所屬的本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從下面的描述明顯地理解出其它目的。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)方面，一種圖像傳感器可以包括：多個(gè)第一透鏡，所述多個(gè)第一透鏡設(shè)置在襯底上；以及多個(gè)第二透鏡，所述多個(gè)第二透鏡設(shè)置在位于襯底上的結(jié)構(gòu)上，該結(jié)構(gòu)適用于將第一透鏡和第二透鏡之間的距離從圖像傳感器以第一模式操作的第一最小距離改變?yōu)閳D像傳感器以第二模式操作的第二最大距離。

該結(jié)構(gòu)還可以包括支撐板，上電極板和下電極板分別經(jīng)由上電極桿和下電極桿耦接到支撐板，上電極板被配置為通過上電極桿來向上移動(dòng)和向下移動(dòng)，第二透鏡的每個(gè)透鏡具有比第一透鏡的每個(gè)透鏡更大的直徑。

圖像傳感器還可以包括襯底，襯底可以包括像素區(qū)域以及圍繞像素區(qū)域的外圍區(qū)域。第一透鏡和第二透鏡可以設(shè)置在像素區(qū)域內(nèi)。上電極桿可以設(shè)置在外圍區(qū)域內(nèi)。

下電極桿可以包括設(shè)置在像素區(qū)域中的內(nèi)部下電極桿和設(shè)置在外圍區(qū)域中的外部下電極桿。

氣隙可以存在于第一透鏡和下電極板之間以及存在于下電極板和上電極板之間。

上電極桿可以包括mems彈簧。

上電極桿的每個(gè)可以包括固定支撐桿和支撐臂。

支撐臂可以具有彈性和恢復(fù)力。

支撐臂可以包括雙金屬。

支撐臂可以包括雙晶片壓電器件。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)方面，一種圖像傳感器可以包括：襯底，所述襯底具有像素區(qū)域和圍繞像素區(qū)域的外圍區(qū)域；濾色器和微透鏡，所述濾色器和微透鏡設(shè)置在與像素區(qū)域相對(duì)應(yīng)的襯底上；支撐板，所述支撐板設(shè)置在與外圍區(qū)域相對(duì)應(yīng)的襯底上；下電極桿和上電極桿，所述下電極桿和上電極桿設(shè)置在支撐板上；下電極板，所述下電極板水平設(shè)置在下電極桿上；上電極板，所述上電極板水平設(shè)置在上電極桿上；以及光場透鏡，所述光場透鏡設(shè)置在上電極板上。上電極板可以適用于移動(dòng)使得下電極板與上電極板之間的間隔可以改變。

支撐板可以設(shè)置在像素區(qū)域；且支撐板可以在外圍區(qū)域中具有框架形狀，而在像素區(qū)域中具有網(wǎng)格形狀。

支撐板可以包括狹縫。

下電極板和上電極板可以包括透明導(dǎo)體。

圖像傳感器還可以包括在微透鏡上的透明第一保護(hù)層，以及在光場透鏡上的透明第二保護(hù)層。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)方面，一種圖像傳感器可以包括：襯底，所述襯底具有像素區(qū)域和圍繞像素區(qū)域的外圍區(qū)域；第一透鏡，所述第一透鏡設(shè)置在襯底的像素區(qū)域中；支撐板，所述支撐板被設(shè)置為在襯底的外圍區(qū)域中具有框架形狀，而在像素區(qū)域中具有網(wǎng)格形狀；下電極桿，所述下電極桿設(shè)置在外圍區(qū)域中且在像素區(qū)域中的支撐板上；下電極板，所述下電極板水平設(shè)置在透鏡和下電極桿上；上電極桿，所述上電極桿設(shè)置在外圍區(qū)域中的支撐板上；上電極板，所述上電極板水平設(shè)置在下電極板和上電極桿上；以及第二透鏡，所述第二透鏡設(shè)置在上電極板上。氣隙可以存在于第一透鏡和下電極板之間以及存在于下電極板和上電極板之間。

圖像傳感器還可以包括孔洞，所述孔洞選擇性地設(shè)置在與像素區(qū)域內(nèi)四個(gè)第二透鏡的邊界部分相對(duì)應(yīng)的各個(gè)位置處。

下電極桿可以包括內(nèi)部下電極桿，每個(gè)內(nèi)部下電極桿選擇性地形成在與像素區(qū)域內(nèi)四個(gè)光場透鏡的邊界部分相對(duì)應(yīng)的位置處。

