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：基底，所述基底包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区；传感器层，位于所述基底表面，第一区所述传感器层内具有光电二极管；金属栅格，位于第二区所述传感器层表面；滤色层，位于第一区所述传感器层表面；凹槽，位于所述滤色层内；折射层，填充满所述凹槽，所述折射层材料的折射率小于滤色层材料的折射率。本发明专利技术有助于降低光学串扰。

【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
图像传感器是一种将光学图像转换成电子信号的设备，它被广泛的应用在如数码相机等电子光学设备中。根据数字数据传送方式的不同，图像传感器可分为电荷耦合元件(CCD，ChargeCoupledDevice)和金属氧化物半导体元件(CMOS，ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)两大类。其中，CMOS传感器由于具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点，在近几年发展迅速。填充因子是衡量图像传感器的像素灵敏度的一个重要参数，具体的，填充因子指的是感光面积占整个像素面积的比例。当今CMOS传感器的一个重要开发目标是提高填充因子大小。随着当前像素尺寸的逐渐缩小，提高填充因子越来越困难。目前流行的技术是将CMOS传感器由传统的前感光式(FSI，FrontSideIllumination)转变为背部感光式(BSI，BackSideIllumination)，在背部感光式CMOS传感器中，放大器等晶体管以及互联电路置于CMOS传感器背部，CMOS传感器前部全部留给光电二极管，从而可实现100％的填充因子。然而，现有的背部感光CMOS图像传感器存在光学串扰，影响成像质量。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种图像传感器及其形成方法，有助于降低光学串扰。为解决上述问题，本专利技术提供一种图像传感器，包括：基底，所述基底包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区；传感器层，位于所述基底表面，第一区所述传感器层内具有光电二极管；金属栅格，位于第二区所述传感器层表面；滤色层，位于第一区所述传感器层表面；凹槽，位于所述滤色层内；折射层，填充满所述凹槽，所述折射层材料的折射率小于滤色层材料的折射率。可选的，所述滤色层材料与所述折射层材料的折射率的差值为0.3～0.5。可选的，所述折射层的折射率为1～1.5。可选的，所述折射层的材料为有机高分子材料。可选的，所述折射层的材料为聚四氟乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。可选的，所述凹槽的形状为矩形或倒等腰梯形。可选的，所述凹槽深度为所述滤色层厚度的1/3～2/3。本专利技术还提供一种图像传感器形成方法，包括：提供基底，所述基底包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区；在所述基底表面形成传感器层，第一区所述传感器层内具有光电二极管；在第二区所述传感器层表面形成金属栅格；在第一区所述传感器层表面形成滤色层；在所述滤色层内形成凹槽；形成填充满所述凹槽的折射层，所述折射层材料的折射率小于滤色层材料的折射率。可选的，采用干法刻蚀工艺形成凹槽。可选的，所述干法刻蚀工艺的工艺参数包括：刻蚀气体包括氧气或氯气。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：不同角度的光线进入单个像素区内的滤色层中。由于折射层填充满所述滤色层内的凹槽，且所述折射层材料的折射率小于滤色层材料的折射率，因此，经所述折射层的侧壁及底部表面两次折射，使进入单个滤色层内的入射光能够完全照射到所述滤色层所对应的传感器层上，从而避免了光学串扰效应，进而改善所述图像传感器的成像质量。附图说明图1是一种图像传感器的结构示意图；图2至图6是本专利技术图像传感器的形成方法第一实施例各步骤的结构示意图；图7至图10是本专利技术图像传感器的形成方法第二实施例各步骤的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有半导体结构的成像质量仍有待提高。图1是一种图像传感器的结构示意图。现结合一种图像传感器进行分析，参考图1，所述图像传感器包括：基底10，所述基底10包括若干第一区i以及位于相邻第一区i之间的第二区ii；传感器层12，位于所述基底10表面，第一区i所述传感器层12内具有光电二极管20；金属栅格40，位于第二区ii所述传感器层12表面；滤色层51，位于第一区i所述传感器层12表面；透镜62，位于所述滤色层51表面。上述图像传感器结构中，不同角度的光线经过透镜62的聚焦，分别进入彩色的滤色层51中，过滤去除不相关的光子，以形成与滤色层51相应的单色光。所述单色光分别进入滤色层51所对应的光电二极管20中，被相应的光电二极管20吸收并激发电子-空穴对，从而实现光电的转化。上述方法形成的图像传感器存在一定的光学串扰，分析其原因在于：具体的，以滤色层51为例，以不同角度的光线进入滤色层51，所述不同角度的光线包括：照射在滤色层51内的入射光A以及入射光B。其中，入射光A在滤色层51顶部的入射角小于入射光B在滤色层51顶部的入射角。入射光A通过滤色层51之后能够进入所对应的光电二极管20的范围内，在所对应的光电二极管20内实现光电转化。然而，由于入射光B在滤色层51顶部的入射角较大，即入射光B斜入射的程度更深，入射光B经所述滤色层51滤光后，最终照射到相邻滤色层51对应的光电二极管20上，从而造成图像传感器的串扰效应。为了解决上述问题，本专利技术提供一种图像传感器及其形成方法，滤色层内具有凹槽，所述凹槽内填充满有折射层。所述折射层材料的折射率小于滤色层材料的折射率，能够对光线方向进行调节，有利于防止发生串扰效应。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。第一实施例图2至图6是本专利技术图像传感器的形成方法第一实施例各步骤的结构示意图。参考图2，提供基底100，所述基底100包括若干第一区Ⅰ以及位于相邻第一区Ⅰ之间的第二区Ⅱ；在所述基底100表面形成传感器层120，第一区Ⅰ所述传感器层120内具有光电二极管200；在第二区Ⅱ所述传感器层120表面形成金属栅格400；在第一区Ⅰ所述传感器层120表面形成滤色层510。所述基底100包括：支撑基底100(未示出)，位于支撑基底100表面的介质层(未示出)，以及位于所述介质层内的电互连结构(未示出)。所述基底100和传感器层120的形成方法包括：提供半导体衬底(未示出)，所述半导体衬底包括若干第一区Ⅰ以及位于相邻第一区Ⅰ之间的第二区Ⅱ；在所述半导体衬底内形成传感器层120，第一区Ⅰ所述传感器层120内具有所述光电二极管200；在形成传感器层120之后，在半导体衬底的第一表面形成介质层(未示出)，所述介质层内具有电互连结构(未示出)；在所述介质层表面形成支撑基底；在形成所述支撑基底之后，自所述半导体衬底的第二表面对所述半导体衬底进行减薄，直至暴露出传感器层120为止，所述第二表面与第一表面相对。本实施例中，所述半导体衬底为硅衬底。在其他实施例中，所述半导体衬底材料还可以为锗、碳化硅、锗硅、绝缘体上硅或绝缘体上锗。本实施例中，形成所述传感器层120后，且在形成所述金属栅格400前，还包括：在第二区所述Ⅱ传感器层120内形成沟槽；形成填充满所述沟槽的绝缘层130；在所述传感器层120表面及所述绝缘层表面形成隔离层300。本实施例中，所述绝缘层130的材料为氮化硅。在其他实施例中，所述绝缘层130的材料还可以为氧化硅或氮氧化硅。所述隔离层300的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本实施例中，所述隔离层300的材料为氧化硅。在本实施例中，所述金属栅格400的形成步骤包括：在所述隔离层300表面形成金属栅格膜(未示出)，所述金属栅格膜上具有图形层，所述图形层暴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：基底，所述基底包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区；传感器层，位于所述基底表面，第一区所述传感器层内具有光电二极管；金属栅格，位于第二区所述传感器层表面；滤色层，位于第一区所述传感器层表面；凹槽，位于所述滤色层内；折射层，填充满所述凹槽，所述折射层材料的折射率小于滤色层材料的折射率。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：基底，所述基底包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的第二区；传感器层，位于所述基底表面，第一区所述传感器层内具有光电二极管；金属栅格，位于第二区所述传感器层表面；滤色层，位于第一区所述传感器层表面；凹槽，位于所述滤色层内；折射层，填充满所述凹槽，所述折射层材料的折射率小于滤色层材料的折射率。2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述滤色层材料与所述折射层材料的折射率的差值为0.3～0.5。3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述折射层的折射率为1～1.5。4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述折射层的材料为有机高分子材料。5.如权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述折射层的材料为聚四氟乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。6.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文军，陈世杰，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