CN103296042A - 背照式cmos影像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种背照式CMOS影像传感器及其制造方法，其中，所述背照式CMOS影像传感器包括：半导体基底，所述半导体基底包括正面及背面；所述半导体基底的背面形成有多片滤光片；每相邻两片滤光片之间形成有金属遮蔽侧墙，所述金属遮蔽侧墙的顶面等于或者高于所述滤光片的表面。在本发明提供的背照式CMOS影像传感器及其制造方法中，每相邻两片滤光片之间形成有金属遮蔽侧墙，所述金属遮蔽侧墙的顶面等于或者高于所述滤光片的表面，由此，通过所述金属遮蔽侧墙能够将入射光线限定在一定范围内，防止了影像传感器的串扰问题，进而提高了背照式CMOS影像传感器的质量及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及影像传感器技术领域，特别涉及一种背照式CMOS影像传感器及其制造方法。
背景技术
影像传感器是在光电技术基础上发展起来的，所谓影像传感器，就是能够感受光学图像信息并将其转换成可用输出信号的传感器。影像传感器可以提高人眼的视觉范围，使人们看到肉眼无法看到的微观世界和宏观世界，看到人们暂时无法到达处发生的事情，看到超出肉眼视觉范围的各种物理、化学变化过程，生命、生理、病变的发生发展过程，等等。可见影像传感器在人们的文化、体育、生产、生活和科学研究中起到非常重要的作用。可以说，现代人类活动已经无法离开影像传感器了。
影像传感器可依据其采用的原理而区分为电荷耦合装置（Charge-CoupledDevice）影像传感器（亦即俗称CCD影像传感器）以及CMOS（ComplementaryMetal Oxide Semiconductor）影像传感器，其中CMOS影像传感器即基于互补型金属氧化物半导体（CMOS）技术而制造。由于CMOS影像传感器是采用传统的CMOS电路工艺制作，因此可将影像传感器以及其所需要的外围电路加以整合，从而使得CMOS影像传感器具有更广的应用前景。
按照接收光线的位置的不同，CMOS影像传感器可以分为前照式CMOS影像传感器及背照式CMOS影像传感器，其中，背照式CMOS影像传感器与前照式CMOS影像传感器相比，最大的优化之处就是将元件内部的结构改变了，即将感光层的元件入射光路调转方向，让光线能从背面直射进去，避免了在前照式CMOS影像传感器结构中，光线会受到金属连线等结构的影响，提高了光线接收的效能。
但是，现有的背照式CMOS影像传感器仍存在一些问题，例如现有的背照式CMOS影像传感器存在比较明显的串扰问题。因此，解决现有的背照式CMOS影像传感器的串扰问题，提高背照式CMOS影像传感器的质量，是本领域技术人员一直以来的追求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背照式CMOS影像传感器及其制造方法，以解决在现有的背照式CMOS影像传感器中，存在影像传感器的串扰问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种背照式CMOS影像传感器，所述背照式CMOS影像传感器包括：
半导体基底，所述半导体基底包括正面及背面；
所述半导体基底的背面形成有多片滤光片；
每相邻两片滤光片之间形成有金属遮蔽侧墙，所述金属遮蔽侧墙的顶面等于或者高于所述滤光片的表面。
可选的，在所述的背照式CMOS影像传感器中，所述金属遮蔽侧墙为铝金属遮蔽侧墙或者钨金属遮蔽侧墙。
可选的，在所述的背照式CMOS影像传感器中，每片滤光片表面形成有微透镜。
可选的，在所述的背照式CMOS影像传感器中，所述半导体基底中形成有多个光电二极管，所述多个光电二极管靠近所述半导体基底的背面，每一光电二极管与一滤光片对应。
可选的，在所述的背照式CMOS影像传感器中，每一滤光片及半导体基底的背面之间形成有二氧化硅层。
本发明还提供一种背照式CMOS影像传感器的制造方法，所述背照式CMOS影像传感器的制造方法包括：
提供半导体基底，所述半导体基底包括正面及背面；
在所述半导体基底的背面形成滤光片层；
刻蚀所述滤光片层，露出部分半导体基底的背面，形成多片滤光片并在相邻的两片滤光片之间形成沟槽；
在所述沟槽中填充金属，形成多个金属遮蔽侧墙，所述金属遮蔽侧墙的顶面等于或者高于所述滤光片的表面。
可选的，在所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法中，在所述半导体基底的背面形成滤光片层之前，还包括：
在所述半导体基底的背面形成二氧化硅层。
可选的，在所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法中，刻蚀所述滤光片层的同时，刻蚀所述二氧化硅层，以露出部分半导体基底的背面。
本发明还提供一种背照式CMOS影像传感器的制造方法，所述背照式CMOS影像传感器的制造方法包括：
提供半导体基底，所述半导体基底包括正面及背面；
在所述半导体基底的背面形成金属层；
刻蚀所述金属层，露出部分半导体基底的背面，形成多个金属遮蔽侧墙并在相邻两个金属遮蔽侧墙之间形成沟槽；
在所述沟槽中填充滤光材料，形成多片滤光片，所述滤光片的表面等于或者低于所述金属遮蔽侧墙的顶面。
可选的，在所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法中，在所述沟槽中填充滤光层之前，还包括：
在所述沟槽中填充二氧化硅材料，形成二氧化硅层。
在本发明提供的背照式CMOS影像传感器及其制造方法中，每相邻两片滤光片之间形成有金属遮蔽侧墙，所述金属遮蔽侧墙的顶面等于或者高于所述滤光片的表面，由此，通过所述金属遮蔽侧墙能够将入射光线限定在一定范围内，防止了影像传感器的串扰问题，进而提高了背照式CMOS影像传感器的质量及可靠性。
附图说明
图1是现有的背照式CMOS影像传感器的结构示意图；
图2是本发明实施例一的背照式CMOS影像传感器的结构示意图；
图3是本发明实施例二的背照式CMOS影像传感器的制造方法的流程示意图；
图4是本发明实施例三的背照式CMOS影像传感器的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的背照式CMOS影像传感器及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
现有的背照式CMOS影像传感器存在比较明显的串扰问题，对此，发明人进行了深入的研究，发现其具体产生原因如下：
请参考图1，其为现有的背照式CMOS影像传感器的结构示意图。如图1所示，现有的背照式CMOS影像传感器1包括：
半导体基底10，所述半导体基底10包括正面及背面；
所述半导体基底10的背面形成有多个金属隔离11，所述金属隔离11隔离出多个像素；
所述半导体基底10的背面形成有多片滤光片12，且所述滤光片12位于所述金属隔离11上。
在上述的背照式CMOS影像传感器1中，当对一像素进行光照时，光线基本能够限制在金属隔离11所限定的一个像素内。但是，通常让人忽略的，也是引起现有的背照式CMOS影像传感器1串扰的原因在于，照射到像素边缘的光线，常常会从金属隔离11的顶面反射，并有部分进入相邻的像素中，从而造成了现有的背照式CMOS影像传感器1的串扰问题。
为此，本申请提出了如下一种背照式CMOS影像传感器，以解决在现有的背照式CMOS影像传感器中，存在影像传感器的串扰问题。
【实施例一】
请参考图2，其为本发明实施例一的背照式CMOS影像传感器的结构示意图。如图2所示，所述背照式CMOS影像传感器2包括：
半导体基底20，所述半导体基底20包括正面及背面；
所述半导体基底20的背面形成有多片滤光片21；
每相邻两片滤光片21之间形成有金属遮蔽侧墙22，所述金属遮蔽侧墙22的顶面等于或者高于所述滤光片21的表面。
在本实施例提供的背照式CMOS影像传感器2中，金属遮蔽侧墙22的顶面等于或者高于所述滤光片21的表面，由此，当对一像素进行光照时，光线能够限制在金属遮蔽侧墙22所限定的范围（一个像素）内；特别的，对于照射到像素边缘的光线，由于金属遮蔽侧墙22足够高（金属遮蔽侧墙22高于滤光片21），这些光线将通过金属遮蔽侧墙22的侧面反射进被照射像素，即这些光线亦能限定在被照射像素中，由此避免了影像传感器的串扰问题。
优选的，所述金属遮蔽侧墙22为铝金属遮蔽侧墙或者钨金属遮蔽侧墙。在背照式CMOS影像传感器的制造工艺中，经常会用到金属材料铝或者钨，且该两种金属材料价格低廉，因此，所述金属遮蔽侧墙22的材料优选为铝或者钨。
在本实施例中，每片滤光片21表面形成有微透镜23；所述半导体基底20中形成有多个光电二极管24，所述多个光电二极管24靠近所述半导体基底20的背面，每一光电二极管24与一滤光片21对应；所述半导体基底20的正面形成有金属连线层26。在此，通过所述微透镜23聚集光照，以提升背照式CMOS影像传感器的光线感应强度；通过所述光电二极管24接受光线以转换成电流信号；通过所述金属连线层26实现多种结构之间的互连。
进一步的，每一滤光片21及半导体基底20的背面之间形成有二氧化硅层25。在背照式CMOS影像传感器2的制造过程中，会对所述半导体基底20的背面进行研磨减薄的工艺，这一过程会对半导体基底20背面的平坦度造成一定的伤害，在此通过所述二氧化硅层25可保证滤光片21所成表面的平坦，从而提高背照式CMOS影像传感器2的可靠性。
【实施例二】
请参考图3，其为本发明实施例二的背照式CMOS影像传感器的制造方法的流程示意图。如图3所示，在本实施例二中，所述背照式CMOS影像传感器的制造方法包括：
S30：提供半导体基底，所述半导体基底包括正面及背面；
S31：在所述半导体基底的背面形成二氧化硅层；
S32：在所述二氧化硅层的表面形成滤光片层；
S33：刻蚀所述滤光片层及二氧化硅层，露出部分半导体基底的背面，形成多片滤光片并在相邻的两片滤光片之间形成沟槽；
S34：在所述沟槽中填充金属，形成多个金属遮蔽侧墙，所述金属遮蔽侧墙的顶面等于或者高于所述滤光片的表面。
在本实施例中，通过在半导体基底的背面形成二氧化硅层，以得到一平坦的表面，从而便于滤光片层的形成，提高背照式CMOS影像传感器的质量。在本申请的其他实施例中，也可以直接在所述半导体基底的背面形成滤光片层，此时，形成沟槽工艺时，只需刻蚀所述滤光片层即可。
在本实施例中，通过在所述沟槽中填充金属形成多个金属遮蔽侧墙，形成的金属遮蔽侧墙的顶面等于或者高于所述滤光片的表面。优选的，所述金属遮蔽侧墙为铝金属遮蔽侧墙或者钨金属遮蔽侧墙。
通过上述背照式CMOS影像传感器的制造方法所形成的背照式CMOS影像传感器能够将入射光线限定在一定范围内，防止了影像传感器的串扰问题，进而提高了背照式CMOS影像传感器的质量及可靠性。
【实施例三】
请参考图4，其为本发明实施例三的背照式CMOS影像传感器的制造方法的流程示意图。如图4所示，在本实施例三中，所述背照式CMOS影像传感器的制造方法包括：
S40：提供半导体基底，所述半导体基底包括正面及背面；
S41：在所述半导体基底的背面形成金属层；
S42：刻蚀所述金属层，露出部分半导体基底的背面，形成多个金属遮蔽侧墙并在相邻两个金属遮蔽侧墙之间形成沟槽；
S43：在所述沟槽中填充二氧化硅材料及滤光材料，形成二氧化硅层及多片滤光片，所述滤光片的表面等于或者低于所述金属遮蔽侧墙的顶面。
在本实施例中，通过刻蚀金属层，露出部分半导体基底的背面，形成多个金属遮蔽侧墙并在相邻两个金属遮蔽侧墙之间形成沟槽，在所述沟槽中填充二氧化硅材料及滤光材料，形成二氧化硅层及多片滤光片，形成的金属遮蔽侧墙的顶面等于或者高于所述滤光片的表面。优选的，所述金属遮蔽侧墙为铝金属遮蔽侧墙或者钨金属遮蔽侧墙。
在本实施例中，在淀积滤光材料之前，先淀积二氧化硅材料形成二氧化硅层，以得到一平坦的表面，从而便于滤光片的形成，提高背照式CMOS影像传感器的质量。在本申请的其他实施例中，也可以直接在所述半导体基底的背面形成滤光片，此时，只需在所述沟槽中填充滤光材料即可。
通过上述背照式CMOS影像传感器的制造方法所形成的背照式CMOS影像传感器能够将入射光线限定在一定范围内，防止了影像传感器的串扰问题，进而提高了背照式CMOS影像传感器的质量及可靠性。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种背照式CMOS影像传感器，其特征在于，包括：
半导体基底，所述半导体基底包括正面及背面；
所述半导体基底的背面形成有多片滤光片；
每相邻两片滤光片之间形成有金属遮蔽侧墙，所述金属遮蔽侧墙的顶面等于或者高于所述滤光片的表面。
2.如权利要求1所述的背照式CMOS影像传感器，其特征在于，所述金属遮蔽侧墙为铝金属遮蔽侧墙或者钨金属遮蔽侧墙。
3.如权利要求1或2所述的背照式CMOS影像传感器，其特征在于，每片滤光片表面形成有微透镜。
4.如权利要求1或2所述的背照式CMOS影像传感器，其特征在于，所述半导体基底中形成有多个光电二极管，所述多个光电二极管靠近所述半导体基底的背面，每一光电二极管与一滤光片对应。
5.如权利要求1或2所述的背照式CMOS影像传感器，其特征在于，每一滤光片及半导体基底的背面之间形成有二氧化硅层。
6.一种背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供半导体基底，所述半导体基底包括正面及背面；
在所述半导体基底的背面形成滤光片层；
刻蚀所述滤光片层，露出部分半导体基底的背面，形成多片滤光片并在相邻的两片滤光片之间形成沟槽；
在所述沟槽中填充金属，形成多个金属遮蔽侧墙，所述金属遮蔽侧墙的顶面等于或者高于所述滤光片的表面。
7.如权利要求6所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，在所述半导体基底的背面形成滤光片层之前，还包括：
在所述半导体基底的背面形成二氧化硅层。
8.如权利要求7所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，刻蚀所述滤光片层的同时，刻蚀所述二氧化硅层，以露出部分半导体基底的背面。
9.一种背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供半导体基底，所述半导体基底包括正面及背面；
在所述半导体基底的背面形成金属层；
刻蚀所述金属层，露出部分半导体基底的背面，形成多个金属遮蔽侧墙并在相邻两个金属遮蔽侧墙之间形成沟槽；
在所述沟槽中填充滤光材料，形成多片滤光片，所述滤光片的表面等于或者低于所述金属遮蔽侧墙的顶面。
10.如权利要求9所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，在所述沟槽中填充滤光层之前，还包括：
在所述沟槽中填充二氧化硅材料，形成二氧化硅层。
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