孔洞和內(nèi)部下電極桿可以以交替的方式設(shè)置。

支撐板、下電極桿、下電極板、上電極桿和上電極板可以包括導(dǎo)體。

其它實(shí)施例的細(xì)節(jié)被包括在詳細(xì)說明和附圖里。

附圖說明

從下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的更詳細(xì)地描述中，本發(fā)明的上述內(nèi)容和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。其中：

圖1是示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器的框圖；

圖2是示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器的布局圖；

圖3a和圖4a是沿圖2的i-i′線截取的圖像傳感器的示意性縱向剖面圖；

圖3b和圖4b是沿圖2的ii-ii′線截取的圖像傳感器的像素區(qū)域的示意性縱向剖面圖；

圖3c和圖4c是沿圖2的iii-iii′線截取的圖像傳感器的像素區(qū)域的示意性縱向剖面圖；

圖5a和圖5b是沿圖2的i-i′線截取的圖像傳感器的示意性縱向剖面圖；

圖6是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器的布局圖；

圖7a到圖7b是沿圖6的iv-iv′線截取的圖像傳感器的示意性縱向剖面圖；

圖8是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的圖像傳感器的布局圖。

圖9a和圖9b是沿圖6的iv-iv′線截取的圖像傳感器的示意性縱向剖面圖；

圖10a到圖19c是沿圖6的iv-iv′線截取和沿圖2的ii-ii′線及iii-iii′線截取的圖像傳感器的示意性縱向剖面圖，以用于描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成圖像傳感器的方法；以及

圖20是示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括圖像傳感器的電子設(shè)備的示圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)描述各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以不同的形式來實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為受限于本文中所闡述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例使得本公開將徹底且完整，并且充分傳達(dá)本發(fā)明給本領(lǐng)域技術(shù)人員。

附圖不一定按照比例繪制，而在某些情況下，為了清楚地圖示實(shí)施例的特征，比例可能被夸大。當(dāng)?shù)谝粚颖环Q為在第二層“上”或者在襯底“上”時(shí)，不僅指第一層直接形成在第二層或襯底上的情況，還可以指第三層存在于第一層和第二層或襯底之間的情況。

提供在本說明書中使用的術(shù)語用以描述實(shí)施例，而非意在限制本發(fā)明。在本說明書中，除非另外特別描述，否則單數(shù)形式可以包括復(fù)數(shù)形式。此外，在本說明書中使用的術(shù)語(諸如“包含”和/或“包含有”)在描述的元件、步驟、操作和/或設(shè)備中，不排除一個(gè)或更多個(gè)元件、步驟、操作和/或設(shè)備的存在或添加。

當(dāng)描述一元件是“連接”或“耦接”至另一元件時(shí)，其表示一元件可以直接連接或耦接至另一元件，或第三元件可以介于兩個(gè)元件之間。相比之下，當(dāng)描述一元件是“直接連接”或“直接耦接”至另一元件時(shí)，表示在兩個(gè)元件之間沒有第三元件。術(shù)語“和/或”包括相應(yīng)描述的項(xiàng)的組合以及一個(gè)或更多個(gè)項(xiàng)的所有組合。

空間相對(duì)術(shù)語(諸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”)可以用于簡單描述如附圖所示的一元件或多個(gè)元件與其它元件或其它多個(gè)元件之間的關(guān)系?？臻g相對(duì)術(shù)語應(yīng)當(dāng)被理解為除了在附圖中描繪的方向，還包含在使用或操作中元件的不同方向。例如，如果附圖中的元件被翻轉(zhuǎn)，那么被描述為在其它元件“下面”或“下方”的一元件將位于所述其它元件的“上方”。

此外，在本說明書中描述的實(shí)施例可以參考截面圖和/或平面圖(即，參考本發(fā)明的各種圖)來描述。在附圖中，薄膜的厚度和面積已經(jīng)被放大以有效地描述技術(shù)內(nèi)容。因此，各種圖的形式可以在制造技術(shù)和/或公差上改變。從而，本發(fā)明的實(shí)施例不受限于圖示的特定形式，而是可以包括，例如，根據(jù)制造工藝產(chǎn)生的在形式上的改變。例如，圖示為直角的區(qū)域可以是圓形形式或具有特定曲率的形式。因此，在附圖中所示的區(qū)域具有近似屬性，并且提供所示區(qū)域的形式以圖示設(shè)備的區(qū)域的特定形式，而不僅限于本發(fā)明的范圍。

