图像传感器及其形成方法、电荷量确定方法技术

一种图像传感器及其形成方法、电荷量确定方法，所述图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；网格状的格栅结构，位于所述半导体衬底的表面，所述格栅结构具有多个格栅开口；多个滤色镜结构，与所述多个格栅开口一一对应，每个滤色镜结构位于对应的格栅开口内，所述多个滤色镜结构中的第一部分为单光滤色镜，所述多个滤色镜结构中的第二部分为双光堆叠滤色镜结构，且所述滤色镜结构与所述光电二极管一一对应；其中，所述双光堆叠滤色镜结构包含有堆叠的两种颜色的滤色镜，且所述两种颜色的滤色镜对应的光线的波长范围具有重叠。本发明专利技术方案可以降低各个光线之间发生光谱串扰的影响，提高成像质量。

Image Sensor and Its Forming Method and Charge Quantity Determining Method

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法、电荷量确定方法
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、电荷量确定方法。
技术介绍
图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOSImageSensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。以后照式(Back-sideIllumination，BSI)CIS为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内及表面形成逻辑器件、像素器件以及金属互连结构，然后采用承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合，进而对半导体衬底的背部进行减薄，进而在半导体衬底的背面形成CIS的后续工艺，例如在所述像素器件的半导体衬底背面形成网格状的格栅(Grid)，在所述格栅之间的网格内形成多种滤色镜(ColorFilter)，在滤色镜的表面形成透镜结构等。进一步地，透镜结构捕捉到入射光之后，经过滤色镜过滤，除去非相关光，形成单色光，入射光子到达半导体衬底被像素器件吸收，产生光生载流子。其中，滤色镜可以包括红外线滤色镜(InfraredColorFilter)、红光滤色镜(RedColorFilter)、绿光滤色镜(GreenColorFilter)、蓝光滤色镜(BlueColorFilter)、紫外线滤色镜(UVColorFilter)等。然而在现有技术中，滤色镜容易透过其他颜色的光，导致不同的光线之间发生光谱串扰，影响成像质量。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法、电荷量确定方法，可以降低各个光线之间发生光谱串扰的影响，提高成像质量。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种所述图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；网格状的格栅结构，位于所述半导体衬底的表面，所述格栅结构具有多个格栅开口；多个滤色镜结构，与所述多个格栅开口一一对应，每个滤色镜结构位于对应的格栅开口内，所述多个滤色镜结构中的第一部分为单光滤色镜，所述多个滤色镜结构中的第二部分为双光堆叠滤色镜结构，且所述滤色镜结构与所述光电二极管一一对应；其中，所述双光堆叠滤色镜结构包含有堆叠的两种颜色的滤色镜，且所述两种颜色的滤色镜对应的光线的波长范围具有重叠。可选的，所述多个滤色镜结构包含有多个同色滤色镜阵列，每个同色滤色镜阵列中包含有n×n个滤色镜结构；其中，每个同色滤色镜阵列包含有至少一个双光堆叠滤色镜结构，剩余的为颜色相同的单光滤色镜，且所述双光堆叠滤色镜结构的滤色镜的颜色包含所述单光滤色镜的颜色。可选的，所述滤色镜对应的光线选自：红外线、红光、绿光、蓝光以及紫外线。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种上述的图像传感器的电荷量确定方法，包括：确定每个光电二极管的类型，所述二极管的类型为单光二极管或者双光二极管，其中，所述单光二极管根据对应的单光滤色镜得到光生载流子，所述双光二极管根据对应的双光堆叠滤色镜结构得到光生载流子；确定每个单光二极管得到的光生载流子的电荷量Q1，以及距离所述单光二极管距离最近的双光二极管得到的光生载流子的电荷量Q2，其中，所述距离最近的双光二极管对应的双光堆叠滤色镜结构中滤色镜的颜色包含有所述单光二极管对应的单光滤色镜的颜色；采用Q1-Q2作为每个单光二极管得到的光生载流子的实际电荷量。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；在所述半导体衬底的表面形成网格状的格栅结构，所述格栅结构具有多个格栅开口；在所述格栅开口内形成多个滤色镜结构，与所述多个格栅开口一一对应，每个滤色镜结构位于对应的格栅开口内，所述多个滤色镜结构中的第一部分为单光滤色镜，所述多个滤色镜结构中的第二部分为双光堆叠滤色镜结构，且所述滤色镜结构与所述光电二极管一一对应；其中，所述双光堆叠滤色镜结构包含有堆叠的两种颜色的滤色镜，且所述两种颜色的滤色镜对应的光线的波长范围具有重叠。可选的，在所述格栅开口内形成多个滤色镜结构包括：在所述格栅开口内形成第一颜色的单色滤色镜以及所述第一颜色的底层滤色镜；在所述底层滤色镜的表面形成第二颜色的上层滤色镜，以形成包含有所述第一颜色以及第二颜色的滤色镜的双光堆叠滤色镜结构；依次在所述底层滤色镜的表面形成第N颜色的上层滤色镜，以形成包含有所述第一颜色以及第N颜色的滤色镜的双光堆叠滤色镜结构；其中，所述N为正整数，且N＞2。可选的，所述第一颜色为绿色，所述第二颜色以及第三颜色分别为红色和蓝色。可选的，在所述格栅开口内形成第一颜色的单色滤色镜以及所述第一颜色的底层滤色镜包括：在所有格栅开口内形成第一颜色的单色滤色镜；采用第一掩膜版，对待保留的第一颜色的单色滤色镜进行光线照射，以硬化所述待保留的第一颜色的单色滤色镜；采用清洗液体，去除未进行光线照射的第一颜色的单色滤色镜，以得到保留的所述第一颜色的单色滤色镜；在剩余格栅开口内形成第一颜色的底层滤色镜，所述底层滤色镜的厚度小于所述单色滤色镜的厚度；其中，所述厚度的方向为垂直于所述半导体衬底的方向。可选的，在所述格栅开口内形成第一颜色的单色滤色镜以及所述第一颜色的底层滤色镜还包括：采用第二掩膜版，对所述待保留的第一颜色的底层滤色镜进行光线照射，以硬化所述待保留的第一颜色的底层滤色镜；采用清洗液体，去除未进行光线照射的第一颜色的底层滤色镜，以得到保留的第一颜色的单色滤色镜以及保留的第一颜色的底层滤色镜。可选的，所述多个滤色镜结构包含有多个同色滤色镜阵列，每个同色滤色镜阵列中包含有n×n个滤色镜结构；其中，每个同色滤色镜阵列包含有至少一个双光堆叠滤色镜结构，剩余的为颜色相同的单光滤色镜，且所述双光堆叠滤色镜结构的滤色镜的颜色包含所述单光滤色镜的颜色。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：在本专利技术实施例中，提供一种所述图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；网格状的格栅结构，位于所述半导体衬底的表面，所述格栅结构具有多个格栅开口；多个滤色镜结构，与所述多个格栅开口一一对应，每个滤色镜结构位于对应的格栅开口内，所述多个滤色镜结构中的第一部分为单光滤色镜，所述多个滤色镜结构中的第二部分为双光堆叠滤色镜结构，且所述滤色镜结构与所述光电二极管一一对应；其中，所述双光堆叠滤色镜结构包含有堆叠的两种颜色的滤色镜，且所述两种颜色的滤色镜对应的光线的波长范围具有重叠。采用上述方案，通过设置滤色镜结构包括单光滤色镜以及双光堆叠滤色镜结构，每个双光堆叠滤色镜结构包含有堆叠的两种颜色的滤色镜，且所述两种颜色的滤色镜对应的光线的波长范围具有重叠，可以根据双光堆叠滤色镜结构，更准确地确定透过这两种颜色滤色镜之后，得到的光生载流子的实际电荷量，从而降低各个光线之间发生光谱串扰的影响，提高成像质量。进一步地，在本专利技术实施例中，首先确定透过这两种颜色滤色镜之后能够得到的光生载流子的电荷量Q2，进而确定其中第一种颜色的单色滤色镜能够透过多少第二种颜色的光，从而确定根据第一种颜色的单色滤色镜得到的光生载流子的电荷量Q1，以及根据Q1和Q2的差值，更准确地确定根据第一种颜色的单色滤色镜得到的光生载流子的实际电荷量，降低各个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；网格状的格栅结构，位于所述半导体衬底的表面，所述格栅结构具有多个格栅开口；多个滤色镜结构，与所述多个格栅开口一一对应，每个滤色镜结构位于对应的格栅开口内，所述多个滤色镜结构中的第一部分为单光滤色镜，所述多个滤色镜结构中的第二部分为双光堆叠滤色镜结构，且所述滤色镜结构与所述光电二极管一一对应；其中，所述双光堆叠滤色镜结构包含有堆叠的两种颜色的滤色镜，且所述两种颜色的滤色镜对应的光线的波长范围具有重叠。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；网格状的格栅结构，位于所述半导体衬底的表面，所述格栅结构具有多个格栅开口；多个滤色镜结构，与所述多个格栅开口一一对应，每个滤色镜结构位于对应的格栅开口内，所述多个滤色镜结构中的第一部分为单光滤色镜，所述多个滤色镜结构中的第二部分为双光堆叠滤色镜结构，且所述滤色镜结构与所述光电二极管一一对应；其中，所述双光堆叠滤色镜结构包含有堆叠的两种颜色的滤色镜，且所述两种颜色的滤色镜对应的光线的波长范围具有重叠。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述多个滤色镜结构包含有多个同色滤色镜阵列，每个同色滤色镜阵列中包含有n×n个滤色镜结构；其中，每个同色滤色镜阵列包含有至少一个双光堆叠滤色镜结构，剩余的为颜色相同的单光滤色镜，且所述双光堆叠滤色镜结构的滤色镜的颜色包含所述单光滤色镜的颜色。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述滤色镜对应的光线选自：红外线、红光、绿光、蓝光以及紫外线。4.一种基于权利要求1至3任一项所述的图像传感器的电荷量确定方法，其特征在于，包括：确定每个光电二极管的类型，所述二极管的类型为单光二极管或者双光二极管，其中，所述单光二极管根据对应的单光滤色镜得到光生载流子，所述双光二极管根据对应的双光堆叠滤色镜结构得到光生载流子；确定每个单光二极管得到的光生载流子的电荷量Q1，以及距离所述单光二极管距离最近的双光二极管得到的光生载流子的电荷量Q2，其中，所述距离最近的双光二极管对应的双光堆叠滤色镜结构中滤色镜的颜色包含有所述单光二极管对应的单光滤色镜的颜色；采用Q1-Q2作为每个单光二极管得到的光生载流子的实际电荷量。5.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；在所述半导体衬底的表面形成网格状的格栅结构，所述格栅结构具有多个格栅开口；在所述格栅开口内形成多个滤色镜结构，与所述多个格栅开口一一对应，每个滤色镜结构位于对应的格栅开口内，所述多个滤色镜结构中的第一部分为单光滤色镜，所述多个滤色镜结构中的第二部分为双光堆叠滤色镜结构，且所述滤色镜结构与所述光电二...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴罚，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