双层彩色滤光器及其形成方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，公开了一种双层彩色滤光器及其形成方法，包括：提供固态影像器件，在固态影像器件上形成第一彩色滤光片层；刻蚀第一彩色滤光片层，形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器；在第一滤光器的第一凸面轮廓上形成第二彩色滤光片层；刻蚀第二彩色滤光片层，形成具有第二凸面轮廓的第二滤光器。本发明专利技术通过在固态影像器件上形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器和具有第二凸面轮廓的第二滤光器，而不需要形成微透镜，能够更加有效地对光进行聚光和过滤，从而能够提高图像传感器的性能并降低生产成本和制造难度。

Double-layer color filter and its formation method

The invention relates to the field of semiconductor technology, and discloses a double-layer color filter and its forming method, including: providing a solid-state image device to form a first color filter layer on the solid-state image device; etching a first color filter layer to form a first filter with a first convex profile; and forming a second color filter layer on the first convex profile of the first filter; The second color filter layer is etched to form a second filter with a second cam profile. By forming a first filter with a first cam profile and a second filter with a second cam profile on a solid-state image device without forming a microlens, the invention can concentrate and filter light more effectively, thereby improving the performance of the image sensor and reducing the production cost and manufacturing difficulty.

【技术实现步骤摘要】
双层彩色滤光器及其形成方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种双层彩色滤光器及其形成方法。
技术介绍
随着技术的发展，图像传感器被广泛应用于各个领域。简单来说，图像传感器为在同一块晶圆衬底上，生成若干个光敏单元与移位寄存器构成一体的集成光电器件。其中，每个光敏单元能够将自身接受到的光强信息转化为电信号，众多的光敏单元一起工作，即把入射到图像传感器的整个光敏面上按空间分布的光学图像转换为按时序输出的电信号“图像”，这些电信号经过是适当的处理，能够再现入射的光辐射图像。在现有技术中，图像传感器可分为电荷耦合器件(CCD，Charge-coupledDevice)和互补金属氧化物半导体图像传感器(CIS，CMOSImageSensor)。以CIS亦即CMOS图像传感器为例，该图像传感器包括：固态影像器件、滤光器以及微透镜。具体地，现有的图像传感器由光感测器的像素阵列组成，每一个独立像素接收到入射光后会产生相应于的入射光的电信号，每一个像素所产生的电信号的大小与照射在光感测器上的入射光的量成比例关系。在固态感测器上方设置滤光器，在滤光器上形成有微透镜，从而使得入射光经过滤光器折射在光感测器上。但是通常有大量的入射光线不会直接达到光感测器上，由于光线的损失从而会导致固态影像感测器的灵敏度效果不好。并且，由于只设置了一层滤光器，因此图像传感器在工作中容易发生光谱串扰。其中，光谱串扰是发生在过滤单独波长光线的装置中的问题，当本应终止于特定信道中光功率的小部分实际上终止于另一信道中时，耦合到彩色图像传感器中的像素阵列的彩色滤光器发生光谱串扰问题，从而影响最终的成像结果。因此，如何提高图像传感器接收到的光线量，以及减少光谱串扰是图像传感器的制造中亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种双层彩色滤光器及其形成方法，能够增加彩色滤光器的进光量，并且减少光谱串扰。根据本专利技术，通过对滤光器及其形成方法的改进，能够改善滤光器对光线的聚拢程度，提高滤光器对彩色光的过滤效果，从而改善图像传感器的性能。本专利技术提供了一种双层彩色滤光器的形成方法，包括：提供固态影像器件，在固态影像器件上形成第一彩色滤光片层；刻蚀第一彩色滤光片层，形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器；在第一滤光器的第一凸面轮廓上形成第二彩色滤光片层；刻蚀第二彩色滤光片层，形成具有第二凸面轮廓的第二滤光器。相较于现有技术而言，本专利技术通过在固态影像器件上形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器和具有第二凸面轮廓的第二滤光器。并且，两层滤光器能够更加有效地对光进行聚光和过滤。因此，本专利技术提供双层彩色滤光器的形成方法，不需要在滤光器上再形成微透镜，从而能够降低生产成本和制造难度。作为优选，刻蚀形成的第一滤光器具有第一折射率，刻蚀形成的第二滤光器具有第二折射率，第一折射率不同于第二折射率。通过形成具有不同折射率的第一滤光器和第二滤光器，能够对光线在滤光器内的传播路径进行设计，有效增大双层彩色滤光器的视场角，从而增加进光量。进一步地，作为优选，第一滤光器的第一折射率以及第二滤光器的第二折射率设置均在1.6～1.7之间。将第一折射率和第二折射率设置在1.6～1.7之间，能够将光线的折射角度控制在合理的范围内，防止光线的过分偏转而导致光谱串扰。另外，作为优选，在固态影像器件上旋涂形成第一彩色滤光片层，以及在第一滤光器的所示第一凸面轮廓上旋涂形成第二彩色滤光片层。通过旋涂的方式形成第一彩色滤光片层和第二彩色滤光片层，能够确保滤光片层表面平整且贴合紧密，并有利于提高形成的第一凸面轮廓和第二凸面轮廓形成的精度。另外，作为优选，第一凸面轮廓以及第二凸面轮廓采用湿法刻蚀或干法刻蚀的方式形成，且第一凸面轮廓和第二凸面轮廓的边缘刻蚀速率与中心刻蚀速率不同。通过调节刻蚀速率的方法，能够调整在第一彩色滤光片层和第二彩色滤光片层上的刻蚀深度，从而形成具有弧度的第一凸面轮廓和第二凸面轮廓。本专利技术还提供了一种用于图像传感器的双层彩色滤光器，多个双层彩色滤光器安装在图像传感器的固态影像器件上，每个双层彩色滤光器，包括：第一滤光器和包覆在第一滤光器上的第二滤光器，每个双层彩色滤光器与固态影像器件的像素区域一一对应。与现有技术相比，本专利技术提供双层彩色滤光器，通过形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器和具有第二凸面轮廓的第二滤光器，在对彩光进行过滤的同时，实现聚光的目的，从而能够有效地增加进光量、提高量子转换效率，并且能够提高对光的过滤效果，减少光谱串扰的发生。进一步地，作为优选，第一滤光器具有第一折射率，第二滤光器具有第二折射率，且第二折射率不同于第一折射率。通过形成具有不同折射率的第一滤光器和第二滤光器，能够对光线在滤光器内的传播路径进行设计，有效增大双层彩色滤光器的视场角，并且对光线进行两次折射，从而提高双层彩色滤光器的聚光度。进一步地，作为优选，第一滤光器上表面具有第一曲率半径的第一凸面轮廓，第二滤光器的上表面具有第二曲率半径的第二凸面轮廓。通过分别设置具有第一曲率半径的第一凸面轮廓和具有第二曲率半径的第二凸面轮廓，可以聚拢通过第一滤光器和第二滤光器的光线，从而进一步提高双层彩色滤光器的聚光效果，增加固态影像器件接收到的光线。另外，作为优选，第一滤光器和第二滤光器的材料不同，且均为有机材料。通过选择不同的材料，可以通过材料特性本身实现第一滤光器和第二滤光器具有不同的第一折射率和第二折射率，从而提高滤光器的聚光性能。另外，作为优选，在同一个像素区域上设置的第一滤光器和第二滤光器具有相同的颜色。第一滤光器和第二滤光器具有相同的颜色，能够使得特定颜色的光通过同一双层彩色滤光器的第一滤光器和第二滤光器，并且能够阻挡或吸收其他颜色的光线，减少光谱串扰，从而提高图像传感器的性能。附图说明图1是现有技术中图像传感器设置滤光器和微透镜的示意图；图2是本专利技术的第一实施方式和第二实施方式中的双层彩色滤波器的示意图；图3～图7是本专利技术的第一实施方式中双层彩色滤光器的形成方法的各步骤的示意图；图8是本专利技术第一实施方式和第二实施方式的另一种双层彩色滤光器的示意图；图9是本专利技术第一实施方式和第二实施方式的又一种双层才滤光器的示意图。附图标记说明：1-双层彩色滤光器；2-第一滤光器；2a-第一彩色滤光片层；2b-第一凸面轮廓；3-第二滤光器；3a-第二彩色滤光片层；3b-第二凸面轮廓；4-固态影像器件；4a-像素区域；4b-感光器件；5-微透镜；6-滤光器。具体实施方式下面结合说明书附图，对本专利技术进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了图像传感器的结构等。本专利技术的态样与某些特征、优点、及细节，以下将参照在附图中示出的非限制性的实施例更充分地说明。其中，有省略公知现有的材料、制造工具、制程技术等详细描述，以免不必要地过多赘述。然而，应当理解的是，详细描述与具体实施例虽然指出了本专利技术的各种态样，但仅是以示例的方式示出，并且不作为限制的方式。从本公开的各种替换、修改、添加、与/或布置，基于本专利技术概念的精神与/或范围对本领域技术人员是显而易见的。近似的语言，如本文整个说明书与权利要求书中使用的，可以用于修饰任何定量表达，这些可以容许改变而不致改变其所涉及的基本功能。因此，通过一或多个术语，诸如“约”修饰的值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层彩色滤光器的形成方法，其特征在于，包括：提供固态影像器件，在所述固态影像器件上形成第一彩色滤光片层；刻蚀所述第一彩色滤光片层，形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器；在所述第一滤光器的所述第一凸面轮廓上形成第二彩色滤光片层；刻蚀所述第二彩色滤光片层，形成具有第二凸面轮廓的第二滤光器。

