一种图像传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器及其制备方法，包括感光器件层、光路调节层及滤光片层，感光器件层内包括至少一个感光区域；滤光片层包括至少一个由金属格栅隔离的滤光片；光路调节层设置在滤光片层和感光器件层之间，包括层叠式排列设置的多层透明物质，多层透明物质的折射率沿滤光片至感光器件层的方向依次减小，这样当红外光线入射至多层透明物质中时，会产生不同程度的折射，从而增加红外光学的光学路径，便于所述感光区域更好地吸收所述红外光。并且可以根据图像传感器的实际光路调节需求设定透明物质的层数，便于根据实际需要更好地吸收利用红外光。

An image sensor and its preparation method

The invention provides an image sensor and a preparation method thereof, including a photosensitive device layer, an optical path adjustment layer and a filter layer, which comprises at least one photosensitive region; a filter layer comprises at least one filter separated by a metal grid; an optical path adjustment layer is arranged between the filter layer and the photosensitive device layer, including a multilayer transparent material arranged in a stacked arrangement, and many more. The refractive index of the layer transparent material decreases in turn along the direction from the filter to the layer of the photosensitive device, so that when the infrared light is incident into the multilayer transparent material, it will produce different degrees of refraction, thereby increasing the optical path of the infrared optics, so that the photosensitive region can better absorb the infrared light. The number of layers of transparent material can be set according to the actual light path adjustment requirements of the image sensor, so that the infrared light can be absorbed and utilized better according to the actual needs.

