图像传感器及其形成方法技术

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；网格状的格栅，位于所述半导体衬底的表面；滤镜结构，位于所述格栅的开口内，且位于所述光电二极管的上方；其中，所述滤镜结构包含有堆叠的多层滤镜，且所述多层滤镜中越靠近所述半导体衬底表面的滤镜，其折射率越大。本发明专利技术方案可以减少在像素区域的边缘位置的光损耗，提高图像品质。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以CMOS图像传感器(CMOSImageSensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。在现有的CIS制造工艺中，首先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件等，然后在半导体衬底的表面形成网格状的格栅(Grid)，在所述格栅的开口内形成滤镜结构、透镜结构等。进一步地，获取透过透镜结构以及滤镜结构的入射光，然后通过光电二极管对通过滤镜结构的入射光子进行吸收且形成光电流，进而通过逻辑电路进行运算放大后，得到通过滤镜结构的数据并输出得到图像。然而，在像素区域的边缘位置与中心位置，获取到的入射光的入射角度具有差别，导致在所述边缘位置发生光损耗过高的问题，影响图像品质。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以减少在像素区域的边缘位置的光损耗，提高图像品质。为解决上述技术问题，本专利技术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；网格状的格栅，位于所述半导体衬底的表面；滤镜结构，位于所述格栅的开口内，且位于所述光电二极管的上方；其中，所述滤镜结构包含有堆叠的多层滤镜，且所述多层滤镜中越靠近所述半导体衬底表面的滤镜，其折射率越大。可选的，所述图像传感器还包括：透镜结构，位于所述滤镜结构的表面，外部光线经由所述透镜结构进入所述滤镜结构。可选的，所述滤镜结构中不同的滤镜的材料不同。可选的，所述滤镜结构中滤镜的层数为3至5层。可选的，所述滤镜结构中各个滤镜的厚度在预设误差范围内。为解决上述技术问题，本专利技术实施例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；在所述半导体衬底的表面形成网格状的格栅；在所述格栅的开口内形成滤镜结构，且所述滤镜结构位于所述光电二极管的上方；其中，所述滤镜结构包含有堆叠的多层滤镜，且所述多层滤镜中越靠近所述半导体衬底表面的滤镜，其折射率越大。可选的，所述图像传感器的形成方法还包括：在所述滤镜结构的表面形成透镜结构，外部光线经由所述透镜结构进入所述滤镜结构。可选的，所述滤镜结构中的各个滤镜是采用不同的CVD工艺参数分别形成的。可选的，所述滤镜结构中滤镜的层数为3至5层。可选的，所述滤镜结构中各个滤镜的厚度在预设误差范围内。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：在本专利技术实施例中，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；网格状的格栅，位于所述半导体衬底的表面；滤镜结构，位于所述格栅的开口内，且位于所述光电二极管的上方；其中，所述滤镜结构包含有堆叠的多层滤镜，且所述多层滤镜中越靠近所述半导体衬底表面的滤镜，其折射率越大。采用上述方案，通过设置包含有堆叠的多层滤镜的滤镜结构，且所述多层滤镜中越靠近所述半导体衬底表面的滤镜，其折射率越大，可以使入射光在逐层穿过各个滤镜时，折射角逐层减小，有助于在像素区域的边缘位置，使入射光经过折射后的光线更加接近于垂直所述半导体衬底的表面，进而使更多的入射光射入光电二极管，减少在像素区域的边缘位置的光损耗，提高图像品质。进一步，通过设置滤镜结构中各个滤镜的厚度在预设误差范围内，可以降低工艺难度以及研发复杂度。进一步，通过采用不同的CVD工艺参数分别形成所述滤镜结构中的各个滤镜，有助于获取到具有不同折射率的滤镜，进而实现入射光在逐层穿过所述多层滤镜时，折射角逐层减小。附图说明图1是现有技术中一种图像传感器的剖面结构示意图；图2是本专利技术实施例中一种图像传感器的剖面结构示意图；图3是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图。具体实施方式在现有的CIS制造工艺中，首先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件等，然后在半导体衬底的表面形成网格状的格栅(Grid)，在所述格栅的开口内形成滤镜结构、透镜结构等。进一步地，获取透过透镜结构以及滤镜结构的入射光，然后通过光电二极管对通过滤镜结构的入射光子进行吸收且形成光电流，进而通过逻辑电路进行运算放大后，得到通过滤镜结构的数据并输出得到图像。然而，在像素区域的边缘位置与中心位置，获取到的入射光的入射角度具有差别，导致在所述边缘位置发生光损耗过高的问题。本专利技术的专利技术人经过研究发现，在像素区域的边缘位置，与所述中心位置相比，入射光的入射角度与垂直于所述半导体衬底的表面的法线方向之间的夹角较大，透过滤镜结构的入射光的折射角也较大，导致部分入射光未能射入至光电二极管，在边缘位置的光损耗较大，影响图像品质。参照图1，图1是现有技术中一种图像传感器的剖面结构示意图。所述图像传感器可以包括半导体衬底100、格栅110、滤镜结构120以及透镜结构130。其中，所述半导体衬底100内可以具有光电二极管102，所述格栅110可以位于所述半导体衬底100的表面，所述滤镜结构120可以位于所述格栅110的开口内，且位于所述光电二极管102的上方。在像素区域的中心位置A，光源140射出的入射光的入射角度接近垂直于所述半导体衬底100的表面，而在像素区域的边缘位置B，光源140射出的入射光的入射角度与垂直于所述半导体衬底100的表面的法线方向之间的夹角较大，透过滤镜结构120的入射光的折射角也较大，导致部分入射光未能射入至光电二极管102，在边缘位置B的光损耗较大，进而导致光电二极管102对通过滤镜结构120的入射光子的吸收量过少，影响图像品质。在一种现有技术中，通过对滤镜结构120以及透镜结构130的位置进行调整，例如在像素区域的边缘位置B，将滤镜结构120以及透镜结构130移动至更靠近中心，也即使滤镜结构120位于所述光电二极管102的斜上方，以使更多的入射光在透过滤镜结构120之后射入至光电二极管102。然而，在上述方法中，需要对像素区域的各个位置的滤镜结构120以及透镜结构130的位置进行确认，导致增加设计复杂度以及工艺需求的精度。在本专利技术实施例中，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；网格状的格栅，位于所述半导体衬底的表面；滤镜结构，位于所述格栅的开口内，且位于所述光电二极管的上方；其中，所述滤镜结构包含有堆叠的多层滤镜，且所述多层滤镜中越靠近所述半导体衬底表面的滤镜，其折射率越大。采用上述方案，通过设置包含有堆叠的多层滤镜的滤镜结构，且所述多层滤镜中越靠近所述半导体衬底表面的滤镜，其折射率越大，可以使入射光在逐层穿过各个滤镜时，折射角逐层减小，有助于在像素区域的边缘位置，使入射光经过折射后的光线更加接近于垂直所述半导体衬底的表面，进而使更多的入射光射入光电二极管，减少在所述边缘位置的光损耗，提高图像品质。为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参照图2，图2是本专利技术实施例中一种图像传感器的剖面结构示意图。所述图像传感器可以包括半导体衬底200、格栅210、滤镜结构(ColorFilter)220以及透镜结构(Micro-lens)230。其中，所述半导体衬底200内可以具有光电二极管202。在具体实施中本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；网格状的格栅，位于所述半导体衬底的表面；滤镜结构，位于所述格栅的开口内，且位于所述光电二极管的上方；其中，所述滤镜结构包含有堆叠的多层滤镜，且所述多层滤镜中越靠近所述半导体衬底表面的滤镜，其折射率越大。

【技术特征摘要】
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；网格状的格栅，位于所述半导体衬底的表面；滤镜结构，位于所述格栅的开口内，且位于所述光电二极管的上方；其中，所述滤镜结构包含有堆叠的多层滤镜，且所述多层滤镜中越靠近所述半导体衬底表面的滤镜，其折射率越大。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：透镜结构，位于所述滤镜结构的表面，外部光线经由所述透镜结构进入所述滤镜结构。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述滤镜结构中不同的滤镜的材料不同。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述滤镜结构中滤镜的层数为3至5层。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述滤镜结构中各个滤镜的厚度在预设误差范围内。6.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨龙康，林宗德，黄仁德，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32