貫穿說明書，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。因此，相同的附圖標(biāo)記或類似的附圖標(biāo)記可以參考其它附圖來描述，盡管在對(duì)應(yīng)的附圖中提到或描述它們。此外，盡管附圖標(biāo)記沒有被示出，它們也可以參考其它附圖來描述。

圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一般用數(shù)字10指定的圖像傳感器的框圖。參考圖1，圖像傳感器可以包括其中多個(gè)像素組已經(jīng)以矩陣形式排列的像素陣列100、相關(guān)雙采樣器(cds)200、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)300、緩沖器400、行驅(qū)動(dòng)器500、時(shí)序發(fā)生器600、控制寄存器700以及斜坡信號(hào)發(fā)生器800。

像素陣列100可以包括以矩陣形式按行和列來布置的多個(gè)像素。多個(gè)像素中的每個(gè)可以將光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成電圖像信號(hào)，并通過列線cl將其發(fā)送到cds200。多個(gè)像素可以耦接至行線rl中的每一個(gè)。并且，多個(gè)像素可以耦接至列線cl中的每一個(gè)。

cds200可以對(duì)通過列線從像素陣列100接收到的電圖像信號(hào)進(jìn)行保持和采樣。例如，cds200可以響應(yīng)于由時(shí)序發(fā)生器600提供的時(shí)鐘信號(hào)csc對(duì)參考電壓水平和接收到的電圖像信號(hào)的電壓水平進(jìn)行采樣。cds200可以將參考電壓水平與接收到的電圖像信號(hào)的電壓水平之間的差對(duì)應(yīng)的值δv發(fā)送到adc300。

adc300可以將從cds接收到的δv值的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)ds，并將數(shù)字信號(hào)ds發(fā)送到緩沖器400。

緩沖器400可以鎖存接收到的數(shù)字信號(hào)，并依次將鎖存的信號(hào)輸出到信號(hào)處理單元(未示出)。緩沖器400可以包括被配置為鎖存數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)器以及被配置為放大數(shù)字信號(hào)的感測放大器。

行驅(qū)動(dòng)器500可以響應(yīng)于來自時(shí)序發(fā)生器600的時(shí)序信號(hào)csd來驅(qū)動(dòng)像素陣列100的多個(gè)像素。例如，行驅(qū)動(dòng)器500可以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)以用于選擇和驅(qū)動(dòng)多個(gè)行線rl中的一個(gè)。

時(shí)序發(fā)生器600可以產(chǎn)生用于分別控制cds200、adc300、行驅(qū)動(dòng)器500以及斜坡信號(hào)發(fā)生器800的時(shí)序信號(hào)csc、csa、csd和csr。

控制寄存器700可以產(chǎn)生用于分別控制緩沖器400、時(shí)序發(fā)生器600以及斜坡信號(hào)發(fā)生器800的控制信號(hào)crsb、crst和crsr。

斜坡信號(hào)發(fā)生器800可以在時(shí)序發(fā)生器600的控制下，產(chǎn)生用于控制通過緩沖器400輸出的圖像信號(hào)的斜坡信號(hào)rsg。

圖2是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器的布局圖。圖3a和圖4a是沿圖2的i-i′線截取的圖像傳感器的示意性縱向剖面圖，以及圖3b、圖3c、圖4b和圖4c是沿ii-ii′線和iii-iii′線截取的圖像傳感器的像素區(qū)域的示意性縱向剖面圖。

參考圖2、圖3a到圖3c以及圖4a到圖4c，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器可以包括襯底10上的中間層14、濾色器16、微透鏡18、支撐板20、下電極桿30、下電極板40、上電極桿51、上電極板60以及光場透鏡70。支撐板20和上電極板60可以電連接到電源v。氣隙ag可以存在于微透鏡18和下電極板40之間。氣隙ag也可以存在于下電極板40與上電極板60之間。孔洞h可以存在于像素區(qū)域內(nèi)四個(gè)光場透鏡70的邊界部分內(nèi)。更具體地，濾色器16和微透鏡18可以不形成在與四個(gè)光場透鏡70的邊界部分對(duì)應(yīng)的位置。因此，如圖3c所示，下透鏡保護(hù)層25可以在孔洞h下方的區(qū)域內(nèi)直接接觸中間層14。

