CN108281435A - 一种图像传感器及其形成方法 - Google Patents
一种图像传感器及其形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108281435A CN108281435A CN201810010929.0A CN201810010929A CN108281435A CN 108281435 A CN108281435 A CN 108281435A CN 201810010929 A CN201810010929 A CN 201810010929A CN 108281435 A CN108281435 A CN 108281435A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pixel region
- semiconductor substrate
- regulating course
- induction
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 84
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 69
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 51
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims abstract description 41
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 32
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 30
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 4
- 230000000574 ganglionic effect Effects 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
一种图像传感器及其形成方法，所述图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管，所述半导体衬底包括多个像素区，每个像素区包含至少一个光电二极管；路径调节层，所述路径调节层位于所述半导体衬底表面，在感应不同颜色的像素区内，所述路径调节层具有不同的厚度。通过本发明提供的方案能够有效改善图像传感器的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种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。在种类繁多的图像传感器中，互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)图像传感器因其体积小、功耗低、价格低廉的优点而得到广泛应用。
现有的CMOS图像传感器主要包括前照式(Front-side Illumination，简称FSI)CMOS图像传感器和后照式(Back-side Illumination，简称BSI)CMOS图像传感器两种。其中，后照式CMOS图像传感器因其更好的光电转换效果而获得的更广泛的应用，所述后照式CMOS图像传感器也可以称为背照式CMOS图像传感器。
但是，现有的图像传感器仍存在缺陷。例如，以背照式CMOS图像传感器为例，现有的背照式CMOS图像传感器的厚度一般为2-3微米，可以完全吸收波长较短的蓝光。但是，对于波长较长的红光，一般需要5-6微米才能被完全吸收，所以，现有的图像传感器无法充分吸收红光，严重影响器件的灵敏度。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何改善图像传感器的灵敏度。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管，所述半导体衬底包括多个像素区，每个像素区包含至少一个光电二极管；路径调节层，所述路径调节层位于所述半导体衬底表面，在感应不同颜色的像素区内，所述路径调节层具有不同的厚度。
可选的，所述图像传感器还包括：滤色镜，所述滤色镜位于所述路径调节层表面，所述滤色镜的位置与所述像素区的位置一一对应。
可选的，所述多个像素区包括感应红色的红色像素区、感应绿色的绿色像素区和感应蓝色的蓝色像素区。
可选的，在红色像素区内的路径调节层的厚度最大，在蓝色像素区内的路径调节层的厚度最小。
本发明实施例还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管，所述半导体衬底包括多个像素区，每个像素区包含至少一个光电二极管；对所述半导体衬底的表面进行处理，以形成路径调节层，在感应不同颜色的像素区内，所述路径调节层具有不同的厚度。
可选的，所述形成方法还包括：在所述路径调节层表面设置滤色镜，所述滤色镜的位置与所述像素区的位置一一对应。
可选的，所述对所述半导体衬底的表面进行处理，以形成路径调节层包括：对所述半导体衬底的表面进行刻蚀，以形成对应于各个像素区的凹槽，其中，在感应不同颜色的像素区内，所述凹槽具有不同的深度。
可选的，所述对所述半导体衬底的表面进行处理，以形成路径调节层包括：在所述半导体衬底表面形成保护介质层；对所述保护介质层进行离子注入，其中，在感应不同颜色的像素区内，对所述保护介质层的离子注入剂量不同；对离子注入后的保护介质层进行刻蚀以形成对应于各个像素区的凹槽，其中，在感应不同颜色的像素区内，所述凹槽具有不同的深度。
可选的，所述多个像素区包括感应红色的红色像素区、感应绿色的绿色像素区和感应蓝色的蓝色像素区。
可选的，在红色像素区内，所述凹槽的深度最小；在蓝色像素区内，所述凹槽的深度最大。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管，所述半导体衬底包括多个像素区，每个像素区包含至少一个光电二极管；路径调节层，所述路径调节层位于所述半导体衬底表面，在感应不同颜色的像素区内，所述路径调节层具有不同的厚度。较之现有的图像传感器，本发明实施例所述图像传感器能够通过所述路径调节层调节不同颜色的入射光达到对应像素区的路径长度，以确保各种颜色的入射光(尤其波长较长的入射光，如红光)均能被对应像素区内的光电二极管充分吸收，从而有效改善图像传感器的灵敏度。
进一步，在红色像素区内的路径调节层的厚度最大，在蓝色像素区内的路径调节层的厚度最小，以使波长较长的红光在红色像素区内的通过路径最长，绿光其次，蓝光最短，从而使得蓝光、绿光和红光的吸收量都很好，有利于改善图像传感器的整体性能。
进一步，本发明实施例还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管，所述半导体衬底包括多个像素区，每个像素区包含至少一个光电二极管；对所述半导体衬底的表面进行处理，以形成路径调节层，在感应不同颜色的像素区内，所述路径调节层具有不同的厚度。本领域技术人员理解，较之现有图像传感器的形成工艺，采用本实施例所述形成方法制备的图像传感器具有所述路径调节层，以调节不同颜色的入射光达到对应像素区的路径长度，以确保各种颜色的入射光(尤其波长较长的入射光，如红光)均能被对应像素区内的光电二极管充分吸收，从而有效改善图像传感器的灵敏度。
进一步，对所述半导体衬底的表面进行刻蚀，以形成对应于各个像素区的凹槽，其中，在感应不同颜色的像素区内，所述凹槽具有不同的深度。例如，可以通过调节蚀刻速率的方式，使得刻蚀获得的感应不同颜色的像素区内的凹槽的深度不同，以使形成的路径调节层在感应不同颜色的像素区内的厚度不同。
进一步，在所述半导体衬底表面形成保护介质层；对所述保护介质层进行离子注入，其中，在感应不同颜色的像素区内，对所述保护介质层的离子注入剂量不同；对离子注入后的保护介质层进行刻蚀以形成对应于各个像素区的凹槽，其中，在感应不同颜色的像素区内，所述凹槽具有不同的深度。本领域技术人员理解，通过调节离子注入剂量的方式，可以在不同注入剂量的区域获得不同的刻蚀速度，从而使得感应不同颜色的像素区的凹槽的深度不同，以使形成的路径调节层在感应不同颜色的像素区内的厚度不同。
进一步地，在红色像素区内，所述凹槽的深度最小；在蓝色像素区内，所述凹槽的深度最大，以使波长较长的红光在红色像素区内达到对应光电二极管的路程最远，绿光其次，蓝光最近，从而使得蓝光、绿光和红光的吸收量都很好，有利于改善图像传感器的整体性能。
附图说明
图1示出现有图像传感器的剖面结构示意图；
图2示出本发明实施例的一种图像传感器的剖面结构示意图；
图3示出本发明实施例的一种图像传感器的形成方法的流程图
图4和图5示出本发明实施例所述图像传感器的一种形成方法中各个步骤对应的器件剖面结构示意图；
图6至图8示出本发明实施例所述图像传感器的另一种形成方法中各个步骤对应的器件剖面结构示意图。
具体实施方式
本领域技术人员理解，如背景技术所言，由于无法充分吸收波长较长的入射光(如红光)，严重影响现有图像传感器的灵敏度。
本申请发明人经过分析发现，上述问题是由于基于现有的图像传感器，入射光在对应的像素区内的传输路程(即从该像素区内的半导体衬底表面到对应光电二极管的垂直距离)均具有相同长度。例如，图1示出现有的图像传感器100包括的两个像素区(像素区101和像素区102)，像素区101为感应红色的红色像素区，所述像素区101内的半导体衬底103表面设置有红色滤色镜104；所述像素区102为感应蓝色的蓝色像素区，所述像素区102内的半导体衬底103表面设置有蓝色滤色镜105，所述红色滤色镜104表面和蓝色滤色镜105表面分别设置透镜106。
继续参考图1，由于入射光在像素区101和像素区102内的传输路程等长，即经红色滤色镜104过滤获得的红色入射光从像素区101内的半导体衬底103表面到对应光电二极管107的垂直距离H1，等于经蓝色滤色镜105过滤获得的蓝色入射光从像素区102内的半导体衬底103表面到对应光电二极管107的垂直距离H2，使得波长较长的红光入射光无法被对应像素区101内的光电二极管充分吸收(现有图像传感器100的像素尺寸一般为2-3微米，而红光需要5-6微米才能被完全吸收)，进而对所述图像传感器100的灵敏度(尤其红光灵敏度)造成影响。
为了解决上述技术问题，本发明实施例的方案提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管，所述半导体衬底包括多个像素区，每个像素区包含至少一个光电二极管；路径调节层，所述路径调节层位于所述半导体衬底表面，在感应不同颜色的像素区内，所述路径调节层具有不同的厚度。
本领域技术人员理解，本发明实施例所述图像传感器能够通过所述路径调节层调节不同颜色的入射光达到对应像素区的路径长度，以确保各种颜色的入射光(尤其波长较长的入射光，如红光)均能被对应像素区内的光电二极管充分吸收，从而有效改善图像传感器的灵敏度。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图2示出本发明实施例的一种图像传感器的剖面结构示意图。其中，所述图像传感器可以包括背照式互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)图像传感器，也可以包括前照式CMOS图像传感器，还可以包括其他具有相同或相近工作原理的图像传感器。
接下来以背照式CMOS图像传感器为例进行具体阐述。
具体地，参考图2，图像传感器200可以包括：半导体衬底210，所述半导体衬底210内具有光电二极管211，所述半导体衬底210可以包括多个像素区，每个像素区包含至少一个光电二极管。
例如，图2示出的示意性的图像传感器200包括的三个像素区：像素区201，像素区202和像素区203，其中，每个像素区包含一个光电二极管211。而在实际应用中，所述图像传感器200包含的像素区的数量可以根据需要进行调整，每一像素区包含的光电二极管的数量也可以大于一个，以更进一步提高对入射光的吸收量。
进一步地，所述图像传感器200还可以包括路径调节层220，所述路径调节层220位于所述半导体衬底210表面，在感应不同颜色的像素区内，所述路径调节层210具有不同的厚度。所述路径调节层220的材料可以和半导体衬底210的材料相同，例如二者可以是一体的，而路径调节层220是通过对一体的半导体材料进行图形化形成的。或者，所述路径调节层220的材料可以和半导体衬底210的材料不同，例如路径调节层220可以是形成于半导体衬底210表面的薄膜。
以图2示出三个像素区为例，所述像素区201为感应红色的红色像素区，所述像素区202为感应绿色的绿色像素区，所述像素区203为感应蓝色的蓝色像素区。需要指出的是，本实施例所述图像传感器所包括的感应不同颜色的像素区在所述半导体衬底内的位置关系并不局限于图2所示示例中的位置关系，在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际需要调整该位置关系。例如，所述像素区201为感应红色的红色像素区，所述像素区202可以为感应蓝色的蓝色像素区，所述像素区203可以为感应绿色的绿色像素区。
接下来以所述像素区201为感应红色的红色像素区，所述像素区202为感应绿色的绿色像素区，所述像素区203为感应蓝色的蓝色像素区为例进行具体阐述。
进一步地，所述图像传感器200还可以包括：滤色镜，所述滤色镜位于所述路径调节层220表面，所述滤色镜的位置与所述像素区的位置一一对应。优选地，所述滤色镜可以为滤光薄膜(color filter)。
继续参考图2，位于所述像素区201内的路径调节层220表面的滤色镜可以为红色滤色镜230，位于所述像素区202内的路径调节层220表面的滤色镜可以为绿色滤色镜231，位于所述像素区203内的路径调节层表面的滤色镜可以为蓝色滤色镜232。
进一步地，所述图像传感器200还可以包括透镜240，所述透镜240位于所述滤色镜表面。优选地，所述透镜240可以为微透镜(micro lens)。
进一步地，所述图像传感器200还可以包括栅格(图未示)，所述栅格在所述半导体衬底210内围成对应于各个像素区的开口。优选地，在每一像素区内，该像素区内的滤色镜和透镜240位于该像素区内的栅格围成的开口中。在一个优选例中，所述栅格可以至少齐平于对应的滤色镜，以更好的避免光线串扰。
进一步地，所述图像传感器200还可以包括金属互联结构212，所述金属互联结构212通过连接线与所述半导体衬底210内的MOS晶体管(图未示)电连接。
在一个典型的应用场景中，入射光经由所述透镜240后经各像素区内的滤色镜过滤形成对应颜色的单色入射光，所述单色入射光穿过所述路径调节层220后被对应像素区内的光电二极管211吸收。
