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，所述方法包括：提供第一半导体衬底以及第二半导体衬底；在所述第一半导体衬底和/或第二半导体衬底的正面形成反射结构；对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面进行键合；在所述第一半导体衬底或第二半导体衬底的背面形成像素器件，所述像素器件包含有光电二极管；其中，穿过至少一部分光电二极管的光线被所述反射结构反射回所述至少一部分光电二极管。本发明专利技术方案可以使得透射光有机会被二次吸收，从而增加了入射光的吸收量。

Image sensor and its forming method

【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(ImageSensors)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。由于CMOS图像传感器(CMOSImageSensor，CIS)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。尤其在前照式(Front-sideIllumination，FSI)CIS中，吸收长波光的量子效率比较低，因为半导体衬底(例如为硅衬底)的吸收系数随着入射光的波长增加而减小，例如在硅中吸收700nm的光需要5um的吸收路径。因此在吸收长波光时会有大部分的光穿透光电二极管(PhotoDiode，PD)区域，导致对长波光的吸收率较低。
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，可以使得透射光有机会被二次吸收，从而增加了入射光的吸收量。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：提供第一半导体衬底以及第二半导体衬底；在所述第一半导体衬底和/或第二半导体衬底的正面形成反射结构；对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面进行键合；在所述第一半导体衬底或第二半导体衬底的背面形成像素器件，所述像素器件包含有光电二极管；其中，穿过至少一部分光电二极管的光线被所述反射结构反射回所述至少一部分光电二极管。可选的，在所述第一半导体衬底以及第二半导体衬底中的至少一个的正面形成反射结构包括：在所述第一半导体衬底的正面形成第一底层介质层；形成第一反射层，所述第一反射层覆盖所述第一底层介质层；形成顶层介质层，所述顶层介质层覆盖所述第一反射层。可选的，对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面进行键合包括：在所述第二半导体衬底的正面形成第一键合介质层；对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面堆叠放置，以基于所述顶层介质层和所述第一键合介质层进行键合。可选的，在所述第一半导体衬底以及第二半导体衬底中的至少一个的正面形成反射结构包括：在所述第一半导体衬底的正面形成第二底层介质层；形成第二反射层，所述第二反射层覆盖所述第二底层介质层；在所述第二半导体衬底的正面形成第三底层介质层；形成第三反射层，所述第三反射层覆盖所述第三底层介质层。可选的，对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面进行键合包括：对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面堆叠放置，以基于所述第二反射层和所述第三反射层进行键合。可选的，在所述第一半导体衬底以及第二半导体衬底中的至少一个的正面形成反射结构包括：在所述第一半导体衬底的正面形成第四底层介质层；对所述第四底层介质层进行刻蚀，以形成反射沟槽；向所述反射沟槽内填充反射材料，所述反射材料的顶部表面与所述第一半导体衬底的正面表面齐平。可选的，对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面进行键合包括：在所述第二半导体衬底的正面形成第二键合介质层；对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面堆叠放置，以基于所述第四底层介质层和所述第二键合介质层进行键合。可选的，所述反射结构的材料选自以下一项或多项：钛，铜，铝，钨以及钽。可选的，所述图像传感器为前照式图像传感器。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，包括：键合的第一半导体衬底以及第二半导体衬底，其中，键合面分别为所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面；反射结构，位于所述第一半导体衬底和/或第二半导体衬底的正面；像素器件，位于所述第一半导体衬底或第二半导体衬底的背面，所述像素器件包含有光电二极管；其中，穿过至少一部分光电二极管的光线被所述反射结构反射回所述至少一部分光电二极管。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，提供第一半导体衬底以及第二半导体衬底；在所述第一半导体衬底和/或第二半导体衬底的正面形成反射结构；对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面进行键合；在所述第一半导体衬底或第二半导体衬底的背面形成像素器件，所述像素器件包含有光电二极管；其中，穿过至少一部分光电二极管的光线被所述反射结构反射回所述至少一部分光电二极管。采用上述方案，通过设置反射结构，使得穿过至少一部分光电二极管的光线被所述反射结构反射回所述至少一部分光电二极管，可以使得透射光有机会被二次吸收，从而增加了入射光的吸收量，提高了量子效率(Quantumefficiency,QE)以及满阱容量。进一步，采用多种方式设置所述反射结构，有助于用户根据具体情况选择，提高用户便利性。附图说明图1是现有技术中一种图像传感器的剖面结构示意图；图2是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；图3至图5是本专利技术实施例中第一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图；图6至图8是本专利技术实施例中第二种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图；图9至图13是本专利技术实施例中第三种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。具体实施方式如前所述，在现有的图像传感器中，吸收长波光的量子效率比较低，因此在吸收长波光时会有大部分的光穿透光电二极管区域，影响量子效率和满阱容量。参照图1，图1是现有技术中一种图像传感器的剖面结构示意图。所述图像传感器可以包括半导体衬底100、隔离结构122以及光电二极管120。其中，所述隔离结构122位于所述半导体衬底100内，用于隔离相邻的光电二极管120，所述光电二极管120也位于所述半导体衬底100内。在所述半导体衬底100的表面，所述图像传感器还可以包括金属互连层150，所述金属互连层150内可以包含有金属互连结构152。在所述金属互连层150的表面，所述图像传感器还可以包括镜头(Micro-lens)154。需要指出的是，为了避免图1过于繁杂，并未在图1中绘制并标注出所述图像传感器的所有器件结构。如图1所示，箭头用于指示入射光的入射路径，例如光线a的波长可以最短，光线c的波长可以最长，光线b的波长可以为光线a和光线c之间的波长。本专利技术的专利技术人经过研究发现，在媒介(即光电二极管120)一致的前提下，光吸收系数α与入射光的波长λ有关，所述入射光的波长λ越长(例如采用红光入射或者红外线入射)，所述光吸收系数α越小，致使吸收的光越少，难以产生足够的光电子。进一步地，在上述图像传感器中，光电二极管120的深度受到离子注入工艺的限制，难以无限制地增大。具体地，基于当前离子注入的工艺能力，光电二极管120的掺杂深度在2.5μm左右，光吸收量较少，难以产生足够的光电子，导致图像传感器的灵敏度较低。在本专利技术实施例中，提供第一半导体衬底以及第二半导体衬底；在所述第一半导体衬底和/或第二半导体衬底的正面形成反射结构；对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面进行键合；在所述第一半导体衬底或第二半导体衬底的背面形成像素器件，所述像素器件包含有光电二极管；其中，穿过至少一部分光电二极管的光线被所述反射结构反射回所述至少一部分光电二极管。采用上述方案，通过设置反射结构，使得穿过至少一部分光电二极管的光线被所述反射结构反射回所述至少一部分光电二极管，可以使得透射光有机会被二次吸收，从而增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供第一半导体衬底以及第二半导体衬底；在所述第一半导体衬底和/或第二半导体衬底的正面形成反射结构；对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面进行键合；在所述第一半导体衬底或第二半导体衬底的背面形成像素器件，所述像素器件包含有光电二极管；其中，穿过至少一部分光电二极管的光线被所述反射结构反射回所述至少一部分光电二极管。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供第一半导体衬底以及第二半导体衬底；在所述第一半导体衬底和/或第二半导体衬底的正面形成反射结构；对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面进行键合；在所述第一半导体衬底或第二半导体衬底的背面形成像素器件，所述像素器件包含有光电二极管；其中，穿过至少一部分光电二极管的光线被所述反射结构反射回所述至少一部分光电二极管。2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述第一半导体衬底以及第二半导体衬底中的至少一个的正面形成反射结构包括：在所述第一半导体衬底的正面形成第一底层介质层；形成第一反射层，所述第一反射层覆盖所述第一底层介质层；形成顶层介质层，所述顶层介质层覆盖所述第一反射层。3.根据权利要求2所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面进行键合包括：在所述第二半导体衬底的正面形成第一键合介质层；对所述第一半导体衬底的正面以及第二半导体衬底的正面堆叠放置，以基于所述顶层介质层和所述第一键合介质层进行键合。4.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述第一半导体衬底以及第二半导体衬底中的至少一个的正面形成反射结构包括：在所述第一半导体衬底的正面形成第二底层介质层；形成第二反射层，所述第二反射层覆盖所述第二底层介质层；在所述第二半导体衬底的正面形成第三底层介质层；形成第三反射层，所述第三反射层覆盖所述第三底层介质层。5.根据权利要求4所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，对所述第一半...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯天麒，刘少东，
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