The invention discloses a pixel unit structure of an image sensor for improving quantum efficiency, comprising a photodiode and a transporter gate on the front of a silicon substrate, a metal interconnection layer and a concentrating reflecting layer in an interlayer dielectric layer, a concentrating reflecting layer with a concentrating layer and a metal reflecting layer, and corresponding to the lower part of the photodiode, a concentrating layer having multiple focusing projections in an array shape. The metal reflector has a continuous arc-shaped structure corresponding to the arc-shaped surface of each focusing protuberance. It is used to re-reflect the incident light after focusing into the photodiode to ensure the absorption ratio of near-infrared light in the silicon substrate. The metal reflector has a continuous arc-shaped structure corresponding to the arc-shaped surface of each focusing protuberance. The near infrared quantum efficiency of the back-illuminated pixel unit is improved by a large increase in the number of examples. The invention also discloses a method for forming a pixel unit structure of an image sensor to improve quantum efficiency.
【技术实现步骤摘要】
一种提高量子效率的图像传感器像素单元结构和形成方法
本专利技术涉及图像传感器
,更具体地,涉及一种提高量子效率的背照式图像传感器像素单元结构和形成方法。
技术介绍
图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置,通常大规模商用的图像传感器芯片包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器芯片两大类。CMOS图像传感器和传统的CCD传感器相比,具有低功耗,低成本和与CMOS工艺兼容等特点,因此得到越来越广泛的应用。现在CMOS图像传感器不仅用于消费电子领域,例如微型数码相机(DSC),手机摄像头,摄像机和数码单反(DSLR)中,而且在汽车电子,监控,生物技术和医学等领域也得到了广泛的应用。CMOS图像传感器的像素单元是图像传感器实现感光的核心器件。最常用的像素单元为包含一个光电二极管和多个晶体管的有源像素结构。这些器件中光电二极管是感光单元,实现对光线的收集和光电转换,其它的MOS晶体管是控制单元,主要实现对光电二极管的选中,复位,信号放大和读出的控制。CMOS图像传感器按照入射光进入光电二极管的路径不同,可以分为前照式和背照式两种图像传感器,前照式是指入射光从硅片正面进入光电二极管的图像传感器,而背照式是指入射光从硅片背面进入光电二极管的图像传感器。为了提高CMOS图像传感器中光电二极管的面积和减少介质层对入射光的损耗,我们可以采用背照式CMOS图像传感器工艺,即入射光从硅片的背面进入光电二极管,从而减小介质层对入射光的损耗,提高像素单元的灵敏度。硅材料对入射光的吸收系数随波长的增强而减小。常规像素单元通常使用红、绿、蓝三原色的滤光 ...
【技术保护点】
1.一种提高量子效率的图像传感器像素单元结构,其特征在于,包括:硅衬底;设于所述硅衬底正面的光电二极管和传输管栅极;设于所述硅衬底正面下方的层间介质层;设于所述层间介质层中的金属互连层和聚光反射层,所述聚光反射层对应位于光电二极管的下方;其中,所述聚光反射层设有聚光层和位于聚光层下方的金属反射层;所述聚光层设有阵列状的多个聚光突起,每个聚光突起具有面向光电二极管设置的平面底面和背向光电二极管设置的弧形凸面表面,用于对自硅衬底背面入射的光线进行聚光,所述金属反射层具有与每个聚光突起的弧形凸面表面对应的连续弧形状结构,用于将经聚光后的入射光线再次反射至光电二极管中。
【技术特征摘要】
1.一种提高量子效率的图像传感器像素单元结构,其特征在于,包括:硅衬底;设于所述硅衬底正面的光电二极管和传输管栅极;设于所述硅衬底正面下方的层间介质层;设于所述层间介质层中的金属互连层和聚光反射层,所述聚光反射层对应位于光电二极管的下方;其中,所述聚光反射层设有聚光层和位于聚光层下方的金属反射层;所述聚光层设有阵列状的多个聚光突起,每个聚光突起具有面向光电二极管设置的平面底面和背向光电二极管设置的弧形凸面表面,用于对自硅衬底背面入射的光线进行聚光,所述金属反射层具有与每个聚光突起的弧形凸面表面对应的连续弧形状结构,用于将经聚光后的入射光线再次反射至光电二极管中。2.根据权利要求1所述的提高量子效率的图像传感器像素单元结构,其特征在于,所述聚光突起的材料为多晶硅。3.根据权利要求1所述的提高量子效率的图像传感器像素单元结构,其特征在于,各所述聚光突起在所述硅衬底的正面表面上水平密集排列设置。4.根据权利要求1所述的提高量子效率的图像传感器像素单元结构,其特征在于,所述聚光突起具有与其弧形凸面表面相圆滑过渡衔接的侧墙。5.根据权利要求1所述的提高量子效率的图像传感器像素单元结构,其特征在于,所述金属反射层沿阵列状的多个聚光突起的轮廓从下方将其完全包裹设置。6.根据权利要求1所述的提高量子效率的图像传感器像素单元结构,其特征在于,所述聚光突起与传输管栅极同层设置。7.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:顾学强,
申请(专利权)人:上海微阱电子科技有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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