以所述像素区201为例，所述入射光经由所述透镜240聚焦和红色滤色镜230过滤形成红色入射光(以下简称红光)，所述红光通过所述像素区201内的路径调节层220后被所述像素区201内的光电二极管211吸收。
类似的，对于像素区202，所述入射光经由所述透镜240聚焦和绿色滤色镜231过滤形成绿色入射光(以下简称绿光)，所述绿光通过所述像素区201内的路径调节层220后被所述像素区202内的光电二极管211吸收。
类似的，对于像素区203，所述入射光经由所述透镜240聚焦和蓝色滤色镜232过滤形成蓝色入射光(以下简称蓝光)，所述蓝光通过所述像素区201内的路径调节层220后被所述像素区203内的光电二极管211吸收。
优选地，在所述像素区201(即红色像素区)内的路径调节层220的厚度h1最大，在所述像素区203(即蓝色像素区)内的路径调节层220的厚度h3最小，在所述像素区202(即绿色像素区)内的路径调节层220的厚度h2介于h1和h3之间。其中，一像素区内路径调节层的厚度指该像素区内半导体衬底210的表面到对应路径调节层220的表面的垂直距离。通过这样的设计，能够使得波长较长的红光在红色像素区内的通过路径最长，绿光其次，蓝光最短，从而使得蓝光、绿光和红光的吸收量都很好，有利于改善所述图像传感器200的整体性能。
由上，采用本实施例的方案，所述图像传感器200能够通过所述路径调节层220调节不同颜色的入射光达到对应像素区的路径长度，以确保各种颜色的入射光(尤其波长较长的入射光，如红光)均能被对应像素区内的光电二极管211充分吸收，从而有效改善图像传感器200的灵敏度。
图3示出本发明实施例的一种图像传感器的形成方法的流程图。其中，所述形成过程可以用于形成上述图2所示的图像传感器200中的至少一部分结构。
具体地，在本实施例中，所述图像传感器的形成方法可以包括如下步骤：
步骤S101，提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管，所述半导体衬底包括多个像素区，每个像素区包含至少一个光电二极管。
步骤S102，对所述半导体衬底的表面进行处理，以形成路径调节层，在感应不同颜色的像素区内，所述路径调节层具有不同的厚度。
进一步地，在所述步骤S102之后，还可以包括：在所述路径调节层表面设置滤色镜，所述滤色镜的位置与所述像素区的位置一一对应。
作为一个非限制性实施例，所述半导体衬底可以为适用于背照式CMOS图像传感器的硅衬底。
作为一个非限制性实施例，所述路径调节层可以是通过对所述半导体衬底的一部分进行刻蚀后获得的。下面参考图2、图4和图5对形成图2所述图像传感器200的一种形成方法进行详细描述。
参考图4，首先提供半导体衬底210，其中具有光电二极管211。相邻的像素区或者相邻的光电二极管211之间通过屏蔽材料形成的栅格(图未示)隔开，以防止光线串扰和电子串扰。
优选地，所述屏蔽材料可以为氧化物等绝缘材料，还可以包括金属等防光线串扰的屏蔽材料。
优选地，自所述半导体衬底210的背面210b入射的光线几乎无损耗的传输至所述光电二极管211。
进一步地，参考图5，对所述半导体衬底210的表面(即所述半导体衬底210的背面210b)进行刻蚀，以形成对应于各个像素区的凹槽，其中，在感应不同颜色的像素区内，所述凹槽具有不同的深度。刻蚀所针对的半导体衬底210的那一部分就形成所述路径调节层220。
在本示例中，以所述半导体衬底210包括红绿蓝三个像素区为例进行详细描述，其中，所述三个像素区分别为感应红光的红色像素区201(以下简称为像素区201)，感应绿光的绿色像素区202(以下简称为像素区202)，以及，感应蓝光的蓝色像素区203(以下简称为像素区203)。
具体地，在本实施例中，可以针对感应不同颜色的像素区分别执行刻蚀操作，通过调节刻蚀深度来获取不同深度的凹槽。
优选地，所述像素区201内的凹槽270的深度最小，所述像素区203内的凹槽272的深度最大，所述像素区202内的凹槽271的深度介于前两者之间。由此，在所述像素区201内形成的路径调节层220的厚度h1最大，在所述像素区203内形成的路径调节层220的厚度h3最小，在所述像素区202内形成的路径调节层220的厚度h2介于h1和h3之间，使得红光自所述路径调节层220的表面到达对应光电二极管211的路程最长，绿光的路程次之，蓝光的路程最短，有效提升所述光电二极管211对红光的吸收量。
作为一个变化例，在进行分次刻蚀操作之前，也可先在所述半导体衬底210的背面210b沉积一层保护介质层，以在刻蚀期间保护所述半导体衬底210内的器件。优选地，所述保护介质层采用不会对入射光的传输产生影响的材料(如透光材料)沉积形成。
作为另一个非限制性实施例，所述路径调节层还可以是形成于所述半导体衬底表面的附加结构。下面参考图2、图6至图8对形成图2所述图像传感器200的另一种形成方法进行详细描述。
