CN204481029U - 一种coms图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是一种COMS图像传感器。它包括衬底层、光过滤层和微透镜层；微透镜层包括若干个阵列分布的光接收部和形成于相邻的两个光接收部之间的过渡部，光接收部的厚度大于过渡部的厚度；光过滤层包括光过滤器和栅氧化物层，每个光接收部的下方均设置一光过滤器，栅氧化物层填充于相邻的两个光过滤器之间，光过滤器的截面形状呈上宽下窄的梯形，栅氧化物层的截面形状呈上窄下宽的梯形。本实用新型利用栅氧化物层与光过滤器的光折射率的不同，并且由于光过滤器采用倒置的梯形结构，使得由光接收部入射的光集中于光过滤器上，并由光过滤器输送到衬底层，从而有效的防止了入射光的扩散；进而实现良好的光学控制效果，有利于提高色彩效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是一种COMS图像传感器。
背景技术
周知，COMS图像传感器即互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)，在近些年来得到了快速的发展。对于典型的CMOS图像传感器，其一般包括感光元件(即光电二极管)以及控制元件；其中，感光元件用于收集光能并转换为电荷信号，而控制元件则用于控制所生成的电荷信号的信号处理。这些控制元件需要通过金属互连结构来互相电连接，并被引出到图像传感器外，以实现图像传感器的信号输出。
根据金属互连结构与感光元件相对位置的不同，CMOS图像传感器可以分为正面照射式图像传感器与背面照射式(背照式)图像传感器；其中，背照式图像传感器的金属互连结构(包括钝化层以及钝化层中的金属互连)与感光元件的感光面位于图像传感器芯片的两侧；在感光时，光线由背照式图像传感器的背面，而非金属互连结构所在的正面，照射到感光元件上；但是这种背照式图像传感器却普遍存在灵敏度低、光学效果及色彩效果差等问题；同时，其制作时需要减薄硅片，因而产品良率较低。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、光学效果及色彩效果显著、灵敏度高的COMS图像传感器。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种COMS图像传感器，它包括衬底层、微透镜层以及位于衬底层与微透镜层之间的光过滤层；
所述微透镜层包括若干个阵列分布的光接收部和形成于相邻的两个光接收部之间的过渡部，所述光接收部的厚度大于过渡部的厚度；
所述光过滤层包括若干个光过滤器和若干个栅氧化物层，每个所述光接收部的下方均设置一光过滤器，所述栅氧化物层填充于相邻的两个光过滤器之间，所述光过滤器的截面形状呈上宽下窄的梯形，所述栅氧化物层的截面形状呈上窄下宽的梯形。
优选地，所述衬底层包括布线层和覆盖于布线层上的感光元件阵列层，所述光过滤层位于感光元件阵列层与微透镜层之间。
优选地，所述感光元件阵列层包括若干个阵列分布的光电二极管和/或光电晶体管。
优选地，所述衬底层与光过滤层之间还设置有保护层，所述栅氧化物层内还包覆有金属网格，所述金属网格的截面形状呈上窄下宽的梯形，所述金属网格的下表面、栅氧化物层的下表面和光过滤器的下表面均与保护层相抵。
优选地，所述保护层的材质为氧化硅、氧化钽或氧化铪，所述金属网格的材质为钨或铜。
优选地，所述金属网格的高度为0.05微米-1微米。
由于采用了上述方案，本实用新型利用栅氧化物层与光过滤器的光折射率的不同，并且由于光过滤器采用倒置的梯形结构，使得由光接收部入射的光集中于光过滤器上，并由光过滤器输送到衬底层，从而有效的防止了入射光的扩散；进而实现良好的光学控制效果，有利于提高色彩效果；其结构简单、灵敏度高，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本实用新型实施例的截面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本实施例提供的一种COMS图像传感器，它包括衬底层a、微透镜层b以及位于衬底层a与微透镜层b之间的光过滤层c；其中，微透镜层b包括若干个阵列分布的光接收部1和形成于相邻的两个光接收部1之间的过渡部2，光接收部1的厚度大于过渡部2的厚度；光过滤层c包括若干个光过滤器3和若干个栅氧化物层4(本实施例的栅氧化物层4可采用SiO2或SiON)，在每个光接收部1的下方均设置一光过滤器3，而栅氧化物层4则填充于相邻的两个光过滤器3之间，光过滤器3的截面形状呈上宽下窄的梯形，栅氧化物层4的截面形状呈上窄下宽的梯形。