襯底10可以是或包括硅晶片、絕緣體上硅(soi)晶片以及外延生長層中的至少一種。襯底10可以包括在多個(gè)對(duì)應(yīng)的微透鏡18下形成的多個(gè)光電二極管12。更具體地，如圖3b和圖3c所示，每個(gè)光電二極管12在垂直于襯底10的平面的方向上與對(duì)應(yīng)的微透鏡18對(duì)準(zhǔn)。

中間層14可以包括一個(gè)或更多個(gè)絕緣層。例如，中間層14可以包括氧化硅層、氮化硅層和/或聚酰亞胺層中的至少一種。

濾色器16的每個(gè)可以選擇性地傳播綠光、紅光和藍(lán)光中的一種。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，濾色器16的每個(gè)可以選擇性地傳播綠光、紅光和藍(lán)光中的兩種。

微透鏡18的每個(gè)可以直接設(shè)置在相應(yīng)的濾色器16上。微透鏡18的每個(gè)用于將入射光聚焦到對(duì)應(yīng)的光電二極管12。微透鏡18的每個(gè)可以包括透明有機(jī)材料。

例如，襯底10可以包括其內(nèi)已經(jīng)形成光電二極管12、濾色器16和微透鏡18的像素區(qū)域以及其內(nèi)已經(jīng)形成上電極桿51的外圍區(qū)域。外圍區(qū)域可以圍繞像素區(qū)域。

支撐板20可以直接形成在如圖4a所示的中間層14上。在其它實(shí)施例中，(未示出)，支撐板20可以掩埋在中間層14內(nèi)。支撐板20可以支撐下電極桿30(31和32)和上電極桿51。支撐板20可以將來自電源v的電壓和/或電流傳送給下電極板40和上電極板60。例如，支撐板20可以由金屬制成或包括金屬。為了對(duì)熱膨脹作彈性響應(yīng)，支撐板20可以包括多個(gè)狹縫sl(未示出)。即，支撐板20可以在外圍區(qū)域內(nèi)具有框架形狀而在像素區(qū)域內(nèi)具有網(wǎng)格形狀。

下電極桿30(31、32)可以物理地和機(jī)械地支撐下電極板40。下電極桿30(31、32)的每個(gè)，例如，可以為具有較寬的上部分和較窄的下部分的柱狀或桿狀。下電極桿30可以由導(dǎo)電材料(例如，金屬)制成或包括導(dǎo)電材料(例如，金屬)。

下電極桿30(31、32)可以將支撐板20電連接至下電極板40。下電極桿30的每個(gè)可以包括外部下電極桿31和內(nèi)部下電極桿32。外部下電極桿31可以設(shè)置在外圍區(qū)域(即，在其內(nèi)已經(jīng)形成濾色器16、微透鏡18或光場透鏡70的區(qū)域的外圍)。內(nèi)部下電極桿32可以設(shè)置在像素區(qū)域(即，在其內(nèi)已經(jīng)形成濾色器16、微透鏡18或光場透鏡70的區(qū)域內(nèi))。更具體地，內(nèi)部下電極桿32的每個(gè)可以選擇性地設(shè)置在與四個(gè)光場透鏡70的邊界部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域(即，孔洞h)內(nèi)。例如，內(nèi)部下電極桿32已經(jīng)圖示為垂直地和水平地每隔一個(gè)點(diǎn)設(shè)置在孔洞h內(nèi)使得它們交替。

下電極板40可以通過下電極桿30來支撐使得下電極板40水平地設(shè)置在微透鏡18上方。下電極板40可以由銦錫氧化物(ito)、銦鋅氧化物(izo)、氧化鋅(zno)和其它透明導(dǎo)電材料中的至少一種制成或包括銦錫氧化物(ito)、銦鋅氧化物(izo)、氧化鋅(zno)和其它透明導(dǎo)電材料中的至少一種。下電極板40可以固定。下電極板40不允許上下移動(dòng)。

上電極桿51可以僅設(shè)置在外圍區(qū)域內(nèi)。上電極桿51可以物理地和機(jī)械地支撐上電極板60。上電極桿51可以包括彈簧，例如微機(jī)電系統(tǒng)(mems)彈簧(諸如張力彈簧)。上電極桿51可以由金屬制成或包括金屬。因此，上電極桿51可以將支撐板20電連接到上電極板60。