参考图6，在提供的半导体衬底210表面形成保护介质层250，所述半导体衬底210具有光电二极管211。相邻光电二极管211之间通过屏蔽材料形成的栅格(图未示)隔开，以防止光线串扰和电子串扰。
优选地，所述保护介质层250可以用于保护所述半导体衬底210及其中具有的器件免受后续离子注入等工艺的干扰。所述保护介质层250可以采用氮化硅(SiN)材料沉积形成，也可以采用其他同样具有离子注入保护作用的材料形成。
进一步地，参考图7，对所述保护介质层250进行离子注入，其中，在感应不同颜色的像素区内，对所述保护介质层250的离子注入剂量不同。
在本示例中，同样以所述半导体衬底210包括红绿蓝三个像素区为例进行详细描述，其中，所述三个像素区分别为感应红光的红色像素区201(以下简称为像素区201)，感应绿光的绿色像素区202(以下简称为像素区202)，以及，感应蓝光的蓝色像素区203(以下简称为像素区203)。
在对各个像素区进行离子注入后，可以获得位于红色像素区201内的离子注入区260，位于绿色像素区202内的离子注入区261以及位于蓝色像素区203内的离子注入区262。
具体地，在本实施例中，可以针对所有像素区同时执行刻蚀操作，由于感应不同颜色的像素区内离子注入的剂量不同，使得进行刻蚀操作时，在感应不同颜色的像素区内的刻蚀速率(etch rate)不同，导致相同时间的刻蚀最终获得的刻蚀深度不同，从而通过一次刻蚀获得不同深度的凹槽。
优选地，对所述像素区201内的保护介质层250的离子注入剂量最小(即注入的离子浓度最小)，对所述像素区203内的保护介质层250的离子注入剂量最大(即注入的离子浓度最大)，对所述像素区202内的保护介质层250的离子注入剂量介于前述两者之间。
进一步地，参考图8，对离子注入后的保护介质层250进行刻蚀，以形成对应于各个像素区的凹槽，其中，在感应不同颜色的像素区内刻蚀形成的凹槽具有不同的深度。
具体地，由于离子注入剂量与刻蚀速率呈正比，因此，在对离子注入后的保护介质层250进行刻蚀时，相同时间内，对所述像素区201内的保护介质层250的刻蚀速率最小，对所述像素区203内的保护介质层250的刻蚀速率最大。
进一步地，通过一次刻蚀，在所述像素区201内刻蚀获得的凹槽270的深度最小，在所述像素区203内刻蚀获得的凹槽272的深度最大，在所述像素区202内刻蚀获得的凹槽271的深度介于前两者之间。
刻蚀之后的保护介质层250(参见图7)就成为了路径调节层220。
由此，在所述像素区201内形成的路径调节层220的厚度h1最大，在所述像素区203内形成的路径调节层220的厚度h3最小，在所述像素区202内形成的路径调节层220的厚度h2介于h1和h3之间，使得红光自所述路径调节层220的表面到达对应光电二极管211的路程最长，绿光的路程次之，蓝光的路程最短，有效提升所述光电二极管211对红光的吸收量。
作为一个变化例，对感应不同颜色的像素区的刻蚀操作也可以是分次进行的，这同样可以在感应不同颜色的像素区内获得不同深度的凹槽。
在一个非限制性示例中，所述保护介质层250表面离子注入的部分可以在刻蚀操作时被全部刻蚀掉；或者，所述保护介质层250表面离子注入的部分也可以被部分刻蚀，此时所述离子注入采用的材质也为透光元素，不会对入射光的传输造成影响。
在另一个非限制性示例中，所述离子注入可以是分次进行的，以分别对感应不同颜色的像素区的保护介质层250进行离子注入，每次的离子注入剂量与需要进行离子注入的像素区所要感应的颜色的波长相关联。
进一步地，在进行离子注入时，对于感应不同颜色的像素区，离子注入的能量也可以不同，以使对感应较短波长颜色的像素区的保护介质层250的离子注入最深，对感应较长波长颜色的像素区的保护介质层250的离子注入最浅，进而在对离子注入后的保护介质层250进行刻蚀时，能够在感应不同颜色的像素区刻蚀获得不同深度的凹槽。
进一步地，在获得图5或图8所示的器件结构后，可以继续在所述半导体衬底210的正面210a形成金属互联结构212，所述金属互联结构212通过连接线与所述半导体衬底210内的MOS晶体管(图未示)的栅极电连接。
优选地，所述光电二极管211和金属互联结构212均位于所述半导体衬底210的正面210a，其中，所述光电二极管211更靠近所述半导体衬底210的背面210b，以使自所述半导体衬底210的背面210b入射的光线能够先传输至所述光电二极管211。
作为一个变化例，所述金属互联结构212可以是预先制备获得的，并在形成图5或图8所示除所述金属互联结构212之外的其他器件结构后整体键合至所述导体衬底210的正面210a，以形成图5或图8所示期间结构。
进一步地，在获得图5或图8所示的器件结构后，还可以继续在所述路径调节层220表面防止滤色镜230(或滤色镜231或滤色镜232)和透镜240，以最终形成图2示出的图像传感器200。
