CN101752393B - 一种图像传感器滤镜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像传感器滤镜，在图像传感器的感光元件上设有法布里-珀罗反射器以形成滤镜。该法布里-珀罗反射器是一层介质层，该介质层的厚度满足法布里-珀罗原理，即该介质层的厚度等于某一波长光线的(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ，会使这一波长的光线形成消光或增强。此外，本发明还公开了上述图像传感器滤镜的制作方法，采用在图像传感器上薄膜刻蚀或薄膜生长的方法制成。本发明结构简单，简化了工艺，在芯片制造的过程在图像传感器上可直接制作彩色滤镜，提高了成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造器件，尤其涉及一种图像传感器滤镜；此外，本发明还涉及上述图像传感器滤镜的制作方法。
背景技术
现有的彩色图像传感器如：电荷藕合器件(CCD)和金属氧化物半导体图像传感器(CIS)，需要在感光器件上方加上一个颜色滤镜以达到区分不同颜色光线的目的。现有的方法是利用不同颜色的树脂制作滤镜。彩色滤镜是在硅片制作完毕后，在每个独立的芯片上添加的。如图1和图2所示，现有的彩色图像传感器包括硅衬底、位于硅衬底上的图像传感器电路和感光元件、用于连接感光元件的金属层、用于金属互连线隔离的绝缘介质层、以及用于电路保护和绝缘的钝化层，在钝化层上设彩色滤镜。由于需要将彩色滤镜和硅片上的感光元件对准和连接，这样就增加了芯片封装的复杂程度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种图像传感器滤镜，其结构简单，简化了工艺，在芯片制造的过程在图像传感器上可直接制作彩色滤镜，提高了成品率。为此，本发明还提供上述图像传感器滤镜的制作方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种图像传感器滤镜，该图像传感器包括硅衬底、位于硅衬底上的图像传感器电路和感光元件、用于连接感光元件的金属层、用于金属互连线隔离的绝缘介质层、用于电路保护和绝缘的钝化层，在图像传感器的感光元件上设有法布里-珀罗反射器以形成滤镜。
所述的法布里-珀罗反射器是一层介质层，该介质层的厚度满足法布里-珀罗原理，即该介质层的厚度等于某一波长光线的(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ，会使这一波长的光线形成消光或增强。
所述的法布里-珀罗反射器是所述绝缘介质层和钝化层的组合介质层，或者是位于感光元件和绝缘介质层之间的与绝缘介质层的介电常数不同的薄膜介质层。
本发明还提供一种上述图像传感器滤镜的制作方法，包括以下步骤：
(1)硅衬底上制作感光元件及相关电路；(2)测量绝缘介质层及钝化层的总厚度，并通过刻蚀工艺调整其厚度使其达到红光消光或增强的厚度；
(3)通过光刻工艺打开绿色传感器窗口，并通过刻蚀工艺调整其厚度使其达到绿光消光或增强的厚度；(4)通过光刻工艺打开蓝色传感器窗口，并通过刻蚀工艺调整其厚度使其达到蓝光消光或增强的厚度。
本发明还提供另一种上述图像传感器滤镜的制作方法，包括以下步骤：(1)在硅衬底上制作感光元件及相关电路；(2)在硅衬底上生长一层高折射率的介质，使其厚度等于红光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ减去绿光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ；(3)利用光刻刻蚀工艺去除绿色和蓝色单元的介质层；(4)在硅衬底上生长一层高折射率的介质，使其厚度等于绿光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ减去蓝光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ域(n+1/4)λ；(5)利用光刻刻蚀工艺去除蓝色单元的介质 层；(6)在硅衬底上生长一层高折射率的介质，使其厚度等于蓝光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ；(7)制作用于连接感光元件的金属层。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明不需要在硅片制作完毕后，在每个独立的芯片上添加彩色滤镜。由于在芯片制造的过程中在图像传感器上已经直接形成了彩色滤镜，所以简化了芯片封装工艺，提高了成品率。
附图说明
图1是现有的彩色图像传感器单个像素的滤镜分布平面图；
图2是现有的彩色图像传感器单个像素的滤镜截面图；
图3是本发明的一种彩色滤镜截面图。
图4是本发明的另一种彩色滤镜截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
