CN103811511A

CN103811511A - 背照式图像传感器及其形成方法

Info

Publication number: CN103811511A
Application number: CN201410084268.8A
Authority: CN
Inventors: 饶金华; 孙玉红; 张克云
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2014-05-21

Abstract

一种背照式图像传感器及其形成方法，其中，图像传感器包括：衬底，衬底具有第一表面、以及与第一表面相对的第二表面，衬底内具有感光器件；至少位于感光器件上方的衬底第一表面的器件层；位于感光器件正上方的器件层表面的凸部，凸部表面为弧面、且相对于器件层表面凸起，感光器件与凸部之间的部分器件层材料为透光材料，凸部的材料为透光材料；位于凸部表面的反光层，反光层用于反射光线；位于衬底第二表面的滤色层结构、以及位于滤色层结构表面的微透镜结构，滤色层结构和微透镜结构的位置与感光器件对应，外部光线自衬底第二表面入射、并通过微透镜结构和滤色层结构进入感光器件。所述背照式图像传感器的光能损失减少、光电转换效率提高。

Description

背照式图像传感器及其形成方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种背照式图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器是一种快速发展的固态图像传感器，由于CMOS图像传感器中的图像传感器部分和控制电路部分集成于同一芯片中，因此CMOS图像传感器的体积小、功耗低、价格低廉，相较于传统的CCD（电荷耦合）图像传感器更具优势，也更易普及。

现有的CMOS图像传感器中包括用于将光信号转换为电信号的光电传感器，所述光电传感器为形成于硅衬底中的光电二极管。此外，在形成有光电二极管的硅衬底表面还形成有介质层，所述介质层内形成有金属互联层，所述金属互联层用于使光电二极管与外围电路电连接。对于上述CMOS图像传感器来说，所述硅衬底具有介质层和金属互联层的一面为CMOS图像传感器的正面，与正面相对的一面为CMOS图像传感器的背面，根据光线照射方向的差异，所述CMOS图像传感器能够分为前照式（Front-side Illumination，FSI）CMOS图像传感器和背照式（Back-side Illumination）CMOS图像传感器。

对于前照式CMOS图像传感器，光线到达光电二极管所经的路程较长，经介质层散射和吸收，光强损失较大，影响光电二极管的光电转换效率。对于背照式CMOS图像传感器，衬底减薄后的厚度可达7um以下，光线从CMOS图像传感器的背面入射到光电二极管，所经路程较短且没有介质层散射，从而减小了光线的损耗，使光电转换效率提高。

由于背照式CMOS图像传感器的衬底较薄，光线到达光电二极管后，部分光线被吸收产生光生载流子，部分光线会穿透衬底，进入介质层，这部分光被损失掉了。如果能减少这部分光的损失将进一步提高背照式CMOS图像传感器的光电转换效率。

更多有关背照式CMOS图像传感器的相关资料，请参考公开号为CN102842590A的中国专利文件。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种背照式图像传感器及其形成方法，所述图像传感器的光能损失减少、光电转换效率提高、而且精确度和稳定性得到提高。

为解决上述问题，本发明提供一种图像传感器的形成方法，包括：

提供衬底，所述衬底具有第一表面、以及与所述第一表面相对的第二表面，所述衬底内具有感光器件；

至少在所述感光器件上方的衬底第一表面形成器件层；

在感光器件正上方的器件层表面形成凸部，所述凸部表面为弧面、且相对于器件层表面凸起，所述感光器件与凸部之间的部分器件层材料为透光材料，所述凸部的材料为透光材料；

在所述凸部表面形成反光层，所述反光层用于反射光线；

在形成反光层之后，在衬底的第二表面形成滤色层结构、以及位于滤色层结构表面的微透镜结构，所述滤色层结构和微透镜结构的位置与感光器件对应，外部光线自衬底第二表面入射、并通过微透镜结构和滤色层结构进入感光器件。

可选的，所述凸部的形成方法包括：在器件层表面形成凸部层；在感光器件上方的凸部层表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层表面为弧面、且相对于凸部层表面凸起；采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第一掩膜层和凸部层，直至去除第一掩膜层、并使凸部层形成凸部，所述各向异性的刻蚀工艺对于第一掩膜层和凸部层均具有刻蚀速率。

可选的，所述第一掩膜层为光刻胶层，所述第一掩膜层的形成工艺包括：在凸部层表面涂布光刻胶膜；对所述光刻胶膜进行曝光，以去除感光器件以外的凸部层表面的光刻胶膜，并且使感光器件上方的光刻胶膜表面呈圆弧形并凸起。

可选的，所述各向异性的刻蚀工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺；其中，所述干法刻蚀工艺包括反应离子刻蚀工艺。

可选的，所述反光层的材料为铝或银，所述反光层的形成方法包括：在器件层和凸部表面形成反光膜；在凸部上的反光膜表面形成第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀凸部以外的反光膜，直至暴露出器件层表面为止，形成反光层；在所述刻蚀工艺之后，去除所述第二掩膜层。

可选的，所述器件层包括：位于衬底第一表面的器件结构、以及电隔离所述器件结构的第一介质层。

可选的，还包括：在形成反光层之后，在器件层和反光层表面形成第二介质层，所述第二介质层内具有电互连结构。

相应的，本发明还提供一种采用上述任一项方法所形成的图像传感器，包括：

衬底，所述衬底具有第一表面、以及与所述第一表面相对的第二表面，所述衬底内具有感光器件；

至少位于所述感光器件上方的衬底第一表面的器件层；

位于感光器件正上方的器件层表面的凸部，所述凸部表面为弧面、且相对于器件层表面凸起，所述感光器件与凸部之间的部分器件层材料为透光材料，所述凸部的材料为透光材料；

位于所述凸部表面的反光层，所述反光层用于反射光线；

位于衬底第二表面的滤色层结构、以及位于滤色层结构表面的微透镜结构，所述滤色层结构和微透镜结构的位置与感光器件对应，外部光线自衬底第二表面入射、并通过微透镜结构和滤色层结构进入感光器件。

可选的，还包括：位于器件层和反光层表面的第二介质层，所述第二介质层内具有电互连结构。

可选的，所述器件层包括：位于衬底表面的器件结构、以及电隔离所述器件结构的第一介质层。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的形成方法中，在位于衬底第一表面的器件层上形成凸部，在凸部表面形成反光层。由于所述凸部的表面为弧面、且相对于器件层表面凸起，因此形成于所述凸部表面的反光层与感光器件相对的表面呈凹面形。对于背照式CMOS图像传感器，光线从衬底第二表面入射，反光层类似于凹面镜。这个凹面镜的凹面正对感光器件，起到汇聚光线的作用。当光从衬底第二表面照射时，由于衬底很薄，部分光被光电二极管吸收产生光生载流子，部分光穿透衬底进入器件层。由于凹面镜正对感光器件，穿透衬底的这部分光到达凹面镜被汇聚后反射回感光器件，再次被感光器件吸收后产生光生载流子。因此减少了光损失，提高光电转换效率。

本发明的结构中，在感光器件上方的器件层表面具有凸部，所述凸部表面为弧面、且相对于器件层表面凸起，而所述凸部表面具有反光层，而衬底的第二表面具有滤色层结构和微透镜结构。即所述反光层与感光器件相对的表面呈凹面形。当光线从衬底第二表面入射，反光层类似于凹面镜。这个凹面镜的凹面正对感光器件，起到汇聚光线的作用。穿透衬底的这部分光到达凹面镜被汇聚后反射回感光器件，再次被感光器件吸收后产生光生载流子。因此减少了光损失，提高光电转换效率。

附图说明

图1是一种背照式CMOS图像传感器的剖面结构示意图；

图2至图8是本发明实施例的背照式图像传感器的形成过程的剖面结构示意图。

具体实施方式

背照式CMOS图像传感器从衬底背面接受光照，光电转化效率比前照式CMOS图像传感器有了很大提高。但是背照式CMOS图像传感器接受光照时，部分光穿透衬底而被损失掉，因此如果能减少这部分光的损失，光电转换效率可以进一步提高。

经过研究发现，请参考图1，图1是一种背照式CMOS图像传感器的剖面结构示意图，包括：衬底100；位于所述衬底100内的光电二极管102；位于衬底背面的滤色层104；位于所述滤色层104表面的微透镜105

背照式CMOS图像传感器工作时，光线经微透镜105和滤色层104进入光电二极管102，部分光被光电二极管102吸收产生光生载流子，部分光穿透衬底100进入介质层，使这部分光能被损失掉了。对于波长较长的红、蓝光，损失更为严重。

为了解决上述问题，本发明提出一种图像传感器。其中，在凸部表面形成反光层。由于所述凸部的表面为弧面、且相对于器件层表面凸起，因此形成于所述凸部表面的反光层与感光器件相对的表面呈凹面形。对于背照式CMOS图像传感器，光线从衬底背面入射，凸部类似于凹面镜。这个凹面镜的凹面正对感光器件，起到汇聚光线的作用。当光从衬底第二表面照射时，由于衬底很薄，部分光被光电二极管吸收产生光生载流子，部分光穿透衬底进入器件层。由于凹面镜正对感光器件，穿透衬底的这部分光到达凹面镜被汇聚后反射回感光器件，再次被感光器件吸收后产生光生载流子。因此减少了光损失，提高光电转换效率。

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。

请参考图2，提供衬底200，所述衬底200具有第一表面210、以及与所述第一表面210相对的第二表面220，所述衬底200内具有感光器件201；至少在所述感光器件201上方的衬底200第一表面210形成器件层202。

所述衬底200的材料为单晶硅、硅锗、碳化硅、绝缘体上硅或III-V族化合物（例如氮化镓或砷化镓等）。在本实施例中，所述衬底200的材料为单晶硅，且所述衬底200内具有通过离子注入工艺形成的阱区，所述阱区内掺杂有P型离子或N型离子。在另一实施例中，所述衬底200即P型基底或N型基底。

所述衬底200内形成有感光器件，所述感光器件201为光电二极管，所述光电二极管包括形成于衬底内且相互接触的P型掺杂区和N型掺杂区。在本实施例中，所述衬底200的阱区内掺杂有P型离子，通过自衬底200的第一表面在阱区内注入N型离子，以此在阱区内形成N型掺杂区，则所述N型掺杂区与P型阱区之间构成PN结，所述PN结作为光电二极管，而所述光电二极管用于构成单个图像传感器的像素单元。

所述像素单元中，除了需要具备感光器件201之外，还需要具有构成电路结构的半导体器件和电互连线。本实施例中，所述衬底200的第一表面210具有器件层202，所述器件层202包括：位于衬底200第一表面210的器件结构202a、以及电隔离所述器件结构202a的第一介质层202b，所述器件层202的表面为第一介质层202b表面。

其中，所述器件结构202a为晶体管的栅极结构、电阻、电容或熔丝结构等。本实施例中，所述器件结构202a为栅极结构，所述栅极结构包括：栅介质层、位于栅介质层表面的栅极、以及位于栅介质层和栅极两侧侧壁表面的侧墙；此外，在所述栅极结构两侧的阱区内还具有以离子注入工艺形成的源区和漏区。

此外，所述器件层202内还能够具有电互连结构，所述电互联结构形成于第一介质层202b内，本实施例中，所述电互联结构包括导电插塞和金属互连线，所述导电插塞的材料为铜、钨或铝，所述互连线的材料为铜或铝。

所述第一介质层202b的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低K介质材料或超低K介质材料，所述第一介质层202b包围所述器件结构202a和电互连结构，用于使器件结构202a和电互连结构之间未接触的部分电隔离。本实施例中，所述器件层202的表面为第一介质层202b，即后续形成的反光层位于第一介质层202b表面，使反光层不会与器件结构202a或电互连结构相接触。

请参考图3，在器件层202表面形成凸部层203；在感光器件201正上方的凸部层203表面形成第一掩膜层204，所述第一掩膜层204表面为弧面、且相对于凸部层203表面凸起，所述感光器件201与第一掩膜层204之间的部分器件层202材料为透光材料。

所述凸部层203用于形成凸部，所述凸部定义了后续形成的反光层相对于感光器件201的凹面形状，为了使自衬底200第二表面入射的光线在穿过感光器件后，能够在反光层表面发生反射，则所述凸部需要允许光线通过，即所述凸部层203的材料为透明材料。本实施例中，所述凸部层203的材料为氧化硅，形成工艺为化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺，所述凸部层203的厚度需要大于或等于所需形成的反光层相对于感光器件201的凹面深度，以保证在后续的刻蚀工艺之后，所形成的凸部形状复合技术需求。在其他实施例中，所述凸部层203的材料还能够为透明的氮化硅材料。

所述第一掩膜层204定义了所需形成的凸部形状和尺寸，通过后续的刻蚀工艺，通过调整刻蚀第一掩膜层204和凸部层203的刻蚀选择比，使刻蚀第一掩膜层204和凸部层203的速率接近，以同时对第一掩膜层204和凸部层203进行刻蚀。因为掩膜层204边缘的厚度较薄而中间厚度较厚，刻蚀完之后位于掩膜层204边缘底部的凸部层203也会被蚀刻掉一部分，被蚀刻的凸部层203厚度随着掩膜层204的厚度增加而减少。因此最终所形成的凸部形状与掩膜层204形状类似，而尺寸会相对小于掩膜层204的尺寸。

在本实施例中，所述第一掩膜层204为光刻胶层，所述第一掩膜层204的形成工艺包括：在凸部层203表面涂布光刻胶膜；对所述光刻胶膜进行曝光，以去除感光器件以外的凸部层203表面的光刻胶膜，并且使感光器件201上方的曝光后的光刻胶膜表面呈圆弧形并凸起，形成第一掩膜层204。

其中，通过调整所述曝光工艺，能够调整所曝光后的光刻胶膜表面的形貌，使所形成的第一掩膜层204表面的圆弧面符合所需形成的反光层凹面的形状。

请参考图4，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第一掩膜层204（如图3所示）和凸部层203（如图3所示），直至去除第一掩膜层204、并使凸部层203形成凸部203a，所述各向异性的刻蚀工艺对于第一掩膜层204和凸部层203均具有刻蚀速率。

所述刻蚀工艺能够以垂直于衬底200表面的方向进行刻蚀，从而使第一掩膜层204或凸部层203被刻蚀的厚度相同；同时，通过控制刻蚀工艺的选择比，使所述各向异性的刻蚀工艺对第一掩膜层204和凸部层203均具有相近刻蚀速率，因此能够使刻蚀形成的凸部203a表面的形状与第一掩膜层204表面的形状类似，即所形成的凸部203a表面为弧面、且相对于器件层202表面凸起。

本实施例中，所述各向异性的刻蚀工艺为干法刻蚀工艺，且所述干法刻蚀工艺为反应离子刻蚀（RIE，Reactive Ion Etching）工艺。本实施例中，所述凸部层203的材料为氧化硅，所述各向异性的干法刻蚀工艺包括：刻蚀气体为CF₄、CHF₃、C₂F₆中的一种或多种组合，载气为氦气，压强为20mTorr～200mTorr，刻蚀气体的流量为50sccm～1000sccm，载气的流速为50sccm～1000sccm。其中，通过控制刻蚀气体中的碳氟比，能够控制对与第一掩膜层204和凸部层203的刻蚀速率；本实施例中，通过降低刻蚀气体中的碳氟比，能够使各向异性的干法刻蚀工艺对于第一掩膜层204和凸部层203的刻蚀速率想接近，即所述各向异性的干法刻蚀工艺的刻蚀选择性降低。

由于后续形成于所述凸部203a表面的反光层用于反射穿过感光器件201的光线，因此，所述凸部203a的材料为透光材料；本实施例中，所述凸部203a的材料为氧化硅；在其他实施例中，所述凸部203a还能够为其他透明，例如透明的氮化硅。

需要说明的是，由于所述凸部203a形成于感光器件201正上方的器件层202表面，则所述凸部203a和感光器件201之间的第一介质层202b内不能具有器件结构202a或电互连结构，以避免光线到达反射层之前受到阻碍。而且，为了避免光线在感光器件201和凸部203a之间受到妨碍，所述第一介质层202b的材料也需要为透明材料，即所述感光器件201与凸部203a之间的部分器件层202材料为透光材料；本实施例中，所述第一介质层202b的材料为氧化硅。