由上，采用本实施例的方案，在感应不同颜色的像素区内，所述图像传感器200具有不同的像素尺寸，(为了简化，本实施例所述像素尺寸可以指一像素区内的半导体衬底表面到光电二极管的垂直距离，即该像素区内的路径调节层的厚度)。优选地，红色像素区(即像素区201)的像素尺寸最大，绿色像素区(即像素区202)的像素尺寸其次，蓝色像素区(即像素区203)的像素尺寸最小。
例如，所述红色像素区内的路径调节层的厚度可以为5-6微米，所述绿色像素区内的路径调节层的厚度可以为3～4微米，所述蓝色像素区内的路径调节层的厚度可以为2-3微米。
进一步地，除了图2所述像素区内的结构之外，所述图像传感器200还可以包括逻辑区，所述逻辑区可以包括参考图1示出的周边回路和焊盘(pad)，所述焊盘和所述金属互联结构212之间通过硅通孔(Through Silicon Vias)电连接。
需要指出的是，虽然本实施例以包括感应红色、蓝色和绿色三种颜色的像素区的图像传感器为例进行阐述，但在实际应用中，还包括感应其他颜色的像素区的图像传感器同样能够适用本实施例所述方案，所述感应其他颜色的像素区的路径调节层的厚度可以根据该像素区所感应的颜色的波长确定，以提高对该颜色的吸收量，改善所述图像传感器的灵敏度。
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 (10)
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管，所述半导体衬底包括多个像素区，每个像素区包含至少一个光电二极管；
路径调节层，所述路径调节层位于所述半导体衬底表面，在感应不同颜色的像素区内，所述路径调节层具有不同的厚度。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
滤色镜，所述滤色镜位于所述路径调节层表面，所述滤色镜的位置与所述像素区的位置一一对应。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述多个像素区包括感应红色的红色像素区、感应绿色的绿色像素区和感应蓝色的蓝色像素区。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，在红色像素区内的路径调节层的厚度最大，在蓝色像素区内的路径调节层的厚度最小。
5.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管，所述半导体衬底包括多个像素区，每个像素区包含至少一个光电二极管；
对所述半导体衬底的表面进行处理，以形成路径调节层，在感应不同颜色的像素区内，所述路径调节层具有不同的厚度。
6.根据权利要求5所述的形成方法，其特征在于，还包括：
在所述路径调节层表面设置滤色镜，所述滤色镜的位置与所述像素区的位置一一对应。
7.根据权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述对所述半导体衬底的表面进行处理，以形成路径调节层包括：
对所述半导体衬底的表面进行刻蚀，以形成对应于各个像素区的凹槽，其中，在感应不同颜色的像素区内，所述凹槽具有不同的深度。
8.根据权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述对所述半导体衬底的表面进行处理，以形成路径调节层包括：
在所述半导体衬底表面形成保护介质层；
对所述保护介质层进行离子注入，其中，在感应不同颜色的像素区内，对所述保护介质层的离子注入剂量不同；
对离子注入后的保护介质层进行刻蚀，以形成对应于各个像素区的凹槽，其中，在感应不同颜色的像素区内，所述凹槽具有不同的深度。
9.根据权利要求7或8所述的形成方法，其特征在于，所述多个像素区包括感应红色的红色像素区、感应绿色的绿色像素区和感应蓝色的蓝色像素区。
10.根据权利要求9所述的形成方法，其特征在于，在红色像素区内，所述凹槽的深度最小；在蓝色像素区内，所述凹槽的深度最大。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810010929.0A CN108281435A (zh) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | 一种图像传感器及其形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810010929.0A CN108281435A (zh) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | 一种图像传感器及其形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108281435A true CN108281435A (zh) | 2018-07-13 |
Family
