基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器及其制作方法与流程

1.本发明属于凝视型多光谱图像传感器技术领域，涉及一种基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器及其制作方法。


背景技术：

2.多光谱图像传感器目的是通过光谱识别技术与成像技术结合，实现对各种物质光谱信息的获取，从而达到辨识物质的效果。具有抗干扰能力强，物质识别精确度高等优势，可应用于农业、水利、医学、天文、军事等领域。现有的多光谱成像技术向着高集成度、低成本、小型化的方向发展，这些方向上，目前主流的技术方案包含了在图像传感器中片上集成滤光器或在光窗上面集成多光谱滤光片两种。
3.常规的图像传感器都集成了微透镜阵列，用于提高占空比。但普通的微透镜阵列会导致入射光角度的改变，对于片上集成滤光器方案来说，不同的入射光角度会导致入射光在滤光器内的光程出现偏差，从而影响谱段精度。而在光窗上集成多光谱滤光片方案中，可图像传感器表面集成微透镜阵列，滤光片存在于微透镜阵列的上方，但透过滤光片的入射光会在微透镜表面和滤光片之间产生多次反射，从而造成谱段串扰，需要用其他方法来降低该现象，无法完全消除。
4.为此，如何在提高占空比的同时降低谱段串扰是多光谱图像传感器需要解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器及其制作方法。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器制作方法，包括以下步骤：
8.取一背照式图像传感器晶圆；
9.在背照式图像传感器晶圆上，对应每一背照式图像传感器分别制作多光谱滤光器阵列，所述多光谱滤光器阵列包括与背照式图像传感器的像元一一对应的基于f-p标准具原理的多光谱滤光器，每一所述多光谱滤光器分别位于对应像元的光敏区正上方的位置处；
10.取一与背照式图像传感器晶圆尺寸相适配的光学玻璃片；
11.在所述光学玻璃片的下表面制作下微透镜阵列，所述下微透镜阵列包括多个下微透镜，所述下微透镜与多光谱滤光器一一对应，且所述下微透镜的尺寸与所述多光谱滤光器相适配；
12.在背照式图像传感器上旋涂光敏型键合胶；
13.对光敏型键合胶进行图形化处理，形成与下微透镜阵列相对应的图案；
14.使每一下微透镜分别位于对应位置多光谱滤光器的正上方，将光学玻璃片和背照
式图像传感器键合在一起，并高温固化；
15.在所述光学玻璃片的上表面制作上微透镜阵列，所述上微透镜阵列包括多个上微透镜，所述上微透镜与下微透镜一一对应，且所述上微透镜的尺寸大于所述下微透镜的尺寸；
16.将金属电极连接至对应的电路系统，形成凝视型多光谱图像传感器。
17.进一步的，在背照式图像传感器的表面制作多光谱滤光器阵列的方法为：
18.先采用电子束蒸发或离子束溅射或反应磁控溅射的方法在背照式图像传感器表面交替堆栈高折射率材料和低折射率材料；
19.然后采用剥离或离子束刻蚀的方法对交替堆栈的高折射率材料和低折射率材料进行处理，在背照式图像传感器表面对应每一像元的光敏区正上方的位置处分别形成一多光谱滤光器。
20.进一步的，对光敏型键合胶进行图形化处理，形成与下微透镜阵列相对应的图案的方法为：
21.采用光刻曝光显影的方法对键合胶进行图形化，使键合胶对应下微透镜的位置处形成容纳槽，所述容纳槽的开口尺寸与下微透镜的尺寸相适配，所述容纳槽的深度大于下微透镜的高度。
22.进一步的，在所述光学玻璃片的下表面制作下微透镜阵列的方法为：
23.先采用化学气相淀积的方法在光学玻璃片的下表面淀积硅化物介质层；
24.然后采用光刻胶热熔的方式在光学玻璃片下表面的硅化物介质层上根据各多光谱滤光器的位置形成相应的微透镜图形阵列；
25.再采用离子束刻蚀的方法对光学玻璃片下表面的淀积硅化物介质层进行刻蚀，在对应每一多光谱滤光器的位置处分别形成一个下微透镜。
26.进一步的，在所述光学玻璃片的上表面制作上微透镜阵列的方法为：
27.先采用化学气相淀积的方法在光学玻璃片的上表面淀积硅化物介质层；
28.然后采用光刻胶热熔的方式在光学玻璃片上表面的硅化物介质层上根据各下微透镜的位置形成相应的微透镜图形阵列；
29.再采用离子束刻蚀的方法对光学玻璃片上表面的淀积硅化物介质层进行刻蚀，在对应每一下微透镜正上方的位置处分别形成一个上微透镜。
30.进一步的，在光学玻璃片的上表面和下表面淀积的硅化物介质层为二氧化硅、氮氧化硅或氮化硅。
31.进一步的，将金属电极连接至对应的电路系统包括以下步骤：
32.采用光刻的方式图形化曝光出金属电极的压焊点上方的区域；
33.采用离子束刻蚀的方法在压焊点的上方刻蚀出连接孔；
34.在压焊点的上端连接引线，使引线穿出连接孔并与对应的电路系统连接。
35.一种基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器，包括背照式图像传感器，所述背照式图像传感器的表面设置有多光谱滤光器阵列，所述多光谱滤光器阵列包括与背照式图像传感器的像元一一对应的基于f-p标准具原理的多光谱滤光器，每一所述多光谱滤光器分别位于对应像元的光敏区正上方的位置处；所述背照式图像传感器的表面还键合有双微透镜阵列，所述双微透镜阵列包括多个用于聚光的双微透镜，所述双微透镜用于使平行
入射光束聚后成范围缩小的平行光，每一所述双微透镜分别对应位于一多光谱滤光器的正上方；所述背照式图像传感器的正面还设有压焊点，所述压焊点的上方开设有连接孔，所述压焊点的上端连接有引线，所述引线穿出连接孔并与对应的电路系统连接。
36.进一步的，所述双微透镜阵列包括光学玻璃片，所述光学玻璃片的下端面设置有下微透镜阵列，所述下微透镜阵列包括多个下微透镜；所述下微透镜与多光谱滤光器一一对应，且每一所述下微透镜分别位于对应的多光谱滤光器的正上方；所述下微透镜的尺寸与所述多光谱滤光器相适配，且相邻的下微透镜之间留有空隙；
37.所述光学玻璃片的上端面设置有上微透镜阵列，所述上微透镜阵列包括多个上微透镜；所述上微透镜与下微透镜一一对应，且每一所述上微透镜分别位于对应的下微透镜的正上方；所述上微透镜的尺寸大于下微透镜的尺寸，且相邻的上微透镜之间相互连接；
38.所述上微透镜用于使入射光向内聚光后进入光学玻璃片，所述下微透镜用于使从光学玻璃片射入的光向外分散形成平行光射向多光谱滤光器。
39.进一步的，所述背照式图像传感器的表面设置有键合胶，所述双微透镜阵列通过键合胶与所述背照式图像传感器键合连接；所述键合胶对应每一多光谱滤光器的位置处分别设有容纳槽，所述下微透镜伸入对应的容纳槽中，且所述下微透镜的下端与对应的多光谱滤光器之间留有空隙。
40.本发明中，图像传感器的进光方式采用了背照式，具有灵敏度高、膜系可设计性高、工艺可控性高的特点。滤光器基于f-p标准具原理，结构简单，相对于传统的多光谱成像系统，省去了笨重的色散或干涉分光系统。采用了双透镜结构，并在多光谱图像传感器的入光面片上集成，相比现有的其他多光谱图像传感器来说，能明显提高图像传感器的填充因子，提高占空比，优化多光谱图像传感器的光响应度、灵敏度等参数。且通过双透镜结构能够使平行入射光束聚光成较小的平行入射光，可以在不改变入射角度的情况下，减小了入光面积，而较小的入光面积可降低反射光造成的谱段串扰，也可以防止光弥散造成的像元串扰，提高器件的mtf。双透镜阵列直接键合于图像传感器表面，成本低、体积小、重量轻。双透镜的制作未使用有机物来制作，而采用了硅cmos工艺常用的硅化物来制作，工艺成熟，结构稳定。
附图说明
41.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
42.图1为本发明基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器制作方法的一个优选实施例的流程图。
43.图2为基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器的一个优选实施例的剖面示意图。
44.图3为双透镜的光线汇聚示意图。
45.图中：1.背照式图像传感器，2.键合胶，3.光学玻璃片，4-1、4-2、4-3、4-4、4-5
…
4-n.像元的光敏区，5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n.多光谱滤光器，6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n.下微透镜，7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n.上微透镜，8.压焊点，21.容纳槽，81.引线，82.连接孔。
具体实施方式
46.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
47.如图1所示，本发明基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器制作方法的一个优选实施例包括以下步骤：
48.s1、取一背照式图像传感器晶圆，或采用标准硅图像传感器制作工艺在晶圆上制作背照式图像传感器1，在一个晶圆可以集成多个背照式图像传感器1，可同时将同一晶圆上的所有背照式图像传感器1都制作为凝视型多光谱图像传感器；下面以在一个背照式图像传感器1制作为凝视型多光谱图像传感器为例进行说明。背照式图像传感器1的背面钝化可以采用离子注入或原子层淀积工艺来实现，表面膜系简单，主要起多光谱成像的作用。本实施例采用背照式图像传感器1(ccd或cis)作为多光谱成像基础芯片，灵敏度高；且入光面的介质层非常简单，有利于滤光器膜系设计和制作，具有膜系可设计性高、工艺可控性高的优点。