在其他实施例中，由于所述凸部和后续形成的透镜皆为凸微透镜结构，因此所述凸部203a还能够采用形成微透镜结构的工艺形成。

请参考图5，在器件层202和凸部203a表面形成反光膜205。

所述反光膜205用于形成凸部203a表面的反光层，因此所述反光膜205的材料需能够反射光线。在本实施例中，所述反光膜205的材料为铝或银，所述银和铝不仅能够用于反射光线，还具有较好的延展性，使得形成于凸部203a表面的反光膜205厚度均匀。

所述反光膜205的形成工艺为化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺，所述反光膜205的厚度为10埃～1000埃。在本实施例中，所述反光膜205的材料为铝，形成工艺为原子层沉积工艺，采用原子层沉积工艺能够形成厚度较薄的反光膜205，对图像传感器的尺寸增加影响较小。

请参考图6，在凸部203a上的反光膜205（如图5所示）表面形成第二掩膜层（未示出）；以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀凸部203a以外的反光膜205，直至暴露出器件层202表面为止，形成反光层205a，所述反光层205a用于反射光线；在所述刻蚀工艺之后，去除所述第二掩膜层。

所述第二掩膜层暴露出形成于器件层202表面的部分反光膜205，所述第二掩膜层定义了所需形成得到反光层205a的位置和平行于衬底200表面方向的图形。

本实施例中，所述第二掩膜层的材料为光刻胶，所述第二掩膜层的形成工艺包括：在器件层202和凸部203a表面涂布光刻胶膜；对所述光刻胶膜进行曝光，已暴露出器件层202表面的凸部203a以外的部分反光膜205。

刻蚀所述反光膜205的工艺为湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺。在本实施例中，所述刻蚀反光膜205的工艺为各向异性的干法刻蚀工艺，刻蚀气体包括氯气和载气，功率大于100瓦，偏置电压大于10V。在另一实施例中，所述刻蚀反光膜205的工艺为湿法刻蚀工艺，刻蚀液为盐酸溶液。

所形成的反光层205a与感光器件201相对的表面呈凹面结构，由于所述反光层205a的材料能够反射光线，因此，穿过感光器件201之间的光线能够在所述反光层205a的表面发生反射，而且由于发生反射的表面为凹面结构，因此所反射的光线能够聚集到感光器件201内，从而避免了光能的损失，提高了光电转换效率。

请参考图7，在形成反光层205a之后，在器件层202和反光层205a表面形成第二介质层206，所述第二介质层206内具有电互连结构207。

所述第二介质层206用于保护所述反光层205a，本实施例中所述第二介质层206的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低K介质材料或超低K介质材料，所述第二介质层206的材料工艺为化学气相沉积工艺。

在本实施例中，所述第二介质层206内还能够形成电互连结构207，所述第二介质层206用于电隔离所述电互连结构207。所述电互连结构207与器件层202内的器件结构202a或电互连结构相连接，使所述器件202a能够连接到外部电路，以实现一定的电路功能。电互联结构207包括导电插塞以及位于导电插塞顶部的互连线，所述导电插塞的材料为铜、钨或铝，所述互连线的材料为铜或铝。

请参考图8，在形成器件层202和反光层205a表面形成第二介质层206和电互连结构207之后，在衬底200的第二表面220上形成滤色层结构208、以及位于滤色层结构208表面的微透镜结构209，所述滤色层结构208和微透镜结构209的位置与感光器件201对应，外部光线自衬底200第二表面220入射、并通过微透镜结构209和滤色层结构208进入感光器件201。

在本实施例中，在形成滤色层结构208和微透镜结构209之前，需要采用抛光工艺对所述衬底200的第二表面220进行减薄，以便自衬底200第二表面入射的外部光线到达感光器件201的距离小。