【技术特征摘要】
1.一种双层彩色滤光器的形成方法，其特征在于，包括：提供固态影像器件，在所述固态影像器件上形成第一彩色滤光片层；刻蚀所述第一彩色滤光片层，形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器；在所述第一滤光器的所述第一凸面轮廓上形成第二彩色滤光片层；刻蚀所述第二彩色滤光片层，形成具有第二凸面轮廓的第二滤光器。2.根据权利要求1所述的双层彩色滤光器的形成方法，其特征在于，刻蚀形成的所述第一滤光器具有第一折射率，刻蚀形成的所述第二滤光器具有第二折射率，所述第一折射率不同于所述第二折射率。3.根据权利要求2所述的双层彩色滤光器的形成方法，其特征在于，所述第一滤光器的所述第一折射率以及所述第二滤光器的所述第二折射率设置均在1.6～1.7之间。4.根据权利要求1所述的双层彩色滤光器的形成方法，其特征在于，在所述固态影像器件上旋涂形成所述第一彩色滤光片层，以及在所述第一滤光器的所述第一凸面轮廓上旋涂形成所述第二彩色滤光片层。5.根据权利要求1所述的双层彩色滤光器的形成方法，其特征在于，所述第一凸面轮廓以及所述第二凸面轮廓...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东亮，金子贵昭，黄晓橹，
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