上電極板60可以通過上電極桿51來支撐使得上電極板60水平設(shè)置在下電極板40上方。像下電極板40一樣，上電極板60可以包括ito、izo、zno和其它透明導(dǎo)電材料中的至少一種。上電極板60可以被配置為向上和向下移動(dòng)。例如，在下電極板40和上電極板60之間的距離或間隔可以依據(jù)上電極板60的移動(dòng)來改變。

光場透鏡70可以設(shè)置在上電極板60上，使得每個(gè)光場透鏡70與對(duì)應(yīng)的一組微透鏡18垂直對(duì)準(zhǔn)。光場透鏡70的直徑可以比微透鏡18的每個(gè)的直徑足夠大，例如，是其至少8倍或更多。光場透鏡70可以包括透明有機(jī)物質(zhì)。

電源v可以將dc電壓和/或dc電流供應(yīng)給支撐板20、下電極桿30、下電極板40、上電極桿50和/或上電極板60。

下透鏡保護(hù)層25和上透鏡保護(hù)層75可以包括用于分別保護(hù)微透鏡18和光場透鏡70免于外部物理攻擊和化學(xué)侵蝕的透明絕緣材料。例如，下透鏡保護(hù)層25和上透鏡保護(hù)層75可以包括聚酰亞胺、透明有機(jī)物質(zhì)或透明無機(jī)材料中的一種。在本發(fā)明的實(shí)施例中，下透鏡保護(hù)層25和/或上透鏡保護(hù)層75可以省略。

如圖4c所示，孔洞h可以垂直地穿透上電極板60和下電極板40。下透鏡保護(hù)層25的部分可以經(jīng)由孔洞h來暴露。

參考圖3a到圖3c，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器可以以常規(guī)模式來操作。具體地，上電極板60可以維持底部狀態(tài)(bottomstate)。例如，當(dāng)沒有施加電壓到下電極板40和上電極板60時(shí)，上電極板60可以維持其最低的底部狀態(tài)也簡稱為底部狀態(tài)。在上電極板60處于底部狀態(tài)的情況下，如圖3a所示，下電極板40與上電極板60可以以在不接觸的前提下盡可能最大程度地彼此接近的方式來放置。因此，當(dāng)上電極板60處于其底部狀態(tài)時(shí)，下電極板40和上電極板60之間可能存在微小的氣隙ag。即，下電極板40和上電極板60可以彼此不直接接觸。在上電極板60處于其底部狀態(tài)的情況下，微透鏡18和光場透鏡70之間的間隔減小，因此減小了光場透鏡70對(duì)圖像傳感的貢獻(xiàn)。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器能在第一模式中感測圖像，其中在第一模式中光場透鏡70對(duì)圖像傳感的貢獻(xiàn)被實(shí)質(zhì)上減小或有效地消除。操作的這種第一模式也可以被稱為操作的常規(guī)模式。

現(xiàn)在回去參考圖4a到圖4c，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器可以以光場模式來操作。具體地，上電極板60可以維持如圖4a所示的頂部狀態(tài)(topstate)。例如，當(dāng)施加具有相同的極性和量的電壓到下電極板40和上電極板60時(shí)，由于在下電極板40和上電極板60之間可以產(chǎn)生排斥力，因此上電極板60可以上升。即，下電極板40和上電極板60可以彼此間隔開。當(dāng)微透鏡18和光場透鏡70之間的間隔增加時(shí)，增加了光場透鏡70對(duì)圖像傳感的貢獻(xiàn)，而且當(dāng)上電極板60處于其頂部位置時(shí)，光場透鏡70對(duì)圖像傳感的貢獻(xiàn)是最大的。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器可以在操作的第二模式(下文也稱為光場模式)中感測圖像。

圖5a和圖5b是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的沿圖2的i-i′線截取的圖像傳感器的示意性縱向剖面圖。參考圖5a和圖5b，圖像傳感器可以包括為致動(dòng)器或包括致動(dòng)器的上電極桿52。在下文中上電極桿52被稱為致動(dòng)器52。致動(dòng)器52可以使用，例如，電流、液壓或氣壓使上電極板60上升和/或下降。例如，致動(dòng)器52可以包括電壓致動(dòng)器、電流致動(dòng)器或壓電致動(dòng)器。圖5a示出其中上電極板60維持底部狀態(tài)沒有上升的常規(guī)模式的圖像傳感器的示例。圖5b示出其中上電極板60通過上電極桿52來上升并維持頂部狀態(tài)的光場模式的圖像傳感器的示例。一個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器52可以用于每個(gè)上電極板60。

圖6是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖像傳感器的布局圖。圖7a到圖7b是沿圖6的iv-iv′線截取的圖像傳感器的示意性縱向剖面圖。

參考圖6、圖7a和圖7b，與圖2到圖5c中所示的圖像傳感器相比，圖像傳感器可以包括上電極桿53，每個(gè)上電極桿53具有固定的支撐桿54以及在支撐桿54和上電極板60之間的支撐臂55。支撐桿54可以具有固定的柱狀或桿狀。具體地，支撐桿54可以為具有較寬的上部分和較窄的下部分的圓柱狀。支撐臂55可以包括具有彈性的金屬(諸如彈簧鋼)。在所示實(shí)施例中，支撐桿54和支撐臂55包括相同的金屬使得它們可以一體形成為單體。圖7a示出了其中上電極板60維持底部狀態(tài)沒有上升的常規(guī)模式的圖像傳感器的示例。圖7b示出了其中上電極板60通過上電極桿53來上升并維持頂部狀態(tài)的光場模式的圖像傳感器的示例。如圖7b所示，支撐臂55可以彈性彎曲。此外，支撐臂55可以具有恢復(fù)力。在常規(guī)模式中，可以不將電壓施加到上電極板60和下電極板40。在光場模式中，可以將電壓施加到上電極板60和下電極板40，因此相互的排斥力可以作用于上電極板60和下電極板40，以使得上電極板60利用支撐臂55的彈性而上升到其頂部狀態(tài)。當(dāng)沒有電壓被施加到上電極板60和下電極板40時(shí)，上電極板60由于支撐臂55的恢復(fù)力而返回到底部狀態(tài)。

圖8是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的圖像傳感器的布局圖。參考圖8，與圖6示出的圖像傳感器相比，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器可以包括上電極桿53，每個(gè)上電極桿53都有固定的支撐桿54和多個(gè)較細(xì)支撐臂55。由于支撐臂55較細(xì)且數(shù)量增加，所以上電極板60的上下運(yùn)動(dòng)位移可進(jìn)一步增加。

圖9a和圖9b是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的沿圖6的iv-iv′線截取的圖像傳感器的示意性縱向剖面圖。

參考圖9a和圖9b，與圖6到圖8示出的圖像傳感器相比，圖像傳感器可以包括上電極桿56，每個(gè)上電極桿56都有固定的支撐桿57和含雙金屬器件或雙晶片壓電器件的支撐臂58。例如，如果支撐臂58包括雙金屬器件，則它可以包括具有較高熱膨脹系數(shù)的下支撐臂58a和具有較低熱膨脹系數(shù)的上支撐臂58b。因此，當(dāng)施加電壓到支撐臂58時(shí)，支撐臂58可以如圖9b所示地向上彎曲。在這種情況下，排斥力還可以作用在下電極板40和上電極板60之間。下支撐臂58a可以包括鎳/錳/鐵、鎳/錳/銅、鎳/鉬/鐵、銅/鋅、鎳/鐵/鉻或其它金屬合金。上支撐臂58b可以包括鎳/鐵或其它金屬合金。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如果支撐臂58包括雙晶片壓電器件，當(dāng)施加電壓到支撐臂58時(shí)，支撐臂58可以如圖9b所示向上彎曲。支撐臂58可以包括鈦酸鋇(batio3)、鈦酸鉛(pbtio3)、鋯鈦酸鉛(pzt)(pbtio3-pbzro3)或其它壓電材料。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，包括壓電器件的支撐臂58可以如圖9a和圖9b所示由雙層形成或如圖7a和圖7b所示由單層形成。

圖10a到圖19c是沿圖6的iv-iv′線截取和沿圖2的ii-ii′線及iii-iii′線截取的圖像傳感器的示意性縱向剖面圖，以用于描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成圖像傳感器的方法。例如，描述用于形成參考圖6到圖7b所述的圖像傳感器的方法。圖10a到圖19a主要示出外部的外圍區(qū)域，而圖10b和圖10c到圖19b和圖19c示出像素區(qū)域。

參考圖10a到圖10c，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于形成圖像傳感器的方法可以包括在其中具有光電二極管12的襯底10上形成中間層14。所述方法還可以包括在中間層14上形成支撐板20、濾色器16以及微透鏡18。所述方法還可以包括將下透鏡保護(hù)層25配置為覆蓋支撐板20、濾色器16以及微透鏡18。所述方法還可以包括在下透鏡保護(hù)層25上形成下犧牲層27。下透鏡保護(hù)層25可以在刻蝕工藝期間保護(hù)微透鏡18免于外部物理攻擊和化學(xué)侵蝕。下透鏡保護(hù)層25可以包括經(jīng)由涂覆工藝形成的氧化硅、旋涂硬掩模(soh,spin-onhardmask)或有機(jī)高分子樹脂，使得下透鏡保護(hù)層25關(guān)于下犧牲層27具有刻蝕選擇性。下犧牲層27可以包括經(jīng)由沉積工藝或涂覆工藝形成的氧化硅、氮化硅和高分子有機(jī)物質(zhì)中的至少一種。

參考圖11a到圖11c，所述方法可以包括在下犧牲層27之上形成第一刻蝕掩模m1以及通過執(zhí)行第一刻蝕工藝形成暴露支撐板20的一部分的下桿開口o1o和o1i。下桿開口o1o和o1i包括在像素區(qū)域之外形成的外部下桿開口o1o以及在像素區(qū)域之內(nèi)形成的內(nèi)部下桿開口o1i。第一刻蝕掩模m1可以包括包含有機(jī)高分子材料的光刻膠或包含無機(jī)材料的硬掩模。第一刻蝕工藝可以包括使用第一刻蝕掩模m1作為刻蝕掩模來選擇性地去除下犧牲層27和下透鏡保護(hù)層25。支撐板20可以用作刻蝕停止層。此后，可以去除第一刻蝕掩模m1。

參考圖12a到圖12c，所述方法可以包括在下桿開口o1o和o1i內(nèi)形成下電極桿31和32。下電極桿31和32可以包括外部下電極桿31和內(nèi)部下電極桿32。下電極桿31和32可以包括：通過執(zhí)行物理氣相沉積(pvd)工藝、化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝、電鍍工藝或填充工藝來在下桿開口o1o和o1i內(nèi)形成導(dǎo)體(諸如金屬)。所述方法還可包括，例如，通過執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)工藝來使下電極桿31和32與下犧牲層27的頂表面平坦化。

參考圖13a到圖13c，所述方法還可以包括形成下電極板40。形成下電極板40可以包括：在下犧牲層27和下電極桿31和32上形成銦錫氧化物(ito)、銦鋅氧化物(izo)、氧化鋅(zno)或其它透明電極層中的至少一種，然后在透明電極層上形成第二刻蝕掩模m2，以及通過執(zhí)行第二刻蝕工藝將透明電極層圖案化。第二刻蝕掩模m2可以包括與第一刻蝕掩模m1相同的材料。第二刻蝕工藝可以包括使用第二刻蝕掩模m2作為刻蝕掩模來使透明電極層圖案化。下犧牲層27可以用作刻蝕停止層。此后，可以去除第二刻蝕掩模m2。

參考圖14a到圖14c，所述方法還可以包括形成中間犧牲層28、形成第三刻蝕掩模m3以及通過執(zhí)行第三刻蝕工藝形成暴露支撐板20的上桿開口o2。中間犧牲層28可以包括與下犧牲層27相同的材料。第三刻蝕掩模m3可以包括與第一刻蝕掩模m1和第二刻蝕掩模m2相同的材料。第三刻蝕工藝可以包括使用第三刻蝕掩模m3作為刻蝕掩模來選擇性地去除中間犧牲層28和下犧牲層27。支撐板20可以用作刻蝕停止層。此后，可以去除第三刻蝕掩模m3。

