CN113629082A - 遮光结构、图像传感器及图像传感器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种遮光结构、图像传感器及图像传感器的制备方法。本发明提供的图像传感器采用遮光结构，包括：衬底；光电二极管，所述光电二极管位于所述衬底内部；存储器，所述存储器位于所述光电二极管之间；遮光结构，所述遮光结构包括位于光电二极管间纵向的滤光器以及位于光电二极管上方横向的遮光板；介质层，所述介质层位于所述滤光器的表面。本发明利用纵向的滤光器吸收到斜入射到存储器的光，横向的遮光板阻挡正入射的光，从而消除寄生光效应，提高光电二极管的灵敏度，进一步提高了图像传感器的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种遮光结构、图像传感器及图像传感器的制备方法。
背景技术
带存储器结构的全局快门图像传感器在时域噪声方面比之前全局快门接触式图像传感器具有优势，而为了提高光电二极管的填充系数，可以采用背照式互补金属氧化物半导体的方式，然而电荷域全局快门以背照式互补金属氧化物半导体方式工作时，由于其背面的遮光板和下方的存储器的距离较远，因此大角度的光线容易在存储器中产生寄生光电荷。在背光的全局快门接触式图像传感器中，有必要在存储器上实现光屏蔽结构，以抑制寄生光对按列顺序读取信号的影响，解决寄生光灵敏度的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是消除图像传感器中的寄生光，提高图像传感器的灵敏度，提供一种遮光结构、图像传感器及图像传感器的制备方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种遮光结构，所述遮光结构应用于图像传感器中，包括纵向的滤光器和横向的遮光板。
为了解决上述问题，本发明提供了一种图像传感器，所述图像传感器采用遮光结构，包括：衬底；光电二极管，所述光电二极管位于所述衬底内部；存储器，所述存储器位于所述光电二极管之间；遮光结构，所述遮光结构包括位于光电二极管间纵向的滤光器以及位于光电二极管上方横向的遮光板；介质层，所述介质层位于所述滤光器的表面。
为了解决上述问题，本发明提供了一种图像传感器的制备方法，包括：提供一衬底，所述衬底内部设置有存储器；在所述衬底上形成沟槽，所述沟槽不接触所述存储器；在所述沟槽表面形成介质层；在所述沟槽内形成纵向的滤光器；在所述滤光器的间隙形成光电二极管；在所述滤光器的上方设置横向的遮光板。
本发明利用纵向的滤光器吸收到斜入射到存储器的光，横向的遮光板阻挡正入射的光，从而消除寄生光效应，提高光电二极管的灵敏度，进一步提高了图像传感器的灵敏度。
附图说明
附图1所示为本发明一种具体实施方式所述步骤示意图。
附图2A-2F所示是附图1中步骤S10-S15工艺示意图。
附图3所示为本发明一种具体实施方式所述的图像传感器示意图。
附图4A-4F所示是附图1中步骤S10-S15工艺示意图。
附图5所示为本发明一种具体实施方式所述的图像传感器示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的遮光结构、图像传感器及图像传感器的制备方法的具体实施方式做详细说明。
本发明一具体实施方式所述的遮光结构应用于图像传感器中，包括纵向的滤光器和横向的遮光板。所述遮光板采用金属材料，所述滤光器采用有机材料。利用纵向的滤光器吸收到斜入射到存储器的光，横向的遮光板阻挡正入射的光，从而消除寄生光效应，提高光电二极管的灵敏度，进一步提高了图像传感器的灵敏度。下面结合附图对设置有本发明所述遮光结构的图像传感器以及所述图像传感器的制备方法做进一步的说明。
附图1所示为本发明一种具体实施方式所述步骤示意图，包括：步骤S10，提供一衬底，所述衬底内部设置有存储器；步骤S11，在所述衬底上形成沟槽，所述沟槽不接触所述存储器；步骤S12，在所述沟槽表面形成介质层；步骤S13，在所述沟槽内形成纵向的滤光器；步骤S14，在所述滤光器的间隙形成光电二极管；步骤S15，在所述滤光器的上方设置横向的遮光板。
附图2A所示，参考步骤S10，提供一衬底20，所述衬底20内部设置有存储器201。在本发明一种具体实施方式中，所述衬底20采用硅衬底。
附图2B所示，参考步骤S11，在所述衬底上形成沟槽202，所述沟槽不接触所述存储器201。在本发明一种具体实施方式中，所述沟槽202采用光刻的方法形成，所述沟槽202设置于所述存储器201的侧面，且所述沟槽202的侧壁不接触所述存储器201。在本具体实施方式中，每个所述存储器201附近设置2个所述沟槽202，以便在后续的步骤中形成介质层和滤光器；在本发明其他的具体实施方式中，每个所述存储器201附近也可以设置一个或多个所述沟槽202。
附图2C所示，参考步骤S12，在所述沟槽202表面形成介质层203。在本发明一具体实施方式中，所述介质层203可采用物理气相沉积或化学气相沉积的方法形成，用于将光向后续形成的光电二极管方向折射。
附图2D所示，参考步骤S13，在所述沟槽202内形成纵向的滤光器204。在本发明一种具体实施方式中，所述滤光器204采用有机材料。在本发明一具体实施方式中，纵向的滤光器204吸收到斜入射到存储器201的光，与介质层203相结合，共同消除寄生光效应，提高光电二极管的灵敏度，进一步提高了图像传感器的灵敏度。在本具体实施方式中，每个所述存储器201附近设置2个所述滤光器204；在本发明其他的具体实施方式中，每个所述存储器201附近也可以设置一个或多个所述滤光器204。
附图2E所示，参考步骤S14，在所述滤光器204的间隙形成光电二极管205。在本发明一具体实施方式中，所述光电二极管205的材料选自硅、锗、铟镓砷、铟镓砷林等半导体材料。
附图2F所示，参考步骤S15，在所述滤光器204的上方设置横向的遮光板206。在本发明一种具体实施方式中，所述遮光板206采用金属材料。所述滤光器204和所述遮光板206共同构成所述遮光结构21。在本发明一具体实施方式中，横向的遮光板206阻挡正入射的光，有利于消除寄生光效应，提高光电二极管的灵敏度，进一步提高了图像传感器的灵敏度。
完成上述步骤后，继续形成滤色镜和上凸镜，即得到如附图3所示的图像传感器结构。所述图像传感器采用遮光结构，包括：衬底20；光电二极管205，所述光电二极管205位于所述衬底20内部；存储器201，所述存储器201位于所述光电二极管205之间；遮光结构21，所述遮光结构21包括位于光电二极管间205纵向的滤光器204以及位于光电二极管205上方横向的遮光板206；介质层203，所述介质层203位于所述滤光器204的表面。还包括后续步骤形成的滤色镜31和上凸镜32。
在本发明一种具体实施方式中，所述遮光器204与所述存储器201不接触，所述遮光板206采用金属材料，所述滤光器204采用有机材料，所述衬底20采用硅衬底。在本具体实施方式中，每个所述存储器201附近设置2个所述滤光器204；在本发明其他的具体实施方式中，每个所述存储器201附近也可以设置一个或多个所述滤光器204。
附图3所示的图像传感器示意图为本具体实施方式所示的图像传感器中的一像素中沿着红、绿、蓝子像素的顺序展开的剖面图，按照其他顺序展开的示意图亦采用附图3所示结构。在本发明的其他具体实施方式中，上述结构也可以应用于其他类型的图像传感器。
上述技术方案利用纵向的滤光器204吸收到斜入射到存储器201的光，横向的遮光板206阻挡正入射的光，从而消除寄生光效应，提高光电二极管205的灵敏度，进一步提高了图像传感器的灵敏度。
下面是本发明的另一种具体实施方式，附图4A-4F所示是附图1中步骤S10-S15工艺示意图。
附图4A所示，参考步骤S10，提供一衬底40，所述衬底内部设置有存储器401。在本发明一种具体实施方式中，所述衬底40采用硅衬底。
附图4B所示，参考步骤S11，在所述衬底40上形成沟槽402，所述沟槽402不接触所述存储器401。在本发明一种具体实施方式中，所述沟槽202采用光刻的方法形成，所述沟槽402设置于所述存储器402的上方，且所述沟槽402的底部不接触所述存储器401。在本具体实施方式中，每个所述存储器201附近设置1个所述沟槽402，以便在后续的步骤中形成介质层和滤光器；在本发明其他的具体实施方式中，每个所述存储器401附近也可以设置2个或多个所述沟槽402。
附图4C所示，参考步骤S12，在所述沟槽402表面形成介质层403。在本发明一具体实施方式中，所述介质层403可采用物理气相沉积或化学气相沉积的方法形成，用于将光向后续形成的光电二极管方向折射。
附图4D所示，参考步骤S13，在所述沟槽402内形成纵向的滤光器404；所述滤光器404采用有机材料。在本发明一具体实施方式中，纵向的滤光器404吸收到斜入射到存储器201的光，与介质层403相结合，共同消除寄生光效应，提高光电二极管的灵敏度，进一步提高了图像传感器的灵敏度。在本具体实施方式中，每个所述存储器401附近设置1个所述滤光器404；在本发明其他的具体实施方式中，每个所述存储器401附近也可以设置2个或多个所述滤光器404。
附图4E所示，参考步骤S14，在所述滤光器404的间隙形成光电二极管405。在本发明一具体实施方式中，所述光电二极管405的材料选自硅、锗、铟镓砷、铟镓砷林等半导体材料。
附图4F所示，参考步骤S15，在所述滤光器404的上方设置横向的遮光板406。所述遮光板406采用金属材料。所述滤光器404和所述遮光板406共同构成所述遮光结构41。在本发明一具体实施方式中，横向的遮光板406阻挡正入射的光，有利于消除寄生光效应，提高光电二极管的灵敏度，进一步提高了图像传感器的灵敏度。
完成上述步骤后，继续形成滤色镜和上凸镜，即得到如附图5所示的图像传感器结构。所述图像传感器采用遮光结构，包括：衬底40；光电二极管405，所述光电二极管405位于所述衬底40内部；存储器401，所述存储器401位于所述光电二极管405之间；遮光结构41，所述遮光结构41包括位于光电二极管间405纵向的滤光器404以及位于光电二极管405上方横向的遮光板406；介质层403，所述介质层403位于所述滤光器404的表面。还包括后续步骤形成的滤色镜51和上凸镜52。
在本发明一种具体实施方式中，所述遮光器404与所述存储器401不接触，所述遮光板406采用金属材料，所述滤光器404采用有机材料，所述衬底40采用硅衬底。在本具体实施方式中，每个所述存储器401附近设置1个所述滤光器404；在本发明其他的具体实施方式中，每个所述存储器401附近也可以设置2个或多个所述滤光器404。
附图5所示的图像传感器示意图为本具体实施方式所示的图像传感器中的一像素中沿着红、绿、蓝子像素的顺序展开的剖面图，按照其他顺序展开的示意图亦采用附图5所示结构。在本发明的其他具体实施方式中，上述结构也可以应用于其他类型的图像传感器。
上述技术方案利用纵向的滤光器404吸收到斜入射到存储器401的光，横向的遮光板406阻挡正入射的光，从而消除寄生光效应，提高光电二极管405的灵敏度，进一步提高了图像传感器的灵敏度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种遮光结构，其特征在于，所述遮光结构应用于图像传感器中，包括纵向的滤光器和横向的遮光板。
2.根据权利要求1所述的遮光结构，其特征在于，所述遮光板采用金属材料。
3.根据权利要求1所述的遮光结构，其特征在于，所述滤光器采用有机材料。
4.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器采用遮光结构，包括：
衬底；
光电二极管，所述光电二极管位于所述衬底内部；
存储器，所述存储器位于所述光电二极管之间；
遮光结构，所述遮光结构包括位于光电二极管间纵向的滤光器以及位于光电二极管上方横向的遮光板；
介质层，所述介质层位于所述滤光器的表面。
5.根据权利要求4中所述的图像传感器，其特征在于，所述遮光器与所述存储器不接触。
6.根据权利要求4中所述的图像传感器，其特征在于，所述遮光板采用金属材料。
7.根据权利要求4中所述的图像传感器，其特征在于，所述滤光器采用有机材料。
8.根据权利要求4中所述的图像传感器，其特征在于，所述衬底采用硅衬底。
9.一种图像传感器的制备方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，所述衬底内部设置有存储器；
在所述衬底上形成沟槽，所述沟槽不接触所述存储器；
在所述沟槽表面形成介质层；
在所述沟槽内形成纵向的滤光器；
在所述滤光器的间隙形成光电二极管；
在所述滤光器的上方设置横向遮光板。
10.根据权利要求9中所述的方法，其特征在于，所述沟槽设置于所述存储器的侧面，且所述沟槽的侧壁不接触所述存储器。
11.根据权利要求9中所述的方法，其特征在于，所述沟槽设置于所述存储器的上方，且所述沟槽的底部不接触所述存储器。
12.根据权利要求9中所述的方法，其特征在于，所述遮光板采用金属材料。
13.根据权利要求9中所述的方法，其特征在于，所述滤光器采用有机材料。
14.根据权利要求9中所述的方法，其特征在于，所述衬底采用硅衬底。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |