相位对焦图像传感器及其形成方法技术

一种相位对焦图像传感器及其形成方法，图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括图像捕获区和相位对焦区，所述半导体衬底图像捕获区内具有第一感光层，所述半导体衬底相位对焦区内具有第二感光层；位于半导体衬底图像捕获区表面的第一抗反射结构；位于半导体衬底相位对焦区表面的第二抗反射结构，第二抗反射结构的反射率大于第一抗反射结构；位于第一抗反射结构表面的第一滤光层，所述第一滤光层通过单色光；位于第二抗反射结构表面的第二滤光层，所述第二滤光层通过自然光。所述相位对焦图像传感器的性能得到提高。

Phase Focusing Image Sensor and Its Formation Method

【技术实现步骤摘要】
相位对焦图像传感器及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种相位对焦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信号转化为电信号的半导体器件。目前，CMOS相位对焦图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、数码摄像机、医疗用摄像装置和车用摄像装置等。目前手机拍摄采用的对焦方式主要是反差对焦(contrastdetectionautofocus)和相位对焦(phasedetectautofocus，简称PDAF)。反差对焦的原理是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置。相位对焦的原理是在感光元件上预留出一些像素点，专门用来进行相位检测，通过像素之间的距离及其变化等来决定对焦的偏移值从而实现准确对焦。反差对焦比较精确，但对焦速度太慢。相比反差对焦，相位对焦不需要镜头的反复移动，对焦行程短了很多，速度快。然而，相位对焦由于需要利用像素点进行相位检测，故此相位对焦对光线强度的要求比较高，在暗光、弱光环境下对焦速度和精度不高，从而导致相位对焦图像传感器的性能不佳。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种相位对焦图像传感器及其形成方法，以提高相位对焦图像传感器的性能。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种相位对焦图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括图像捕获区和相位对焦区；位于所述半导体衬底图像捕获区内的第一感光层；位于所述半导体衬底相位对焦区内的第二感光层；位于半导体衬底图像捕获区表面的第一抗反射结构；位于半导体衬底相位对焦区表面的第二抗反射结构，第二抗反射结构的反射率大于第一抗反射结构；位于第一抗反射结构表面的第一滤光层；位于第二抗反射结构表面的第二滤光层。可选的，所述第一抗反射结构的厚度与第二抗反射结构厚度相等。可选的，所述第一抗反射机构包括：第一抗反射层和位于第一抗反射层表面的第二抗反射层，所述第一抗反射层位于半导体衬底图像捕获区表面；所述第一抗反射层和第二抗反射层材料不同。可选的，所述第二抗反射结构包括：第一材料层、位于第一材料层表面的第二材料层和位于第二材料层表面的第三材料层，所述第一材料层位于半导体衬底相位对焦区表面；所述第一材料层和第二材料层的材料不同，且所述第二材料层与第三材料层的材料不同。可选的，所述第二抗反射结构包括：第一材料层和位于第一材料层表面的第二材料层，所述第一材料层位于半导体衬底相位对焦区表面；所述第一材料层和第二材料层的材料不同。可选的，所述第一抗反射层的材料与第一材料层的材料不同。可选的，第二抗反射层的材料与第二材料层的材料不同。可选的，所述第一抗反射层的厚度为第一厚度；所述第二抗反射层的厚度为第二厚度；所述第一材料层的厚度为第一尺寸；所述第二材料层的厚度为第二尺寸；所述第一厚度与所述第一尺寸不相等。可选的，所述第二厚度与所述第二尺寸不相等。可选的，所述第一抗反射结构还包括：位于第二抗反射层表面的X层重叠设置的第三抗反射层，X为自然数，相邻两层第三抗反射层的材料不同，或者相邻的第三抗反射层和第二抗反射层的材料不同。可选的，所述第二抗反射结构还包括：位于第二层表面的若干层重叠设置的X层第三材料层，X为自然数，相邻两层第三材料层的材料不同，或者相邻的第三材料层和第二材料层的材料不同。可选的，第i层第三抗反射层的材料与第i层第三材料层的材料不同，所述第i层第三抗反射层到所述第二抗反射层表面之间具有i-1层第三抗反射层，所述第i层第三材料层到所述第二材料层表面之间具有i-1层第三材料层，i大于等于1且小于等于X的整数。可选的，第i层第三抗反射层的厚度与第i层第三材料层的厚度不相等，所述第i层第三抗反射层到所述第二抗反射层表面之间具有i-1层第三抗反射层，所述第i层第三材料层到所述第二材料层表面之间具有i-1层第三材料层，i大于等于1且小于等于X的整数。可选的，所述第二滤光层为白光滤色层或绿光滤色层。可选的，还包括：位于所述第一滤光层表面的第一微透镜层；位于所述第二滤光层表面的第二微透镜层。可选的，所述相位对焦区包括第一区和第二区，且所述第一区和所述第二区相邻；所述第二感光层位于半导体衬底的第一区内和半导体衬底第二区内；所述第二滤光层位于所述第一区的第二抗反射结构表面和所述第二区的第二抗反射结构表面；所述第二微透镜层包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜位于第一区的第二滤光层表面，所述第二透镜位于第二区的第二滤光层表面，所述第三透镜覆盖第一透镜和第二透镜表面。相应的，本专利技术还提供一种上述任意一种相位对焦图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括图像捕获区和相位对焦区；在所述半导体衬底图像捕获区内形成第一感光层；在所述半导体衬底相位对焦区内形成第二感光层；在半导体衬底图像捕获区表面的第一抗反射结构；在半导体衬底相位对焦区表面的第二抗反射结构，第二抗反射结构的反射率大于第一抗反射结构；在第一抗反射结构表面的第一滤光层；在第二抗反射结构表面的第二滤光层。可选的，所述第一抗反射结构的形成方法包括：在半导体衬底图像捕获区和相位对焦区表面形成第一抗反射结构材料膜；在所述第一抗反射结构材料膜表面形成第一图形化层，所述第一图形化层暴露出相位对焦区第一抗反射结构材料膜表面；以所述第一图形化层为掩膜，刻蚀去除所述第一抗反射结构材料膜，形成第一抗反射结构。可选的，所述第二抗反射结构的形成方法包括：去除相位对焦区的第一抗反射结构材料膜后，在第一抗反射结构内形成第一凹槽；形成第一凹槽后，在所述第一凹槽侧壁和底部以及第一抗反射结构表面形成第二抗反射结构材料膜；在第二抗反射结构材料膜表面形成掩膜层，所述掩膜层覆盖相位对焦区第二抗反射结构材料膜表面；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除图像捕获区的第一抗反射结构表面的所述第二抗反射结构膜，直至暴露出第一抗反射结构表面，形成所述第二抗反射结构。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术技术方案提供的相位对焦图像传感器中，所述第二抗反射结构的反射率大于第一抗反射结构，则第二抗反射结构的反射光较多，减小第二感光层的进光量，相位对焦区的吸收光相对较少，从而降低相位对焦区的光电转换效率，减少光生载流子的产生，进而减少电子溢出，减少对相邻像素单元感光结构的影响，使得相位对焦图像传感器的性能得到提高。附图说明图1是一种相位对焦图像传感器的结构示意图；图2至图9是本专利技术一实施例中相位对焦图像传感器形成过程的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有技术的相位对焦图像传感器的性能较差。参考图1，图1是一种相位对焦图像传感器的结构示意图，所述相位对焦图像传感器包括多个图像捕获单元A和多个相位对焦单元B，所述图形捕获单元A和相位对焦单元B包括：半导体衬底100，所述半导体衬底100具有相对的第一面和第二面；位于半导体衬底100内的感光结构120；位于半导体衬底100第二面表面的受光结构，所述受光结构包括栅格层160、滤光层和透镜层；所述相位对焦图像传感器还包括深沟槽隔离层150，所述半导体衬底100第二面暴露出深沟槽隔离层150，所述深沟槽隔离层150位于相邻的感光结构120之间的半导体衬底100内，位于半导体衬底100第二面表面的第一抗反射层101；位于第一抗反射层101表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相位对焦图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括图像捕获区和相位对焦区；位于所述半导体衬底图像捕获区内的第一感光层；位于所述半导体衬底相位对焦区内的第二感光层；位于半导体衬底图像捕获区表面的第一抗反射结构；位于半导体衬底相位对焦区表面的第二抗反射结构，所述第二抗反射结构的反射率大于第一抗反射结构；位于第一抗反射结构表面的第一滤光层；位于第二抗反射结构表面的第二滤光层。

【技术特征摘要】
1.一种相位对焦图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括图像捕获区和相位对焦区；位于所述半导体衬底图像捕获区内的第一感光层；位于所述半导体衬底相位对焦区内的第二感光层；位于半导体衬底图像捕获区表面的第一抗反射结构；位于半导体衬底相位对焦区表面的第二抗反射结构，所述第二抗反射结构的反射率大于第一抗反射结构；位于第一抗反射结构表面的第一滤光层；位于第二抗反射结构表面的第二滤光层。2.根据权利要求1所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第一抗反射结构的厚度与第二抗反射结构厚度相等。3.根据权利要求1或2所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第一抗反射结构包括：第一抗反射层和位于第一抗反射层表面的第二抗反射层，所述第一抗反射层位于半导体衬底图像捕获区表面；所述第一抗反射层和第二抗反射层材料不同。4.根据权利要求3所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第二抗反射结构包括：第一材料层、位于第一材料层表面的第二材料层和位于第二材料层表面的第三材料层，所述第一材料层位于半导体衬底相位对焦区表面；所述第一材料层和第二材料层的材料不同，且所述第二材料层与第三材料层的材料不同。5.根据权利要求3所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第二抗反射结构包括：第一材料层和位于第一材料层表面的第二材料层，所述第一材料层位于半导体衬底相位对焦区表面；所述第一材料层和第二材料层的材料不同。6.根据权利要求5所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第一抗反射层的材料与第一材料层的材料不同。7.根据权利要求5或6所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，第二抗反射层的材料与第二材料层的材料不同。8.根据权利要求5所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第一抗反射层的厚度为第一厚度；所述第二抗反射层的厚度为第二厚度；所述第一材料层的厚度为第一尺寸；所述第二材料层的厚度为第二尺寸；所述第一厚度与所述第一尺寸不相等。9.根据权利要求8所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第二厚度与所述第二尺寸不相等。10.根据权利要求5所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第一抗反射结构还包括：位于第二抗反射层表面的X层重叠设置的第三抗反射层，X为自然数，相邻两层第三抗反射层的材料不同，或者相邻的第三抗反射层和第二抗反射层的材料不同。11.根据权利要求10所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，所述第二抗反射结构还包括：位于第二层表面的若干层重叠设置的X层第三材料层，所述X为自然数，相邻两层第三材料层的材料不同，或者相邻的第三材料层和第二材料层的材料不同。12.根据权利要求11所述的相位对焦图像传感器，其特征在于，第i层第三抗反射层的材料与第i层第三材料层的材料不同，所述第i层第三抗反射层到所述第二抗反射层表面之间具有i-1层第三抗反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：林永璨，内藤逹也，
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