【技术实现步骤摘要】
一种图像传感器及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种图像传感器及其制备方法。
技术介绍
图像传感器的量子效率是所收集的电荷数量与入射到图像传感器(例如光电二极管)的有源区域上的光子数量之比。这个量可以表征图像传感器对光的感光度。近红外光学信号(即，波长处于700纳米至1000纳米之间的光线)的频路小，穿透能力小，因此传感器的光敏区域的硅对这些波长的红外光的吸收量较小，量子效率较低。现有技术中存在能够改善对红外光的吸收的图像传感器，例如通过反射现象调节光线在硅中的光学路径，通过在图像传感器的有源区中设置衍射元件以通过衍射现象增强光线的光学路径等。现有技术中的上述图像传感器虽然都能一定程度上改善图像传感器对光线的吸收，但是，仍然存在一定的缺陷，例如通过反射调节光线的光学路径的方法并不适用于硅厚度较小的图像传感器，通过增加衍射元件来调节光线的光学路径的方法显然会增加图像传感器的制备难度等。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述缺陷和不足，本专利技术提供了一种图像传感器及其制备方法，该图像传感器能够有效增强对红外光线的吸收，并且其制备方法简单，不会显著增加制备成本。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种图像传感器，包括：感光器件层、光路调节层、滤光片层，其中，所述感光器件层内包括至少一个感光区域；所述滤光片层包括与至少一个所述感光区域上下对应设置的至少一个滤光片，至少一个所述滤光片由金属格栅隔离；所述光路调节层设置在所述滤光片层和所述感光器件层之间并且至少部分覆盖所述感光器件层，所述光路调节层包括与所述滤光片和所述感光区域上下对应并层叠式排列设置的多层透明物质，多层所述透明物质具有不同的折射率。可选地，所述光路调节层包括大于或等于三层的所述透明物质。优选地，所述图像传感器还包括金属互联层及微透镜阵列，其中，所述金属互联层位于所述感光器件层的下表面，所述金属互联层包括至少一个与所述感光区域上下对应设置的金属互联结构，所述金属互联结构与与其相对应的所述感光区域电连接；所述微透镜阵列包括至少一个与所述滤光片上下对应设置的微透镜。可选地，至少一个所述滤光片之间还包括外围氧化物，所述外围氧化物沉积并包覆在所述金属格栅的至少一侧的侧壁上。可选地，多层所述透明物质选自吸光类抗反射涂层、二氧化硅、氮化硅及黑硅组成的群组中的至少三种。可选地，在所述滤光片至所述感光区域的自上而下的方向上，依次层叠的多层所述透明物质的折射率n依次减小。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种图像传感器的制备方法，至少包括如下步骤：提供包括感光器件层的半导体基板；在所述感光器件层上方依次沉积至少部分覆盖所述感光器件层的多层透明物质，形成光路调节层；在所述透明物质上方放置滤光片，以形成滤光片层；其中，所述感光器件层内包括至少一个感光区域，多层所述透明物质具有不同的折射率。可选地，所述光路调节层包括大于或等于三层的透明物质。可选地，所述感光器件层的至少一个所述感光区域由至少一个深沟槽隔离结构隔离，形成所述滤光片层还包括以下步骤：刻蚀多层所述透明物质，并且沉积金属层形成与所述深沟槽隔离结构上下对应的至少一个金属格栅，在至少一个所述金属格栅之间放置滤光片，形成所述滤光片层。可选地，形成至少一个所述金属格栅包括以下步骤：在所述光路调节层上方沉积氧化物层；经图案化的第一光刻胶层刻蚀所述氧化物层及所述光路调节层至所述沟槽隔离结构停止，形成与所述感光区域之间的深沟槽隔离结构对应的至少一个沟槽结构；在所述沟槽结构中沉积并填满金属层并对所述金属层进行平坦化；经图案化的第二光刻胶层刻蚀并去除剩余的所述氧化物层，暴露所述金属层以形成至少一个所述金属格栅。可选地，形成至少一个所述金属格栅还包括以下步骤：在每个所述金属格栅周围沉积外围氧化物，所述外围氧化物包覆所述金属格栅的至少一侧的侧壁。可选地，多层所述透明物质选自吸光类抗反射涂层、二氧化硅、氮化硅及黑硅组成的群组中的至少三种。可选地，在所述滤光片至所述感光区域的自上而下的方向上，依次层叠的多层所述透明物质的折射率n依次减小。如上所述，本专利技术的图像传感器及其制备方法具有如下技术效果：1、所述图像传感器的感光器件层和滤光片层之间设置有由多层透明物质组成的光路调节层，该多层透明物质的折射率不同，并且沿滤光片层至感光器件层的方向依次减小，这样当红外光线入射至该多层透明物质中时，会产生不同程度的折射，从而增加红外光学的光学路径，使得感光器件层能够更好地吸收红外光。2、光路调节层中透明物质的层数可以改变，例如可以设定其大于或等于三层，这就使得能够根据具体的图像传感器要求设定透明物质的层数，便于根据实际需要更好地吸收利用红外光。3、通过常规的沉积、刻蚀等工艺手段即可形成上述光路调节层，形成过程简单、易操作，不会明显受限于图像传感器的尺寸要求，能够在改善图像传感器对红外光的吸收的同时，保证产品的良率。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1显示为本专利技术实施例一提供的图像传感器的剖面结构示意图。图2显示为本专利技术实施例二提供的图像传感器的剖面结构示意图。图3显示为红外光入射至本专利技术实施例一或实施例二提供的图像传感器的光路调节层时的光学路径示意图。图4显示为实施例一的进一步实施例所提供的图像传感器的剖面结构示意图。图5显示为红外光入射至图4所示的图像传感器的光路调节层时的光学路径示意图。图6显示为本专利技术实施例三提供的图像传感器的制备方法的流程图。图7显示为执行图3所示方法时形成光路调节层的示意图。图8显示为执行图3所示方法时形成金属格栅过程中沉积氧化物层的示意图。图9显示为形成金属格栅过程中形成沟槽结构的示意图。图10显示为形成金属格栅过程中在沟槽结构中沉积金属层的示意图。图11显示为形成金属格栅过程中形成图案化的第二光刻胶层的示意图。图12显示为形成金属格栅过程中去除氧化物层形成金属格栅的示意图。图13显示为在金属格栅周围形成外围氧化物的示意图。图14显示为在图13所示的结构上方设置滤光片层的示意图。图15显示为实施例三的一优选实施例中形成金属格栅时沉积金属层的示意图。图16显示为在图15所示的金属层的上形成掩模层的示意图。图17显示为刻蚀掩模层和金属层所得结构的示意图。附图标记10金属互联层101金属互联结构102绝缘区域20感光器件层201感光区域202深沟槽隔离结构203感光区域的PN结结构30光路调节层30’光路调节层301第一透明物质302第二透明物质303第三透明物质40滤光片层401滤光片402金属格栅403外围氧化物50微透镜阵列501微透镜600氧化物层601第一光刻胶层602沟槽结构603金属层604第二光刻胶层605图形化掩模层具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。并且本专利技术的附图仅仅是示意性的，并非按照真实尺寸绘制。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一参照附图1-3，本实施例提供一种图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：感光器件层、光路调节层、滤光片层，其中，所述感光器件层内包括至少一个感光区域；所述滤光片层包括与至少一个所述感光区域上下对应设置的至少一个滤光片，至少一个所述滤光片由金属格栅隔离；所述光路调节层设置在所述滤光片层和所述感光器件层之间并且至少部分覆盖所述感光器件层，所述光路调节层包括与所述滤光片和所述感光区域上下对应并层叠式排列设置的多层透明物质，多层所述透明物质具有不同的折射率。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：感光器件层、光路调节层、滤光片层，其中，所述感光器件层内包括至少一个感光区域；所述滤光片层包括与至少一个所述感光区域上下对应设置的至少一个滤光片，至少一个所述滤光片由金属格栅隔离；所述光路调节层设置在所述滤光片层和所述感光器件层之间并且至少部分覆盖所述感光器件层，所述光路调节层包括与所述滤光片和所述感光区域上下对应并层叠式排列设置的多层透明物质，多层所述透明物质具有不同的折射率。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述光路调节层包括大于或等于三层的所述透明物质。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括金属互联层及微透镜阵列，其中，所述金属互联层位于所述感光器件层的下表面，所述金属互联层包括至少一个与所述感光区域上下对应设置的金属互联结构，所述金属互联结构与与其相对应的所述感光区域电连接；所述微透镜阵列包括至少一个与所述滤光片上下对应设置的微透镜。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，至少一个所述滤光片之间还包括外围氧化物，所述外围氧化物沉积并包覆在所述金属格栅的至少一侧的侧壁上。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，多层所述透明物质选自吸光类抗反射涂层、二氧化硅、氮化硅及黑硅组成的群组中的至少三种。6.根据权利要求1-5中任一项所述的图像传感器，其特征在于，在所述滤光片至所述感光区域的自上而下的方向上，依次层叠的多层所述透明物质的折射率n依次减小。7.一种图像传感器的制备方法，其特征在于，至少包括如下步骤：提供包括感光器件层的半导体基板；在所述感光器件层上方依次沉积至少部分覆盖所述感光器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙海凤，李天慧，藤井光一，黄晓橹，倪凌云，
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