图像传感器及其形成方法技术

一种图形传感器及其形成方法，其中，所述图形传感器包括：基底；位于所述基底表面的传感器层，所述传感器层沿平行于基底表面的方向上包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区，所述第一区传感器层内具有光电二极管；位于传感器层表面的隔离结构；位于所述第一区隔离结构表面的滤色镜；位于所述第二区隔离结构表面的阻挡层，所述阻挡层覆盖滤色镜的侧壁，所述阻挡层材料的折射率小于滤色镜材料的折射率；位于所述滤色镜表面的透镜结构。所述图像传感器能够避免发生串扰，有利于提高器件的稳定性和精确度。

【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
图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器是一种快速发展的固态图像传感器，由于CMOS图像传感器中的图像传感器部分和控制电路部分集成于同一芯片中，因此CMOS图像传感器的体积小、功耗低、价格低廉，相较于传统的CCD(电荷耦合)图像传感器更具优势，也更易普及。现有的CMOS图像传感器中包括用于将光信号转换为电信号的光电传感器，所述光电传感器为形成于硅衬底中的光电二极管。此外，在形成有光电二极管的硅衬底表面还形成有介质层，所述介质层内形成有金属互联层，所述金属互联层用于使光电二极管与外围电路电连接。对于上述CMOS图像传感器来说，所述硅衬底具有介质层和金属互联层的一面为CMOS图像传感器的正面，与正面相对的一面为CMOS图像传感器的背面，根据光线照射方向的差异，所述CMOS图像传感器能够分为前照式(Front-sideIllumination，FSI)CMOS图像传感器和后照式(Back-sideIllumination)CMOS图像传感器。对于前照式CMOS图像传感器，光线照射到CMOS图像传感器的正面，然而，由于所述光线需要穿过介质层和金属互联层之后才能够照射到光电二极管，由于光线路径中的介质层和金属互联层较多，会限制光电二极管所吸收的光量，造成量子效率降低。对于背照式CMOS图像传感器，光线自CMOS图像传感器的背面入射到光电二极管，从而消除了光线的损耗，光子到电子的转换效率提高。然而，现有的背照式CMOS图像传感器的串扰问题严重，造成光电转换的精确度和稳定性不良。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是一种图形传感器及其形成方法，以降低光学串扰，提高光电转换的精确度和稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图形传感器，包括：基底；位于所述基底表面的传感器层，所述传感器层沿平行于基底表面的方向上包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区，所述第一区传感器层内具有光电二极管；位于传感器层表面的隔离结构；位于所述第一区隔离结构表面的滤色镜；位于所述第二区隔离结构表面的阻挡层，所述阻挡层覆盖滤色镜的侧壁，所述阻挡层材料的折射率小于滤色镜材料的折射率；位于所述滤色镜表面的透镜结构。可选的，所述阻挡层的折射率为：1.2～1.65。可选的，所述阻挡层的材料包括：SiO2、MgF2、Al2O3或者Ti3O5。可选的，一个光电二极管上的隔离结构表面具有一个滤色镜，且位于一个光电二极管上的隔离结构表面的滤色镜为红色滤色镜、绿色滤色镜或蓝色滤色镜；所述隔离结构包括：位于所述传感器层表面的第一隔离层以及位于第一隔离层表面若干相互分离的第二隔离层；相邻所述第二隔离层之间所述第一隔离层表面具有金属栅格，所述第二隔离层覆盖金属栅格的侧壁，且暴露出金属栅格的顶部表面；所述金属栅格的材料为金属。本专利技术还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供基底；在所述基底表面形成传感器层，所述传感器层沿平行于基底表面的方向上包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区，所述第一区传感器层内具有光电二极管；在所述传感器层表面形成隔离结构；在所述第二区隔离结构表面形成阻挡层；在所述第一区的隔离结构表面形成滤色镜，所述滤色镜覆盖所述阻挡层的侧壁，所述阻挡层材料的折射率小于滤色镜材料的折射率；在所述滤色镜表面形成透镜结构。可选的，所述阻挡层的形成步骤包括：在所述隔离结构上形成阻挡膜，所述阻挡膜上具有第一图形层，所述第一图形层暴露出第一区阻挡膜的顶部表面；以所述第一图形层为掩膜，刻蚀所述阻挡膜，形成阻挡层。可选的，所述阻挡层的折射率为：1.2～1.65。可选的，所述阻挡膜的材料包括：SiO2、MgF2、Al2O3或者Ti3O5；所述阻挡膜的形成工艺包括：化学气相沉积工艺或者物理气相沉积工艺。可选的，一个光电二极管上的隔离结构表面具有一个滤色镜，且位于一个光电二极管上的隔离结构表面的滤色镜为红色滤色镜、绿色滤色镜或蓝色滤色镜。可选的，所述隔离结构包括：位于所述传感器层表面的第一隔离层以及位于第一隔离层表面若干相互分离的第二隔离层；相邻所述第二隔离层之间所述第一隔离层表面具有金属栅格，所述第二隔离层覆盖金属栅格的侧壁，且暴露出金属栅格的顶部表面；所述金属栅格的材料为金属。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：本专利技术技术方案提供的图形传感器中，不同角度的光线通过透镜结构进入单个像素区内的滤色镜中。由于相邻所述滤色镜之间具有阻挡层，且所述阻挡层材料的折射率小于滤色镜材料的折射率，因此，所述阻挡层能够阻挡照射在滤色镜和阻挡层交界处的光线进入相邻的滤色镜内，使进入单个像素区滤色镜内的入射光能够完全照射到该像素区所对应的传感器层上，从而避免了串扰效应，进而使得所述图像传感器精确且性能稳定。附图说明图1是一种背照式CMOS图像传感器的结构示意图；图2至图8是本专利技术图像传感器的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，背照式CMOS图像传感器的串扰问题严重。图1是一种背照式CMOS图像传感器的结构示意图。请参考图1，基底100；位于所述基底100表面的若干光电二极管102；位于所述光电二极管102表面的隔离层103；位于隔离层103表面的若干滤色镜104，且每一滤色镜104对应一个光电二极管102对应；位于所述滤色镜104表面的透镜105。上述背照式CMOS图像传感器结构中，不同角度的光线经过透镜(MicroLens)105的聚焦，分别进入彩色的滤色镜(ColorFilterLens)104中，过滤去除不相关的光子，以形成与滤色镜104相应的单色光。所述单色光分别进入滤色镜104所对应的光电二极管102中，被相应的光电二极管102吸收并激发电子-空穴对，从而实现光电的转化。具体的，以滤色镜104b为例，以不同角度的光线进入滤色镜104b，所述不同角度的光线包括：照射在滤色镜104b内的入射光A、照射在滤色镜104b与滤色镜104a界面处的入射光B、以及照射在滤色镜104b与滤色镜104c界面处的入射光C。其中，入射光A通过滤色镜104b之后能够进入所对应的光电二极管102的范围内，在所对应的光电二极管102内实现光电转化。然而，所述入射光B由于位于滤色镜104b与滤色镜104a界面处，使得所述入射光B易进入相邻的滤色镜104a内，因此，所述入射光B并未被滤色镜104b完全滤色。所述未被完全滤色的入射光B自滤色镜104b进入滤色镜104a之后，继续被滤色镜104a滤色，并最终照射到所述滤镜104a对应的光电二极管102上，从而造成背照式CMOS图像传感器的串扰效应(crosstalk)。同样的，入射光C易进入滤色镜104c，继续被滤色镜104c滤色，并照射到所述滤色镜104c对应的光电二极管102上，从而造成背照式CMOS图像传感器的串扰效应(crosstalk)。同样的，入射光C易进入相邻的滤色镜104c内，经滤色镜104c滤色后，最终照射到滤色镜104c对应的光电二极管102上，从而也造成了背照式CMOS图像传感器的串扰效应。为解决所述技术问题，本专利技术提供了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其特征在于，包括：基底；位于所述基底表面的传感器层，所述传感器层沿平行于基底表面的方向上包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区，所述第一区传感器层内具有光电二极管；位于传感器层表面的隔离结构；位于所述第一区隔离结构表面的滤色镜；位于所述第二区隔离结构表面的阻挡层，所述阻挡层覆盖滤色镜的侧壁，所述阻挡层材料的折射率小于滤色镜材料的折射率；位于所述滤色镜表面的透镜结构。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：基底；位于所述基底表面的传感器层，所述传感器层沿平行于基底表面的方向上包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区，所述第一区传感器层内具有光电二极管；位于传感器层表面的隔离结构；位于所述第一区隔离结构表面的滤色镜；位于所述第二区隔离结构表面的阻挡层，所述阻挡层覆盖滤色镜的侧壁，所述阻挡层材料的折射率小于滤色镜材料的折射率；位于所述滤色镜表面的透镜结构。2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述阻挡层的折射率为：1.2～1.65。3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述阻挡层的材料包括：SiO2、MgF2、Al2O3或者Ti3O5。4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，一个光电二极管上的隔离结构表面具有一个滤色镜，且位于一个光电二极管上的隔离结构表面的滤色镜为红色滤色镜、绿色滤色镜或蓝色滤色镜；所述隔离结构包括：位于所述传感器层表面的第一隔离层以及位于第一隔离层表面的若干相互分离的第二隔离层；相邻所述第二隔离层之间的所述第一隔离层表面具有金属栅格，所述第二隔离层覆盖金属栅格的侧壁，且暴露出金属栅格的顶部表面；所述金属栅格的材料为金属。5.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底表面形成传感器层，所述传感器层沿平行于基底表面的方向上包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区，所述第一区传感器层内具有光电二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，李志伟，黄仁徳，
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