所述滤色层结构208为红色滤色层、绿色滤色层或蓝色滤色层，而且一个感光器件201上方形成一种颜色的滤色层结构208。进入所述滤色层结构208的入射光线经过一种滤色层结构208的滤色，成为单色光（红光、绿光或蓝光）再照射到感光器件201上，使感光器件201激发出电子。所述微透镜结构209用于聚焦入射光线，将入射光汇聚到感光器件201。

本实施例中，在位于衬底第一表面的器件层上形成凸部，且所述凸部位于感光器件上方，由于所述凸部的表面为弧面、且相对于器件层表面凸起，因此形成于所述凸部表面的反光层与感光器件相对的表面呈凹面形。对于背照式CMOS图像传感器，光线从衬底第二表面入射，反光层类似于凹面镜。这个凹面镜的凹面正对感光器件，起到汇聚光线的作用。当光从衬底第二表面照射时，由于衬底很薄，部分光被光电二极管吸收产生光生载流子，部分光穿透衬底进入器件层。由于凹面镜正对感光器件，穿透衬底的这部分光到达凹面镜被汇聚后反射回感光器件，再次被感光器件吸收后产生光生载流子。因此减少了光损失，提高光电转换效率。

相应的，本发明的实施例还提供一种图像传感器，请继续参考图8，包括：衬底200，所述衬底具有第一表面210、以及与所述第一表面210相对的第二表面220，所述衬底200内具有感光器件201；至少位于所述感光器件201上方的衬底第一表面210的器件层202；位于感光器件201正上方的器件层202表面的凸部203a，所述凸部203a表面为弧面、且相对于器件层202表面凸起，所述感光器件201与凸部203a之间的部分器件层202材料为透光材料，所述凸部203a的材料为透光材料；位于所述凸部203a表面的反光层205a，所述反光层205a用于反射光线；位于衬底第二表面220的滤色层结构208、以及位于滤色层结构208表面的微透镜结构209，所述滤色层结构208和微透镜结构209的位置与感光器件201对应，外部光线自衬底200第二表面220入射、并通过微透镜结构209和滤色层结构208进入感光器件201。

所述衬底200的材料为单晶硅、硅锗、碳化硅、绝缘体上硅或III-V族化合物（例如氮化镓或砷化镓等）。在本实施例中，所述衬底200的材料为单晶硅，且所述衬底200内具有阱区，所述阱区内掺杂有P型离子或N型离子。在另一实施例中，所述衬底200即P型基底或N型基底。

所述感光器件201为光电二极管，在本实施例中，所述衬底200的阱区内掺杂有P型离子，且阱区内具有N型掺杂区，所述N型掺杂区与P型阱区构成PN结作为光电二极管，所述光电二极管用于构成单个图像传感器的像素单元。

所述器件层202包括：位于衬底200表面的器件结构202a、以及电隔离所述器件结构202a的第一介质层202b，所述器件层202的表面为第一介质层202b的表面。所述器件结构202a为晶体管的栅极结构、电阻、电容或熔丝结构等。本实施例中为栅极结构，所述栅极结构包括：栅介质层、位于栅介质层表面的栅极、以及位于栅介质层和栅极两侧侧壁表面的侧墙，所述栅极结构两侧的阱区内还具有源区和漏区。所述电互连结构用于连接器件结构202a和感光器件201，以构成一定功能的电路结构。本实施例中，所述电互联结构包括：位于感光器件201和器件结构202a表面的导电插塞、以及位于导电插塞顶部的互连线，所述导电插塞的材料为铜、钨或铝，所述互连线的材料为铜或铝；在一实施例中，所述电互联结构和第一介质层之间还具有阻挡层，所述阻挡层的材料为钛、氮化钛、钽、氮化钽中的一种或多种组合。

所述第一介质层202b的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低K介质材料或超低K介质材料，所述第一介质层202b包围所述器件结构202a和电互连结构，用于使器件结构202a和电互连结构之间未接触的部分电隔离。本实施例中，所述器件层202的表面为第一介质层202b，即反光层205a位于第一介质层202b表面，使反光层不会与器件结构202a或电互连结构相接触。

所述凸部203a需要允许光线通过，即所述凸部203a的材料为透明材料,本实施例中为氧化硅，在其他实施例中还能够为透明的氮化硅材料。此外，所述凸部203a和感光器件201之间的第一介质层202b内不能具有器件结构202a或电互连结构，以避免光线到达反射层之前受到阻碍。而且，所述第一介质层202b的材料也需要为透明材料，本实施例中为氧化硅。

所述反光层205a的材料需能够反射光线。在本实施例中，所述反光层205a的材料为铝或银，所述银和铝不仅能够用于反射光线，还具有较好的延展性，则所述反光层205a厚度均匀；在本实施例中，所述反光层205a的厚度为10埃～1000埃。

本实施例的图像传感器还包括：位于器件层202和反光层205a表面的第二介质层206，所述第二介质层206内具有电互连结构207。本实施例中所述第二介质层206的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低K介质材料或超低K介质材料。所述电互连结构207与器件层202内的器件结构202a或电互连结构相连接，使所述器件202a能够连接到外部电路，以实现一定的电路功能。电互联结构207包括导电插塞以及位于导电插塞顶部的互连线，所述导电插塞的材料为铜、钨或铝，所述互连线的材料为铜或铝。

本实施例中，所述滤色层结构208为红色滤色层、绿色滤色层或蓝色滤色层，而且一个感光器件201上方具有一种颜色的滤色层结构208。所述微透镜结构209用于聚焦入射光线，将入射光汇聚到感光器件201。

本实施例中，在感光器件上方的器件层表面具有凸部，所述凸部表面为弧面、且相对于器件层表面凸起，而所述凸部表面具有反光层，而衬底的第二表面具有滤色层结构和微透镜结构。即所述反光层与感光器件相对的表面呈凹面形。当光线从衬底第二表面入射，反光层类似于凹面镜。这个凹面镜的凹面正对感光器件，起到汇聚光线的作用。穿透衬底的这部分光到达凹面镜被汇聚后反射回感光器件，再次被感光器件吸收后产生光生载流子。因此减少了光损失，提高光电转换效率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：

至少在所述感光器件上方的衬底第一表面形成器件层；

在所述凸部表面形成反光层，所述反光层用于反射光线；

2.如权利要求1所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述凸部的形成方法包括：在器件层表面形成凸部层；在感光器件上方的凸部层表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层表面为弧面、且相对于凸部层表面凸起；采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第一掩膜层和凸部层，直至去除第一掩膜层、并使凸部层形成凸部，所述各向异性的刻蚀工艺对于第一掩膜层和凸部层均具有刻蚀速率。

3.如权利要求2所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一掩膜层为光刻胶层，所述第一掩膜层的形成工艺包括：在凸部层表面涂布光刻胶膜；对所述光刻胶膜进行曝光，以去除感光器件以外的凸部层表面的光刻胶膜，并且使感光器件上方的光刻胶膜表面呈圆弧形并凸起。

4.如权利要求2所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述各向异性的刻蚀工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺；其中，所述干法刻蚀工艺包括反应离子刻蚀工艺。

5.如权利要求1所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述反光层的材料为铝或银，所述反光层的形成方法包括：在器件层和凸部表面形成反光膜；在凸部上的反光膜表面形成第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀凸部以外的反光膜，直至暴露出器件层表面为止，形成反光层；在所述刻蚀工艺之后，去除所述第二掩膜层。

6.如权利要求1所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述器件层包括：位于衬底第一表面的器件结构、以及电隔离所述器件结构的第一介质层。

7.如权利要求1所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，还包括：在形成反光层之后，在器件层和反光层表面形成第二介质层，所述第二介质层内具有电互连结构。

8.一种采用如权利要求1至7任一项方法所形成的背照式图像传感器，其特征在于，包括：

至少位于所述感光器件上方的衬底第一表面的器件层；

位于所述凸部表面的反光层，所述反光层用于反射光线；

9.如权利要求8所述的背照式图像传感器，其特征在于，还包括：位于器件层和反光层表面的第二介质层，所述第二介质层内具有电互连结构。

10.如权利要求8所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述器件层包括：位于衬底表面的器件结构、以及电隔离所述器件结构的第一介质层。