根据法布里-珀罗原理，在电解质中当电解质厚度等于某一波长光线的(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ就会使这一波长的光线形成消光或增强。所以，在集成电路制造工艺中通过改变不同光学传感器上电解质的厚度形成法布里-珀罗反射器就可以实现区别不同颜色的目的。本发明提供的一种图像传感器滤镜，即利用法布里-珀罗原理在图像传感器的感光元件上设有法布里-珀罗反射器以形成滤镜。该法布里-珀罗反射器是一层介质层，该介质层的厚度满足法布里-珀罗原理，即该介质层的厚度等于某一波长光线的(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ，会使这一波长的光线形成消光或增强。如图3和图4所示，在图像传感器结构上(图像传感器结构包括硅衬底、电路、感光元件、用作器件与器件连接的金属层1和金属层2、用于金属互连线隔离的绝缘介质层1和绝缘介质层2、用于电路保护和绝缘的钝化层和法布里-珀罗反射器)，法布里-珀罗反射器的实现方法有两种：1.在特定颜色的单元上，由绝缘介质层和钝化层的总厚度满足特定波长消光或增强的条件，即绝缘介质层和钝化层的组合介质层形成法布里-珀罗反射器(如图3所示)；2.在绝缘介质层和钝化层中插入一层介电常数不同的薄膜，其厚度满足特定波长消光或增强的条件，即位于感光元件和绝缘介质层之间的薄膜介质层形成法布里-珀罗反射器(如图4所示)。这样在这一像素内：特定波长的光线被消除或增强，从而可以和其它波长的光线相区别。
本发明通过现有的半导体制造工艺在芯片制造的过程在图像传感器上直接制作彩色滤镜，可采用在图像传感器上薄膜刻蚀或薄膜生长的方法制作而成，具体如下：
方法一包括如下步骤(见图3)：
(1)在硅衬底上制作感光元件及相关电路。
(2)测量钝化层和绝缘介质层(见图3中的绝缘介质层1、绝缘介质层2)总厚度，并通过刻蚀工艺调整其厚度使其达到红光消光或增强的厚度。
(3)通过光刻工艺打开绿色传感器窗口，并通过刻蚀工艺调整其厚度使其达到绿光消光或增强的厚度。
(4)通过光刻工艺打开蓝色传感器窗口，并通过刻蚀工艺调整其厚度使其达到蓝光消光或增强的厚度。最终，形成如图3所示的红光EP反 射腔、绿光EP反射腔和蓝光EP反射腔。
方法二包括如下步骤(见图4)：
(1)在硅衬底上制作感光元件及相关电路。
(2)在硅片上生长一层高折射率的介质，使其厚度等于红光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ减去绿光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ。
(3)利用光刻刻蚀工艺去除绿色和蓝色单元的介质层。
(4)在硅片上生长一层高折射率的介质，使其厚度等于绿光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ减去蓝光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ。
(5)利用光刻刻蚀工艺去除蓝色单元的介质层。
(6)在硅片上生长一层高折射率的介质，使其厚度等于蓝光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ。
(7)制作芯片内部器件与用于连接感光元件的金属层(见图4中的金属层1、金属层2)。最终，形成如图4所示的红光EP反射腔、绿光EP反射腔和蓝光EP反射腔。
Claims (3)
1.一种图像传感器滤镜，该图像传感器包括硅衬底、位于硅衬底上的图像传感器电路和感光元件、用于连接感光元件的金属层、用于金属互连线隔离的绝缘介质层、用于电路保护和绝缘的钝化层，其特征在于，在图像传感器的感光元件上设有法布里-珀罗反射器以形成滤镜；所述的法布里-珀罗反射器是一层介质层，该介质层的厚度满足法布里-珀罗原理，即该介质层的厚度等于某一波长光线的(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ，会使这一波长的光线形成消光或增强；所述的法布里-珀罗反射器是所述绝缘介质层和钝化层的组合介质层，或者是位于感光元件和绝缘介质层之间的与绝缘介质层的介电常数不同的薄膜介质层。
2.一种如权利要求1所述的图像传感器滤镜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)硅衬底上制作感光元件及相关电路；(2)测量绝缘介质层及钝化层的总厚度，并通过刻蚀工艺调整其厚度使其达到红光消光或增强的厚度；(3)通过光刻工艺打开绿色传感器窗口，并通过刻蚀工艺调整其厚度使其达到绿光消光或增强的厚度；(4)通过光刻工艺打开蓝色传感器窗口，并通过刻蚀工艺调整其厚度使其达到蓝光消光或增强的厚度。
3.一种如权利要求1所述的图像传感器滤镜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在硅衬底上制作感光元件及相关电路；(2)在硅衬底上生长一层高折射率的介质，使其厚度等于红光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ减去绿光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ；(3)利用光刻刻蚀工艺去除绿色和蓝色单元的介质层；(4)在硅衬底上生长一层高折射率的介质，使其厚度等于绿光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ减去蓝光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ；(5)利用光刻刻蚀工艺去除蓝色单元的介质层；(6)在硅衬底上生长一层高折射率的介质，使其厚度等于蓝光(n+1/2)λ，(n+3/4)λ或(n+1/4)λ；(7)制作用于连接感光元件的金属层。
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