图像传感器和图像探测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像采集领域，特别涉及一种图像传感器和图像探测器。
【背景技术】
[0002]线性阵列图像探测器是一种以线性阵列图像传感器为核心的X射线影像探测器。在X射线照射下探测器将X射线光子直接或者间接转换为电信号，再通过外围电路检出及ADC变换，从而获得数字化图像。线性阵列图像传感器以光电二极管为核心，且这些二极管按照一定规则排列成的一行或者几行的阵列，并集成以数据线、偏置电压线等。
[0003]目前线性阵列图像探测器所用的线性阵列传感器几乎都是晶体硅线性阵列传感器。这类线性阵列扫描探测器在晶圆衬底上制作，并将器件、导线等集成在衬底上。基于此工艺形成的线性阵列探测器，相邻像素单元之间的串扰严重，且工艺复杂、成本高，而且探测器尺寸受限于晶圆衬底的尺寸。
[0004]为了增大探测器的尺寸，降低制造成本，避免相邻像素之间的串扰，采用非晶硅工艺形成图像传感器，以构成非晶硅图像探测器。
[0005]但是现有技术中的非晶硅图像传感器存在图像噪声较大的问题。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是提供一种图像传感器和图像探测器，以降低图像噪声。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种图像传感器，用于实现入射光的光电转换，包括基底以及位于基底上的至少一个像素单元，所述像素单元包括:
[0008]聚光件，用于汇聚入射光；
[0009]位于基底表面的光电器件，用于感测经所述聚光件汇聚后的入射光并形成电信号。
[0010]可选的，所述光电器件设置于所述聚光件的主光轴上。
[0011]可选的，所述光电器件与所述聚光件之间的距离小于所述聚光件的焦距。
[0012]可选的，所述光电器件受到入射光照射的表面为感光面，所述聚光件在所述感光面上的投影面积大于所述感光面的面积。
[0013]可选的，所述聚光件在所述基底表面的投影面积与所述像素单元的面积相当。
[0014]可选的，所述聚光件在所述基底表面的投影面积在所述像素单元面积的90%到100%范围内。
[0015]可选的，所述聚光件包括凸透镜或梯度折射率透镜。
[0016]可选的，所述像素单元还包括支撑件，所述聚光件固定在所述支撑件上。
[0017]可选的，所述支撑件的材料为透明材料。
[0018]可选的，所述支撑件为与所述基底相对的透光平板，所述聚光件固定在所述透光平板朝向所述基底的面上。
[0019]可选的，所述聚光件为平凸透镜，包括:平面入射面和凸面出光面；所述平凸透镜的平面入射面与所述透光平板相贴合。
[0020]可选的，所述光电器件包括光电二极管。
[0021 ] 可选的，所述基底为玻璃基底。
[0022]可选的，所述图像传感器为线阵列图像传感器，所述像素单元呈线性排布。
[0023]相应的，本发明还提供一种图像探测器，包括:
[0024]本发明所提供的图像传感器。
[0025]可选的，所述图像探测器为X射线图像探测器；所述图像探测器还包括:位于所述图像传感器上的X射线转换层。
[0026]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0027]本发明通过在像素单元中设置位于光电器件上的聚光件，汇聚入射光并使入射光透射至光电器件上，由此可以在不减少入射光量的前提下，减小受到入射光照射的光电器件的面积，使减小光电器件面积成为可能，以达到减小图像传感器噪声的目的，能够有效的提高图像传感器的信噪比，改善图像传感器的性能。
【附图说明】
[0028]图1是现有技术中一种图像传感器的布局不意图；
[0029]图2至图4是本发明所提供图像传感器一实施例的结构示意图；
[0030]图5是本发明所提供的图像探测器一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]由【背景技术】可知，现有技术中的图像传感器存在信号噪声过大的问题。现结合现有技术中图像传感器的结构分析其噪声过大的原因:
[0032]参考图1，示出了现有技术中一种图像传感器的布局示意图。
[0033]呈阵列排布的像素单元11在基底10上构成像素阵列12，其中，像素单元11中的感光器件13 —般为光电二极管。像素阵列12的数据线14通过绑定垫15 (pad)与外部电路实现电连接。
[0034]光电二极管通过采集光信号，并根据光信号产生电信号:
[0035]在不饱和的情况下，光电二极管感光面受到光线辐照的强度与光电二极管所产生电信号的强度成正比:
