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，所述基底包括若干相互分立的光电区，相邻光电区之间具有隔离区；位于所述隔离区表面的栅格层，所述栅格层包括第一栅格结构，且所述第一栅格结构的材料具有第一折射率；位于所述光电区的基底上的滤光层，所述滤光层的材料具有第二折射率，且所述第二折射率大于所述第一折射率。所述图像传感器的性能较好。

【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和光电成像
，特别涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置，通常大规模商用的图像传感器芯片包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器芯片两大类。CMOS图像传感器和传统的CCD传感器相比，具有低功耗，低成本和与CMOS工艺兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用。CMOS图像传感器的像素单元是图像传感器实现感光的核心器件。最常用的像素单元为包含一个光电二极管和多个晶体管的有源像素结构。这些器件中光电二极管是感光单元，实现对光线的收集和光电转换，其它的MOS晶体管是控制单元，主要实现对光电二极管的选中，复位，信号放大和读出的控制。背照式图像传感器能够从其背面接收辐射。不同于前照式图像传感器，在背照式图像传感器中，布线等可能影响辐射接收的部件基本位于衬底的正面，而光线从衬底的背面入射进入。这样，能够使入射光入射到光电二极管中，而不会被布线遮挡，从而提高了入射光量，能够显著提高光照条件下的拍摄效果。然而，现有图形传感器的性能仍有待提高。
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以提高图像传感器的性能。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种图像传感器，包括：基底，所述基底包括若干相互分立的光电区，相邻光电区之间具有隔离区；位于所述隔离区表面的栅格层，所述栅格层包括第一栅格结构，且所述第一栅格结构的材料具有第一折射率；位于所述光电区的基底上的滤光层，所述滤光层的材料具有第二折射率，且所述第二折射率大于所述第一折射率。可选的，所述第一折射率的范围是1.0～2.0。可选的，所述第一栅格结构的材料包括低介电常数材料，所述低介电常数材料的介电常数在3.9以下。可选的，所述第一栅格结构的侧壁厚度范围是60nm～400nm。可选的，所述第二折射率的范围是1.3～1.8。可选的，所述栅格层还包括：第二栅格结构，所述第一栅格结构位于所述第二栅格结构的侧壁和顶部表面，且所述第二栅格结构的材料包括金属材料。可选的，所述第二栅格结构的侧壁厚度范围是50nm～300nm。可选的，所述第一栅格结构的侧壁厚度范围是10nm～100nm。可选的，所述第二栅格结构的材料包括钨、铝或铜中的一种或多种组合。可选的，所述滤光层的顶面高于所述栅格层的顶面，所述滤光层还位于所述栅格层顶面。相应的，本专利技术技术方案还提供一种形成上述任一图像传感器的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括若干相互分立的光电区，以及相邻光电区之间的隔离区；在所述隔离区表面形成栅格层，所述栅格层包括第一栅格结构，且所述第一栅格结构的材料具有第一折射率；在所述光电区的基底上形成滤光层，所述滤光层的材料具有第二折射率，且所述第二折射率大于所述第一折射率。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下有益效果：本专利技术技术方案提供的图像传感器中，入射光经过所述滤光层滤光后形成第一过滤入射光，由于所述第一栅格结构具有第一折射率，所述滤光层具有第二折射率，且所述第二折射率大于所述第一折射率，因此提高了所述第一栅格结构对所述第一过滤入射光的反射率，增加了被反射的第一入射过滤光量，进而使更多量的第一入射过滤光进入所述基底的光电区，使所述图像传感器具有更高的性噪比和成像效果；不仅如此，还减小了所述第一栅格结构对所述第一过滤入射光的全反射临界角角度，实现了所述第一过滤入射光在更小的入射角被所述第一栅格结构全反射，进而使更多量的第一入射过滤光进入所述基底的光电区，使所述图像传感器具有更高的性噪比和成像效果。进一步，由于所述第一栅格结构的材料包括低介电常数材料，且所述低介电常数材料的介电常数在3.9以下，介电常数越低的材料折射率也越低，因此采用低介电常数材料能够使所述第一栅格结构的折射率(即所述第一折射率)更小。进一步，由于所述栅格层还包括材料包括金属的第二栅格结构，金属材料的强度较好，因此能够提高栅格层整体的结构强度；不仅如此，由于金属材料对可见光高吸收、高反射的特点，因此能够增加对所述第一过滤入射光的吸收及反射，进而降低了相邻光电区间的光串扰问题。进一步，由于所述滤光层顶面高于所述栅格层的顶面，且所述滤光层还位于所述栅格层顶面，因此扩大了所述滤光层的入射面，进而能够增加入射至所述光电区的入射光量，使所述图像传感器具有更高的性噪比和成像效果。附图说明图1是一种图像传感器的剖面结构示意图；图2至图5是本专利技术实施例中图像传感器形成过程的剖面结构示意图；图6是本专利技术另一实施例中图像传感器形成过程的剖面结构示意图；图7至图9是本专利技术另一实施例中图像传感器形成过程的剖面结构示意图；图10是本专利技术另一实施例中图像传感器形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所述，仍然需要提高现有图形传感器的入射光量，以提高图像传感器对光信号的灵敏度。请参考图1，图1是一种图像传感器的剖面结构示意图，所述图像传感器包括：基底100，所述基底100内具有若干分立的光电区(未图示)及包围所述光电区的隔离区(未图示)；栅格层101，所述栅格层101位于所述隔离区的基底100表面上，所述栅格层101的材料是钨；相邻的栅格层101内具有开口(未图示)，所述开口暴露出部分所述基底100的表面；位于所述开口内的滤光层102，且所述滤光层102的表面与所述栅格层101顶部表面齐平；位于所述滤光层102表面的微透镜103。在上述实施例中，由于采用了材料是钨的栅格层101，钨对可见光有较好的吸收性和反射性，因此进入所述滤光层102并向相邻光电区方向传播的入射光能够被所述栅格层101吸收和反射，降低了相邻光电间区之间的光串扰问题。然而，由于所述栅格层101将部分入射光吸收了，因此降低了进入所述光电区的入射光量，进而降低了所述图像传感器的性噪比并影响了所述图像传感器的成像效果。为了解决上述问题，本专利技术技术方案提供了一种图像传感器，通过形成第一栅格结构，提高栅格层对入射光的反射率，进而增加进入基底中光电区的入射光量，以提高图像传感器的性噪比和成像效果。为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图2至图5是本专利技术实施例中图像传感器形成过程的剖面结构示意图。请参考图2，提供基底200，所述基底200包括若干相互分立的光电区210，以及相邻光电区210之间的隔离区(未图示)。在本实施例中，所述基底200包括硅衬底。在另一实施例中，所述基底包括半导体衬底，所述半导体衬底的材料包括碳化硅、硅锗、Ⅲ-Ⅴ族元素构成的多元半导体材料、绝缘体上硅(SOI)或者绝缘体上锗。其中，Ⅲ-Ⅴ族元素构成的多元半导体材料包括InP、GaAs、GaP、InAs、InSb、InGaAs或者InGaAsP。在本实施例中，所述基底200内具有阱区(未图示)，所述阱区内具有第一掺杂离子。在本实施例中，在所述光电区210的基底200内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反，因此，构成光电二极管，从而能够将入射光中的光子转化为电子。在本实施例中，所述第一掺杂离子为P型离子，所述第二掺杂离子为N型离子。在其他实施例中，所述第一掺杂离子为N型离子，所述第二掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：基底，所述基底包括若干相互分立的光电区，相邻光电区之间具有隔离区；位于所述隔离区表面的栅格层，所述栅格层包括第一栅格结构，且所述第一栅格结构的材料具有第一折射率；位于所述光电区的基底上的滤光层，所述滤光层的材料具有第二折射率，且所述第二折射率大于所述第一折射率。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：基底，所述基底包括若干相互分立的光电区，相邻光电区之间具有隔离区；位于所述隔离区表面的栅格层，所述栅格层包括第一栅格结构，且所述第一栅格结构的材料具有第一折射率；位于所述光电区的基底上的滤光层，所述滤光层的材料具有第二折射率，且所述第二折射率大于所述第一折射率。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一折射率的范围是1.0～2.0。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一栅格结构的材料包括低介电常数材料，所述低介电常数材料的介电常数在3.9以下。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一栅格结构的侧壁厚度范围是60nm～400nm。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第二折射率的范围是1.3～1.8。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述栅格层还包括：第二栅格结构，所述第一栅格结构位于所述第二栅格结构的侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：北村陽介，夏春秋，方欣欣，
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