參考圖15a到圖15c，所述方法可以包括：在中間犧牲層28上形成桿材料層、形成上犧牲層29、在上犧牲層29上形成第四刻蝕掩模m4以及通過使用第四刻蝕掩模m4作為刻蝕掩模來執(zhí)行第四刻蝕工藝形成上電極桿53，其中每個(gè)上電極桿53都具有固定支撐桿54和支撐臂55。中間犧牲層28可以在已經(jīng)設(shè)置有光電二極管12、濾色器16和微透鏡18的像素區(qū)域被暴露。桿材料層、支撐桿54和支撐臂55可以包括具有有效彈性水平的金屬結(jié)構(gòu)。上犧牲層29可以包括與下犧牲層27和/或中間犧牲層28相同的材料。第四刻蝕掩模m4可以與上電極桿53垂直對(duì)準(zhǔn)，且可以暴露像素區(qū)域。因此，中間犧牲層28可以在像素區(qū)域被暴露。此后，可以去除第四刻蝕掩模m4。

參考圖16a到圖16c，該方法可以包括形成透明電極材料層60、60a。透明電極材料層60、60a可以包括在像素區(qū)域中的上電極板60以及在支撐桿54和支撐臂55上的余料層60a。

參考圖17a和圖17b，該方法可以包括：去除上犧牲層29、去除在上犧牲層29上的余料層60a、在像素區(qū)域的上電極板60上形成光場透鏡70以及形成被配置為覆蓋光場透鏡70的上透鏡保護(hù)層75。光場透鏡70可以包括有機(jī)高分子樹脂。上透鏡保護(hù)層75可以包括聚酰亞胺、透明有機(jī)物質(zhì)或透明無機(jī)物質(zhì)。

參考圖18a到圖18c，該方法還可以包括：形成第五刻蝕掩模m5以及通過使用第五刻蝕掩模m5執(zhí)行第五刻蝕工藝來形成經(jīng)由上電極板60、中間犧牲層28和下電極板40而暴露下犧牲層27的一部分的刻蝕孔洞he?？涛g孔洞he的底部可以放置在下犧牲層27內(nèi)。此后，可以去除第五刻蝕掩模m5。

參考圖19a到圖19c，該方法還可以包括通過經(jīng)由刻蝕孔洞he去除中間犧牲層28和下犧牲層27來形成氣隙ag。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，還可以執(zhí)行用于去除下透鏡保護(hù)層25和/或上透鏡保護(hù)層75的工藝。

圖20是示意性圖示包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的至少一個(gè)圖像傳感器的電子設(shè)備的示圖。

參考圖20，電子設(shè)備可以包括能夠拍攝靜態(tài)圖像或動(dòng)態(tài)圖像的照相機(jī)。電子設(shè)備可以包括光學(xué)系統(tǒng)，例如，光學(xué)透鏡910、快門單元911、圖像傳感器900、被配置為控制/驅(qū)動(dòng)快門單元911的驅(qū)動(dòng)單元913和信號(hào)處理單元912。

光學(xué)系統(tǒng)910將來自攝影物體的圖像光或入射光引導(dǎo)至圖像傳感器900的像素區(qū)域(例如圖1的像素區(qū)域100)。光學(xué)系統(tǒng)910可以包括多個(gè)光學(xué)透鏡。快門單元911控制圖像傳感器900的光照射時(shí)段和光遮蔽時(shí)段。驅(qū)動(dòng)單元913控制圖像傳感器900的傳輸操作和快門單元911的快門操作。信號(hào)處理單元912可以對(duì)由圖像傳感器900輸出的信號(hào)執(zhí)行各種類型的信號(hào)處理。經(jīng)信號(hào)處理以后的圖像信號(hào)dout被儲(chǔ)存在諸如存儲(chǔ)器的儲(chǔ)存介質(zhì)中或者在監(jiān)控器上被顯示。

因?yàn)閳D像傳感器具有光場模式和常規(guī)模式二者，所以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)精神的各種實(shí)施例的圖像傳感器的每個(gè)能夠使用單個(gè)圖像傳感器來實(shí)現(xiàn)根據(jù)兩種拍攝方案的圖像傳感。

根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的圖像傳感器的每個(gè)能夠通過電子控制和/或機(jī)械控制選擇光場模式或常規(guī)模式來實(shí)現(xiàn)根據(jù)兩種拍攝方案的圖像傳感方法。

由于存在于微透鏡和光場透鏡之間的氣隙，因此根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的圖像傳感器的每個(gè)能夠使光損失最小化。

已經(jīng)在文中描述了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的其它優(yōu)點(diǎn)。

雖然已經(jīng)出于說明的目的而描述了各種實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種改變和修正。