基于此，本实施例中，构成光过滤层c的若干个光过滤器3采用不同的颜色，如三基色(即红、黄、蓝三色)，每个光过滤器3与所对应的光接收部1均会构成一个像素单元，而多个阵列分布的像素单元则会构成传感器的一个像素区域；利用栅氧化物层4的光折射率小于光过滤器3的光折射率的特点，使得由光接收部1入射的光集中于光过滤器3上，并由光过滤器3输送到衬底层a，以实现图像信号的传递；同时，由于光过滤器3采用倒置的梯形结构，使得入射光能够进一步集中，而栅氧化物层4由于采用正置的梯形，则可有效地将入射光分散至光过滤器3内，从而有效的防止了入射光的扩散，进而实现良好的光学控制效果，并有利于提高色彩效果。
进一步，为保证光信号的转换效果并实现图像信号的传递，本实施例的衬底层a包括布线层5和覆盖于布线层5上的感光元件阵列层6，而光过滤层c则位于感光元件阵列层6与微透镜层b之间；本实施例的感光元件阵列层6由若干个阵列分布的光电二极管和/或光电晶体管构成。
为进一步防止入射光扩散，在衬底层a与光过滤层c之间还设置有由氧化硅、氧化钽或氧化铪制成的保护层7，在栅氧化物层4内还包覆有由钨或铜制成的金属网格8；其中，本实施例的金属网格8的截面形状呈上窄下宽的梯形，金属网格8的下表面、栅氧化物层4的下表面和光过滤器3的下表面均与保护层7相抵；如此，通过增设的金属网格8可进一步调整栅氧化物4的折射率，保证光控制效果；而保护层7则可便于进行外围电路的设置。
基于上述结构，可同时保证传感器的灵敏度和抗干扰性；而为减小传感器的整体厚度，本实施例的金属网格8的设置高度可为0.05微米-1微米。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种COMS图像传感器，其特征在于：它包括衬底层、微透镜层以及位于衬底层与微透镜层之间的光过滤层；
所述微透镜层包括若干个阵列分布的光接收部和形成于相邻的两个光接收部之间的过渡部，所述光接收部的厚度大于过渡部的厚度；
所述光过滤层包括若干个光过滤器和若干个栅氧化物层，每个所述光接收部的下方均设置一光过滤器，所述栅氧化物层填充于相邻的两个光过滤器之间，所述光过滤器的截面形状呈上宽下窄的梯形，所述栅氧化物层的截面形状呈上窄下宽的梯形。
2.如权利要求1所述的一种COMS图像传感器，其特征在于：所述衬底层包括布线层和覆盖于布线层上的感光元件阵列层，所述光过滤层位于感光元件阵列层与微透镜层之间。
3.如权利要求2所述的一种COMS图像传感器，其特征在于：所述感光元件阵列层包括若干个阵列分布的光电二极管和/或光电晶体管。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种COMS图像传感器，其特征在于：所述衬底层与光过滤层之间还设置有保护层，所述栅氧化物层内还包覆有金属网格，所述金属网格的截面形状呈上窄下宽的梯形，所述金属网格的下表面、栅氧化物层的下表面和光过滤器的下表面均与保护层相抵。
5.如权利要求4所述的一种COMS图像传感器，其特征在于：所述保护层的材质为氧化硅、氧化钽或氧化铪，所述金属网格的材质为钨或铜。
6.如权利要求4所述的一种COMS图像传感器，其特征在于：所述金属网格的高度为0.05微米-1微米。
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| CN114556166A (zh) * | 2019-10-18 | 2022-05-27 | 加州理工学院 | 具有超材料分色的cmos彩色图像传感器 |
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| CN114556166B (zh) * | 2019-10-18 | 2024-05-28 | 加州理工学院 | 具有超材料分色的cmos彩色图像传感器 |
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