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；像素器件，位于所述半导体衬底内；按行排列的用于PDAF的滤色镜对，位于所述半导体衬底的表面，每行具有多个滤色镜对；其中，在每个滤色镜对的两个滤色镜中，位置偏向所在行的行中心位置的滤色镜的厚度小于位置远离所在行的行中心位置的滤色镜的厚度；其中，所述厚度的方向垂直于所述半导体衬底的表面。本发明专利技术方案有助于补偿滤色镜的位置带来的影响，提高PDAF技术的聚焦效果。

Image Sensor and Its Formation Method

An image sensor and its forming method comprise: a semiconductor substrate; a pixel device located within the semiconductor substrate; a row-by-row pair of color filters for PDAF located on the surface of the semiconductor substrate, each row having multiple color filter pairs; and, in the two color filters of each color filter pair, the position is biased to the row center position of the row. The thickness of the color filter is smaller than that of the color filter located far from the row center of the row in which the direction of the thickness is perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. The scheme of the invention helps to compensate for the influence caused by the position of the color filter and improve the focusing effect of the PDAF technology.

【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。以背照式(Back-sideIllumination，BSI)CIS为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件以及在半导体衬底的表面形成金属互连结构，然后采用承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合，进而对半导体衬底的背部进行减薄，进而在半导体衬底的背面形成CIS的后续工艺，例如在所述像素器件的半导体衬底背面形成网格状的格栅(Grid)，在所述格栅之间的网格内形成滤光镜(ColorFilter)矩阵等。以前照式(Front-sideIllumination，FSI)CIS为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件以及在半导体衬底的表面形成金属互连结构，然后在所述金属互连结构的表面形成网格状的格栅(Grid)，在所述格栅之间的网格内形成滤光镜(ColorFilter)矩阵等。在现有技术中，为了提高光学图像传感器的性能，采用相位检测自动对焦(PhaseDetectionAutoFocus，PDAF)技术进行聚焦，PDAF技术基于相位差的原理进行聚焦，有助于提高聚焦速度，提高对焦效果，确定透镜的正确位置，以免使图像处于离焦状态，导致光学图像传感器无法正常工作。然而，在现有技术中，由于在图像传感器的不同位置存在聚焦光斑(LightSpot)的差异，会影响PDAF技术的聚焦效果。
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，有助于补偿滤色镜的位置带来的影响，提高PDAF技术的聚焦效果。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；像素器件，位于所述半导体衬底内；按行排列的用于PDAF的滤色镜对，位于所述半导体衬底的表面，每行具有多个滤色镜对；其中，在每个滤色镜对的两个滤色镜中，位置偏向所在行的行中心位置的滤色镜的厚度小于位置远离所在行的行中心位置的滤色镜的厚度；其中，所述厚度的方向垂直于所述半导体衬底的表面。可选的，每个滤色镜对的两个滤色镜的厚度的比值是根据入射光线射入所述两个滤色镜的入射角的比值确定的，所述入射光线的点光源位于所述两个滤色镜所在行的行中心位置，且位于所述半导体衬底的法线上。可选的，所述滤色镜对距离所述行中心位置越远，所述滤色镜对的两个滤色镜的平均厚度越薄。可选的，所述的图像传感器还包括：格栅结构，位于所述半导体衬底的表面，且多个所述格栅结构构成网格状且具有网格开口，所述滤色镜对的滤色镜分别位于不同的网格开口内。可选的，所述的图像传感器还包括：深槽隔离结构，位于所述半导体衬底内，用于对所述像素器件进行隔离。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；在所述半导体衬底内形成像素器件；在所述半导体衬底的表面形成按行排列的用于PDAF的滤色镜对，每行具有多个滤色镜对；其中，在每个滤色镜对的两个滤色镜中，位置偏向所在行的行中心位置的滤色镜的厚度小于位置远离所在行的行中心位置的滤色镜的厚度；其中，所述厚度的方向垂直于所述半导体衬底的表面。可选的，每个滤色镜对的两个滤色镜的厚度的比值是根据入射光线射入所述两个滤色镜的入射角的比值确定的，所述入射光线的点光源位于所述两个滤色镜所在行的行中心位置，且位于所述半导体衬底的法线上。可选的，所述滤色镜对距离所述行中心位置越远，所述滤色镜对的两个滤色镜的平均厚度越薄。可选的，在所述半导体衬底的表面形成按行排列的用于PDAF的滤色镜对之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：在所述半导体衬底的表面形成格栅结构，且多个所述格栅结构构成网格状且具有网格开口，所述滤色镜对的滤色镜分别位于不同的网格开口内。可选的，在所述半导体衬底内形成像素器件之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：在所述半导体衬底内形成深槽隔离结构；其中，所述深槽隔离结构用于对所述像素器件进行隔离。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，提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；像素器件，位于所述半导体衬底内；按行排列的用于PDAF的滤色镜对，位于所述半导体衬底的表面，每行具有多个滤色镜对；其中，在每个滤色镜对的两个滤色镜中，位置偏向所在行的行中心位置的滤色镜的厚度小于位置远离所在行的行中心位置的滤色镜的厚度；其中，所述厚度的方向垂直于所述半导体衬底的表面。采用上述方案，通过设置按行排列的用于PDAF的滤色镜对，且在在每个滤色镜对的两个滤色镜中，位置偏向所在行的行中心位置的滤色镜的厚度小于位置远离所在行的行中心位置的滤色镜的厚度，可以通过改变滤色镜的厚度而调整位于不同位置的滤色镜的透光量和信号强度，以使得每个滤色镜对的两个滤色镜的透光量和信号强度相近，从而在采用PDAF技术进行聚焦时，透过每个滤色镜对的两个滤色镜的聚焦光斑虽然面积不同，然而透光量和信号量更加一致，降低滤色镜对的位置的影响，有助于补偿滤色镜的位置带来的影响，提高PDAF技术的聚焦效果。进一步，在本专利技术实施例中，每个滤色镜对的两个滤色镜的厚度的比值是根据入射光线射入所述两个滤色镜的入射角的比值确定的，有助于根据入射角，确定更适当的滤色镜的厚度，从而对PDAF技术的聚焦效果进行优化。进一步，在本专利技术实施例中，所述滤色镜对距离所述行中心位置越远，所述滤色镜对的两个滤色镜的平均厚度越薄，有助于随入射角的变化，使滤色镜的厚度呈现出对应的变化，透过每个滤色镜对的两个滤色镜的聚焦光斑虽然面积不同，然而透光量和信号量更加均匀，从而提高PDAF技术的聚焦效果。附图说明图1是现有技术中一种图像传感器的俯视图；图2是图1沿切割线L1-L2的剖面图；图3是图1中图像传感器的每个滤色镜对的两个滤色镜的聚焦光斑的示意图；图4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；图5至图6是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图；图7是本专利技术实施例中一种图像传感器的俯视图；图8是图7沿切割线M1-M2的剖面图；图9是图7中图像传感器的每个滤色镜对的两个滤色镜的聚焦光斑的示意图。具体实施方式在现有技术中，为了提高光学图像传感器的性能，采用PDAF技术基于相位差的原理进行聚焦，有助于提高聚焦速度，提高对焦效果，确定透镜的正确位置，以免使图像处于离焦状态，导致光学图像传感器无法正常工作。具体而言，在PDAF技术中，光源的光分别通过成对的两个滤色镜后进入半导体衬底内的像素器件(例如光电二极管)，然后根据两个光电二极管中接收到的光生载流子形成聚焦光斑，并对所述聚焦光斑进行比较以确定聚焦程度。具体而言，由于通过两个滤色镜后形成的聚焦光斑在强度上一致，因此当通过两个滤色镜后形成的聚焦光斑在面积上一致时，可以认为满足聚焦需求；当通过两个滤色镜后形成的聚焦光斑在面积上存在差异时，可以认为聚焦效果不足，需要对图像传感器外部的成像装置进行调整，例如调整外置的透镜位置以获得更好的聚焦效果等。结合参照图本文档来自技高网...

【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；像素器件，位于所述半导体衬底内；按行排列的用于PDAF的滤色镜对，位于所述半导体衬底的表面，每行具有多个滤色镜对；其中，在每个滤色镜对的两个滤色镜中，位置偏向所在行的行中心位置的滤色镜的厚度小于位置远离所在行的行中心位置的滤色镜的厚度；其中，所述厚度的方向垂直于所述半导体衬底的表面。

【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；像素器件，位于所述半导体衬底内；按行排列的用于PDAF的滤色镜对，位于所述半导体衬底的表面，每行具有多个滤色镜对；其中，在每个滤色镜对的两个滤色镜中，位置偏向所在行的行中心位置的滤色镜的厚度小于位置远离所在行的行中心位置的滤色镜的厚度；其中，所述厚度的方向垂直于所述半导体衬底的表面。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，每个滤色镜对的两个滤色镜的厚度的比值是根据入射光线射入所述两个滤色镜的入射角的比值确定的，所述入射光线的点光源位于所述两个滤色镜所在行的行中心位置，且位于所述半导体衬底的法线上。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述滤色镜对距离所述行中心位置越远，所述滤色镜对的两个滤色镜的平均厚度越薄。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：格栅结构，位于所述半导体衬底的表面，且多个所述格栅结构构成网格状且具有网格开口，所述滤色镜对的滤色镜分别位于不同的网格开口内。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：深槽隔离结构，位于所述半导体衬底内，用于对所述像素器件进行隔离。6.一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；在所述半导体衬底内形成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，内藤逹也，
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