[0036]Q = nQEXGLXSXt
[0037]其中，&为光电二极管感光面受到光线辐照的光子流量，即单位时间内光电二极管感光面单位面积吸收光子的数量；Π οΕ为量子效率，即光电二极管每秒产生光电子数量与所吸收光子数的比值，与光线的波长以及光电二极管的偏压有关；S是光电二极管感光面的面积；t为光信号入射的时间。
[0038]由此可知，在投射到光电二极管感光面的光线的强度、光电二极管的厚度以及偏压一定的情况下，光电二极管感光面的面积越大，其产生的信号量越大，越有利于提高图像传感器的成像质量。
[0039]此外，光电二极管的电容为:C = ε0Χ ε XS/d，其中S是光电二极管的面积，d是光电二极管的厚度，由此可以知道，在光电二极管厚度一定的情况下，光电二极管的电容大小与其面积成正比。
[0040]光电二极管的图像噪声包括读出芯片前端引起的噪声以及光电二极管本身的噪声。
[0041]其中，读出芯片前端引起的噪声为:Ql=[(C Pd+Cint)/Cint] XVnolseopanp；光电二极管引起的噪声为:q2= sqrt (2kTC pd) X e ;因此光电二极管的总噪声为:qtcital =sqrt (qi X qi+q2Xq2)。由此可见，光电二极管的噪声与电容成正比，即电容越大，引起的噪声越大。Cint是读出芯片运算放大器的积分电容；Cpd是感光二极管的电容；νηΜ__ρ是噪音引起的运算放大器输出电压的变化值
[0042]由此可知，在不饱和的前提下，光电二极管的感光面面积越大，吸收的光子越多，光电二极管产生的光电子量越多，也就是产生的电信号强度越大。但是一般情况下，入射光通常投射至光电二极管的上表面，也就是说，感光面通常位于光电二极管的上表面，因此光电二极管的面积不小于其感光面的面积。所以，光电二极管的感光面面积越大，光电二极管的面积越大，噪音越大。
[0043]为解决所述技术问题，本发明提供一种图像传感器，用于实现入射光的光电转换，包括:
[0044]基底以及位于基底上的至少一个像素单元，所述像素单元包括:聚光件，用于汇聚入射光；位于基底表面的光电器件，用于感测经所述聚光件汇聚后的入射光并形成电信号。
[0045]本发明通过在像素单元中设置位于光电器件上的聚光件，汇聚入射光并使入射光透射至光电器件上，由此可以在不减少入射光量的前提下，减小受到入射光照射的光电器件的面积，使减小光电器件面积成为可能，以达到减小图像传感器噪声的目的，能够有效的提高图像传感器的信噪比，改善图像传感器的性能。
[0046]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0047]参考图2，示出了本发明所提供图像传感器一实施例的结构示意图。
[0048]所述图像传感器用于实现入射光的光电转换，包括基底100以及位于基底100上的至少一个像素单元200。
[0049]所述基底100为后续制造工艺提供操作平台。本实施例中，所述基底100的材料为玻璃。采用玻璃材质的基底100形成所述图像传感器的好处在于，成本低廉，能够降低所述图像传感器的制造成本。此外，玻璃材质的基底100具有较好的绝缘性，能够避免相邻像素之间的串扰，提高所形成图像传感器的性能。
[0050]需要说明的是，采用玻璃基底的做法仅为一示例，本发明的其他实施例中，所述基底还可以采用有机玻璃等其他绝缘材料，本发明对此不做限制。
[0051]所述像素单元200包括用于汇聚入射光的聚光件210以及用于感测经所述聚光件210汇聚后的入射光并形成电信号的光电器件220，所述光电器件220位于基底100表面。
[0052]所述聚光件210用于汇聚入射光，从而在不减小入射光光量的前提下，减小入射光的照射面积，从而可以减小采集入射光所需要光电器件的面积。具体的，所述聚光件210可以为凸透镜等光学器件。
[0053]本实施例中，所述聚光件210为凸透镜，以降低所述图像传感器的制造成本。但是需要说明的是，本实施例中采用凸透镜作为聚光件210的做法仅为一示例。本发明对所述聚光件210的具体方式不做限制。在本发明其他实施例中，所述聚光件还可以采用折射率渐变的微透镜，本发明对此不做限制。
[0054]位于基底100表面的光电器件220用于感测经所述聚光件210汇聚后的入射光并形成电信号。所述光电器件220可以为光电二极管。本实施例中，所述基底100为玻璃基底，因此所述光电器件220可以为非晶硅光电二极管。因此，可以采用非晶硅工艺在玻璃基底上形成所述光电器件220，从而降低所述图像传感器的制造成本。
[0055]具体的，所述光电器件220设置于基底100表面，入射光