ID=62803252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810010929.0A Pending CN108281435A (zh) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | 一种图像传感器及其形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108281435A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110137195A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-16 | 芯盟科技有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| JP2020126219A (ja) * | 2019-02-01 | 2020-08-20 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 光学素子 |
| CN112103304A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-18 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 背照式传感器及其制造方法、版图结构 |
| WO2022000142A1 (zh) * | 2020-06-28 | 2022-01-06 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 图像传感器及其制作方法、成像装置和终端设备 |
| CN117238941A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-15 | 合肥晶合集成电路股份有限公司 | 背照式图像传感器及其制备方法 |
| WO2024011670A1 (zh) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | 苏州华星光电技术有限公司 | 一种cmos图像芯片、相机及其调试方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100590879C (zh) * | 2006-05-09 | 2010-02-17 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 背侧光感测装置以及形成背侧光感测装置的方法 |
| JP2014063865A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Canon Inc | 固体撮像素子 |
-
2018
- 2018-01-04 CN CN201810010929.0A patent/CN108281435A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100590879C (zh) * | 2006-05-09 | 2010-02-17 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 背侧光感测装置以及形成背侧光感测装置的方法 |
| JP2014063865A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Canon Inc | 固体撮像素子 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020126219A (ja) * | 2019-02-01 | 2020-08-20 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 光学素子 |
| US10955598B2 (en) | 2019-02-01 | 2021-03-23 | Visera Technologies Company Limited | Optical devices |
| CN110137195A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-16 | 芯盟科技有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| WO2022000142A1 (zh) * | 2020-06-28 | 2022-01-06 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 图像传感器及其制作方法、成像装置和终端设备 |
| CN112103304A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-18 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 背照式传感器及其制造方法、版图结构 |