49.s2、如图2所示，在背照式图像传感器晶圆上的每一背照式图像传感器1的表面分别制作多光谱滤光器阵列，所述多光谱滤光器阵列包括与背照式图像传感器1的像元一一对应的基于f-p(fabry-perot)标准具原理的多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)，每一所述多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)分别位于对应像元的光敏区(4-1、4-2、4-3、4-4、4-5
…
4-n)正上方的位置处。需要说明的是，图2只展示了一个背照式图像传感器1制作成凝视型多光谱图像传感器后的结构，背照式图像传感器晶圆上还有多个与其结构相同的凝视型多光谱图像传感器。
50.本实施例在背照式图像传感器1芯片(背面)各像元表面原位集成多光谱滤光器阵列，便于实现多光谱凝视成像。多光谱滤光器基于f-p标准具原理，结构简单，相对于传统的多光谱成像系统，省去了笨重的色散或干涉分光系统。在背照式图像传感器1的表面制作多光谱滤光器阵列的方法优选为：
51.先采用电子束蒸发或离子束溅射或反应磁控溅射的方法在背照式图像传感器1表面交替堆栈高折射率材料和低折射率材料。通过采用高折射率材料和低折射率材料交替堆栈，便于使特定波段透光，达到滤光的功能。然后采用剥离或离子束刻蚀的方法对交替堆栈的高折射率材料和低折射率材料进行处理，在背照式图像传感器1表面对应每一像元的光敏区(4-1、4-2、4-3、4-4、4-5
…
4-n)正上方的位置处分别形成一多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)。
52.s3、取一与背照式图像传感器晶圆尺寸相适配的光学玻璃片3。所述光学玻璃片3优选为可见光波段透过率高的k9、bk7或合成石英玻璃，以光学玻璃片3作为双透镜结构的支撑层。
53.s4、在所述光学玻璃片3的下表面对应背照式图像传感器1的位置制作下微透镜阵列，由于背照式图像传感器晶圆上一般制作有多个背照式图像传感器1，因此可在光学玻璃
片3的下表面制作多个下微透镜阵列，使下微透镜阵列与背照式图像传感器1一一对应。所述下微透镜阵列包括多个下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)，所述下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)与多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)一一对应，且所述下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的尺寸与所述多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)相适配。在所述光学玻璃片3的下表面制作下微透镜阵列的方法优选为：
54.先采用化学气相淀积的方法在光学玻璃片3的下表面淀积硅化物介质层，硅化物介质层通常采用二氧化硅(sio2)、氮氧化硅(sion)或氮化硅(si3n4)等硅化物制作。然后采用光刻胶热熔的方式在光学玻璃片3下表面的硅化物介质层上根据各多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)的位置形成相应的微透镜图形阵列。再采用离子束刻蚀的方法对光学玻璃片3下表面的淀积硅化物介质层进行刻蚀，在对应每一多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)的位置处分别形成一个下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)。
55.s5、在背照式图像传感器1上旋涂光敏型键合胶2。所述键合胶2优选为光敏型双苯环丁烯(bcb)或聚酰亚胺(pi)类胶，以便于键合图像传感器芯片和玻璃片。
56.s6、对光敏型键合胶2进行图形化处理，形成与下微透镜阵列相对应的图案。具体方法为：
57.采用光刻曝光显影的方法对键合胶2进行图形化，使键合胶2对应下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的位置处形成容纳槽21，所述容纳槽21的开口尺寸与下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的尺寸相适配，以便于容纳下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)；所述容纳槽21的深度略大于下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的高度，从而能够在下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)和多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)之间形成间隙，避免下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)与多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)发生触碰从而产生变形。
58.s7、使每一下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)分别位于对应位置多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)的正上方，将光学玻璃片3和背照式图像传感器1键合在一起，并高温固化；键合面分别为光学玻璃片3具有下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的表面和背照式图像传感器1具有滤光器的表面。
59.s8、在所述光学玻璃片3的上表面制作上微透镜阵列，所述上微透镜阵列包括多个上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)，所述上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)与下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)一一对应，且所述上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)的尺寸大于所述下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的尺寸。通过光学玻璃片3、上微透镜阵列和下微透镜阵列形成双透镜陈列。在所述光学玻璃片3的上表面制作上微透镜阵列的方法优选为：
60.先采用化学气相淀积的方法在光学玻璃片3的上表面淀积硅化物介质层，硅化物介质层通常采用二氧化硅(sio2)、氮氧化硅(sion)或氮化硅(si3n4)等硅化物制作。然后采用光刻胶热熔的方式在光学玻璃片3上表面的硅化物介质层上根据各下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的位置形成相应的微透镜图形阵列。再采用离子束刻蚀的方法对光学玻璃片3上表面的淀积硅化物介质层进行刻蚀，在对应每一下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)正上方的位置处分别形成一个上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)。如图3所示，所述上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)的结构可以使入射光向一点汇聚，所述下
微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的结构可以使汇聚的入射光变为平行光，从而可以对光线进行汇聚以减少入光面积。
61.本实施例中，双透镜阵列的制作未使用有机物，而是采用了硅cmos工艺常用的硅化物来制作，工艺成熟，结构稳定。
62.s9、将金属电极连接至对应的电路系统，形成凝视型多光谱图像传感器。优选为包括以下步骤：
63.s91、采用光刻的方式图形化曝光出金属电极的压焊点8上方的区域。
64.s92、采用离子束刻蚀的方法刻蚀金属电极的压焊点8上方的光学玻璃片3、键合胶2、硅以及各类介质层，从而在金属电极的压焊点8上方刻蚀形成连接孔82。
65.s93、在压焊点8的上端连接引线81，使引线81穿出连接孔82并连接至对应的电路系统。从而制作形成凝视型多光谱图像传感器。
66.本实施例中，图像传感器的进光方式采用了背照式，具有灵敏度高、膜系可设计性高、工艺可控性高的特点。采用了双透镜结构，并在多光谱图像传感器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)的入光面片上集成，相比现有的其他多光谱图像传感器来说，能明显提高图像传感器的填充因子，提高占空比，优化多光谱图像传感器的光响应度、灵敏度等参数。且通过双透镜结构能够使平行入射光束聚光成较小的平行入射光，可以在不改变入射角度的情况下，减小了入光面积，而较小的入光面积可降低反射光造成的谱段串扰，也可以防止光弥散造成的像元串扰，提高器件的mtf。双透镜阵列直接键合于图像传感器表面，成本低、体积小、重量轻。双透镜的制作未使用有机物来制作，而采用了硅cmos工艺常用的硅化物来制作，工艺成熟，结构稳定。
67.如图2所示，本发明基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器的一个优选实施例包括在晶圆上制作的背照式图像传感器1，所述背照式图像传感器1的表面设置有多光谱滤光器阵列，所述多光谱滤光器阵列包括与背照式图像传感器1的像元一一对应的基于f-p标准具原理的多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)，每一所述多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)分别位于对应像元的光敏区(4-1、4-2、4-3、4-4、4-5
…
4-n)正上方的位置处；所述多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)优选为采用剥离或离子束刻蚀的方法对背照式图像传感器1表面交替堆栈的高折射率材料和低折射率材料进行处理得到。所述背照式图像传感器1的表面还键合有双微透镜阵列，优选为所述背照式图像传感器1的表面设置有键合胶2，所述双微透镜阵列通过键合胶2与所述背照式图像传感器1键合连接；所述键合胶2优选为光敏型双苯环丁烯(bcb)或聚酰亚胺(pi)类胶，以便于键合图像传感器芯片和玻璃片。所述双微透镜阵列包括多个用于聚光的双微透镜，所述双微透镜用于使平行入射光束聚后成范围缩小的平行光，每一所述双微透镜分别对应位于一多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)的正上方。
68.如图3所示，所述双微透镜阵列包括光学玻璃片3，所述光学玻璃片3的尺寸优选为与制作背照式图像传感器1的晶圆的尺寸相适配，从而使同一晶圆上的背照式图像传感器1共用一个光学玻璃片3。所述光学玻璃片3优选为可见光波段透过率高的k9、bk7或合成石英玻璃，以光学玻璃片3作为双透镜结构的支撑层。所述光学玻璃片3的下端面设有与背照式图像传感器1一一对应的下微透镜阵列，所述下微透镜阵列包括多个下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)；所述下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)与多光谱滤光器(5-1、5-2、
5-3、5-4、5-5
…
5-n)一一对应，且每一所述下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)分别位于对应的多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)的正上方；所述下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的尺寸与所述多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)相适配，且相邻的下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)之间留有空隙；所述键合胶2对应每一多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)的位置处分别设有容纳槽21，所述容纳槽21的开口尺寸与下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的尺寸相适配，以便于容纳下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)；所述容纳槽21的深度略大于下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的高度，所述下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)伸入对应的容纳槽21中，且所述下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的下端与对应的多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)之间留有空隙。所述光学玻璃片3的上端面设置有上微透镜阵列，所述上微透镜阵列包括多个上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)；所述上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)与下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)一一对应，且每一所述上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)分别位于对应的下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的正上方；所述上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)的尺寸大于下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)的尺寸，且相邻的上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)之间相互连接；所述上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)和下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)通常采用二氧化硅(sio2)、氮氧化硅(sion)或氮化硅(si3n4)等硅化物制作。所述上微透镜(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5
…
7-n)用于使入射光向内聚光后进入光学玻璃片3，所述下微透镜(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5
…
6-n)用于使从光学玻璃片3射入的光向外分散形成平行光射向多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)。
69.所述背照式图像传感器1还设有金属电极；所述金属电极包括设置在背照式图像传感器1下端面上的压焊点8，所述压焊点8的上方设有连接孔82，所述压焊点8的上端面上连接有引线81，所述引线81的一端穿出连接孔82，用于与芯片电连接。
70.本实施例中，采用背照式图像传感器1作为多光谱成像基础芯片，灵敏度高。背照式图像传感器芯片1背面各像元表面原位集成多光谱滤光器阵列，便于实现多光谱凝视成像。双透镜阵列可以使平行入射光束聚光成较小的平行入射光，在不改变入射角度的情况下，提高像元占空比；在像元表面集成的高透过率的多光谱滤光器(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5
…
5-n)，反射率很低，且较小的入光面积可降低反射光造成的谱段串扰，也可以防止光弥散造成的像元串扰，提高器件的mtf。
71.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器制作方法，其特征在于，包括以下步骤：取一背照式图像传感器晶圆；在背照式图像传感器晶圆上，对应每一背照式图像传感器分别制作多光谱滤光器阵列，所述多光谱滤光器阵列包括与背照式图像传感器的像元一一对应的基于f-p标准具原理的多光谱滤光器，每一所述多光谱滤光器分别位于对应像元的光敏区正上方的位置处；取一与背照式图像传感器晶圆尺寸相适配的光学玻璃片；在所述光学玻璃片的下表面制作下微透镜阵列，所述下微透镜阵列包括多个下微透镜，所述下微透镜与多光谱滤光器一一对应，且所述下微透镜的尺寸与所述多光谱滤光器相适配；在背照式图像传感器上旋涂光敏型键合胶；对光敏型键合胶进行图形化处理，形成与下微透镜阵列相对应的图案；使每一下微透镜分别位于对应位置多光谱滤光器的正上方，将光学玻璃片和背照式图像传感器键合在一起，并高温固化；在所述光学玻璃片的上表面制作上微透镜阵列，所述上微透镜阵列包括多个上微透镜，所述上微透镜与下微透镜一一对应，且所述上微透镜的尺寸大于所述下微透镜的尺寸；将金属电极连接至对应的电路系统，形成凝视型多光谱图像传感器。2.根据权利要求1所述的基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器及其制作方法，其特征在于，在背照式图像传感器的表面制作多光谱滤光器阵列的方法为：先采用电子束蒸发或离子束溅射或反应磁控溅射的方法在背照式图像传感器表面交替堆栈高折射率材料和低折射率材料；然后采用剥离或离子束刻蚀的方法对交替堆栈的高折射率材料和低折射率材料进行处理，在背照式图像传感器表面对应每一像元的光敏区正上方的位置处分别形成多光谱滤光器。3.根据权利要求1所述的基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器及其制作方法，其特征在于，对光敏型键合胶进行图形化处理，形成与下微透镜阵列相对应的图案的方法为：采用光刻曝光显影的方法对键合胶进行图形化，使键合胶对应下微透镜的位置处形成容纳槽，所述容纳槽的开口尺寸与下微透镜的尺寸相适配，所述容纳槽的深度大于下微透镜的高度。4.根据权利要求1所述的基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器及其制作方法，其特征在于，在所述光学玻璃片的下表面制作下微透镜阵列的方法为：先采用化学气相淀积的方法在光学玻璃片的下表面淀积硅化物介质层；然后采用光刻胶热熔的方式在光学玻璃片下表面的硅化物介质层上根据各多光谱滤光器的位置形成相应的微透镜图形阵列；再采用离子束刻蚀的方法对光学玻璃片下表面的淀积硅化物介质层进行刻蚀，在对应每一多光谱滤光器的位置处分别形成一个下微透镜。5.根据权利要求4所述的基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器及其制作方法，其特征在于，在所述光学玻璃片的上表面制作上微透镜阵列的方法为：
先采用化学气相淀积的方法在光学玻璃片的上表面淀积硅化物介质层；然后采用光刻胶热熔的方式在光学玻璃片上表面的硅化物介质层上根据各下微透镜的位置形成相应的微透镜图形阵列；再采用离子束刻蚀的方法对光学玻璃片上表面的淀积硅化物介质层进行刻蚀，在对应每一下微透镜正上方的位置处分别形成一个上微透镜。6.根据权利要求5所述的基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器及其制作方法，其特征在于，在光学玻璃片的上表面和下表面淀积的硅化物介质层为二氧化硅、氮氧化硅或氮化硅。7.根据权利要求1所述的基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器及其制作方法，其特征在于，将金属电极连接至对应的电路系统包括以下步骤：采用光刻的方式图形化曝光出金属电极的压焊点上方的区域；采用离子束刻蚀的方法在压焊点的上方刻蚀出连接孔；在压焊点的上端连接引线，使引线穿出连接孔并与对应的电路系统连接。8.一种基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器，其特征在于，包括背照式图像传感器，所述背照式图像传感器的表面设置有多光谱滤光器阵列，所述多光谱滤光器阵列包括与背照式图像传感器的像元一一对应的基于f-p标准具原理的多光谱滤光器，每一所述多光谱滤光器分别位于对应像元的光敏区正上方的位置处；所述背照式图像传感器的表面还键合有双微透镜阵列，所述双微透镜阵列包括多个用于聚光的双微透镜，所述双微透镜用于使平行入射光束聚后成范围缩小的平行光，每一所述双微透镜分别对应位于一多光谱滤光器的正上方；所述背照式图像传感器的正面还设有压焊点，所述压焊点的上方开设有连接孔，所述压焊点的上端连接有引线，所述引线穿出连接孔并与对应的电路系统连接。9.根据权利要求8所述的基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器，其特征在于，所述双微透镜阵列包括光学玻璃片，所述光学玻璃片的下端面设置有下微透镜阵列，所述下微透镜阵列包括多个下微透镜；所述下微透镜与多光谱滤光器一一对应，且每一所述下微透镜分别位于对应的多光谱滤光器的正上方；所述下微透镜的尺寸与所述多光谱滤光器相适配，且相邻的下微透镜之间留有空隙；所述光学玻璃片的上端面设置有上微透镜阵列，所述上微透镜阵列包括多个上微透镜；所述上微透镜与下微透镜一一对应，且每一所述上微透镜分别位于对应的下微透镜的正上方；所述上微透镜的尺寸大于下微透镜的尺寸，且相邻的上微透镜之间相互连接；所述上微透镜用于使入射光向内聚光后进入光学玻璃片，所述下微透镜用于使从光学玻璃片射入的光向外分散形成平行光射向多光谱滤光器。10.根据权利要求9所述的基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器，其特征在于，所述背照式图像传感器的表面设置有键合胶，所述双微透镜阵列通过键合胶与所述背照式图像传感器键合连接；所述键合胶对应每一多光谱滤光器的位置处分别设有容纳槽，所述下微透镜伸入对应的容纳槽中，且所述下微透镜的下端与对应的多光谱滤光器之间留有空隙。

技术总结
本发明涉及一种基于双透镜阵列的凝视型多光谱图像传感器及其制作方法，包括：在背照式图像传感器的表面制作多光谱滤光器阵列；在光学玻璃片的下表面制作下微透镜阵列，在背照式图像传感器上旋涂光敏型键合胶，并进行图形化处理形成与下微透镜阵列相对应的图案；将光学玻璃片和背照式图像传感器键合在一起；在光学玻璃片的上表面制作上微透镜阵列；制作金属电极。本发明中，图像传感器的进光方式采用了背照式，具有灵敏度高、膜系可设计性高、工艺可控性高的特点。滤光器基于F-P标准具原理，结构简单，相对于传统的多光谱成像系统，省去了笨重的色散或干涉分光系统。采用双透镜结构能明显提高图像传感器的填充因子，提高占空比，降低谱段串扰。低谱段串扰。低谱段串扰。


技术研发人员：李睿智 张勇 黄建 张晓琴 高建威
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十四研究所
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/3/8