| CN112103304B (zh) * | 2020-09-22 | 2024-02-09 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 背照式传感器及其制造方法、版图结构 |
| WO2024011670A1 (zh) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | 苏州华星光电技术有限公司 | 一种cmos图像芯片、相机及其调试方法 |
| CN117238941A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-15 | 合肥晶合集成电路股份有限公司 | 背照式图像传感器及其制备方法 |
| CN117238941B (zh) * | 2023-11-15 | 2024-02-20 | 合肥晶合集成电路股份有限公司 | 背照式图像传感器及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10943940B2 (en) | Image sensor comprising reflective guide layer and method of forming the same | |
| CN108281435A (zh) | 一种图像传感器及其形成方法 | |
| US8941204B2 (en) | Apparatus and method for reducing cross talk in image sensors | |
| US8237832B2 (en) | Image sensor with focusing interconnections | |
| EP2595189B1 (en) | Solid-state imaging element, process for producing solid-state imaging element, and electronic device | |
| TWI517368B (zh) | 背側照射型互補式金氧半導體影像感測器的製造方法 | |
| KR20190062241A (ko) | Cmos 이미지 센서용 다중 딥 트렌치 격리(mdti) 구조체 | |
| CN101978498A (zh) | 具有深光反射沟槽的背照式图像传感器 | |
| KR100937654B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR20110079323A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| CN107919374A (zh) | 一种图像传感器及其形成方法 | |
| TWI713210B (zh) | 圖像感測器以及用於形成圖像感測器的方法 | |
| KR101106336B1 (ko) | 신호대잡음비를 개선할 수 있는 이미지센서 및 그 제조 방법 | |
| TWI476911B (zh) | 半導體裝置及其製造方法 | |
| KR100840646B1 (ko) | 시모스 이미지 센서의 제조 방법 | |
| KR20030037295A (ko) | 이미지센서 및 그 제조 방법 | |
| US8652868B2 (en) | Implanting method for forming photodiode | |
| KR20030037292A (ko) | 이미지센서 및 그 제조 방법 | |
| CN110034145A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| KR20140083748A (ko) | 이미지센서 및 그 제조 방법 | |
| CN108258000A (zh) | 一种图像传感器及其形成方法 | |
| CN108962933A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| KR20100045239A (ko) | 굴절률이 다른 혼색 방지 절연막 구조를 갖는 이미지 센서및 그 제조 방법 | |
| KR20110068679A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR20080014261A (ko) | 이미지 센서 및 그 형성 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180713 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |