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，所述图像传感器的形成方法包括：提供半导体衬底；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；在至少一个格栅开口内形成包含有非白光滤色镜与白光滤色镜的堆叠滤色镜。本发明专利技术方案可以降低光生载流子的溢出效应，且节省芯片空间。

Image sensor and its forming method

An image sensor and a forming method thereof, the forming method of the image sensor includes: providing a semiconductor substrate; forming a grid structure on the surface of the semiconductor substrate, the grid structure having a plurality of grid openings; forming a stack filter including a non white light filter and a white light filter in at least one grid opening. The invention can reduce the overflow effect of the photo generated carrier and save chip space.

【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，滤色镜可以包括多种颜色的滤色镜，例如红外线滤色镜(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。在现有的一种应用于暗光拍摄的图像传感器技术中，为了增加进光量，采用白光滤色镜替代一部分其他颜色的滤色镜(即非白光滤色镜)，从而提高图像的明亮度。然而，白光滤色镜容易发生光电子溢出(blooming)现象，导致电学串扰，图像容易发生局部过曝问题或出现异常白斑。
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，可以降低光生载流子的溢出效应，且节省芯片空间。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；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；在至少一个格栅开口内形成包含有非白光滤色镜与白光滤色镜的堆叠滤色镜。可选的，所述非白光滤色镜为绿光滤色镜。可选的，所述白光滤色镜的材料为二氧化硅。可选的，在至少一个格栅开口内形成包含有非白光滤色镜与白光滤色镜的堆叠滤色镜包括：在所述格栅开口内形成所述非白光滤色镜；在所述非白光滤色镜的表面形成白光滤色镜，以形成所述堆叠滤色镜。可选的，在所述非白光滤色镜的表面形成白光滤色镜，以形成所述堆叠滤色镜之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：采用第一掩膜版，对所述堆叠滤色镜进行光线照射，以硬化所述堆叠滤色镜。可选的，在所述非白光滤色镜的表面形成白光滤色镜，以形成所述堆叠滤色镜之后，所述的图像传感器的形成方法还包括：在剩余格栅开口中，形成单色光滤色镜；其中，所述单色光滤色镜的顶部表面与所述堆叠滤色镜的顶部表面齐平。可选的，所述非白光滤色镜的厚度与所述白光滤色镜的厚度的比值根据预设的透光率确定，所述透光率与单位时间内透过所述堆叠滤色镜的光线产生的光生载流子的数量呈正比；其中，所述比值越大，所述透光率越小。可选的，所述非白光滤色镜的厚度与所述白光滤色镜的厚度的比值选自：0.05至0.5。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：半导体衬底；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；非白光滤色镜与白光滤色镜的堆叠滤色镜，位于至少一个格栅开口内。可选的，所述非白光滤色镜为绿光滤色镜。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，通过设置包含有非白光滤色镜与白光滤色镜的堆叠滤色镜，可以降低透过同样厚度的堆叠滤色镜的入射光量，相比于透过白光滤色镜的光产生的光生载流子的数量，透过同样厚度的堆叠滤色镜的光产生的光生载流子的数量更少，从而有助于降低光生载流子的溢出效应。进一步地，相比于额外添加外围电路并采用算法抵消溢出效应，采用本专利技术实施例的方案，有助于节省芯片空间。进一步，设置非白光滤色镜为绿光滤色镜，相比于可见光谱中的其他色彩，人类视觉系统对绿波段中的色彩更加敏感，通过设置非白光滤色镜为绿光滤色镜，可以在调整为堆叠滤色镜后，使得增加的色彩为绿色，保持用户观看图像的舒适度。进一步，设置所述非白光滤色镜的厚度与所述白光滤色镜的厚度的比值根据预设的透光率确定，所述透光率与单位时间内透过所述堆叠滤色镜的光线产生的光生载流子的数量呈正比；其中，所述比值越大，所述透光率越小。在本专利技术实施例中，可以预先确定为了抵消溢出效应需要对透光率调整至什么范围，然后通过设置适当的非白光滤色镜的厚度与所述白光滤色镜的厚度的比值，实现减少入射光的总量、抑制溢出效应的效果。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是现有技术中一种光生载流子溢出效应的示意图；图3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4至图7是本专利技术实施例中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8是本专利技术人实施例中一种对光生载流子溢出效应改进后的示意图。具体实施方式在现有的一种应用于暗光拍摄的图像传感器技术中，为了增加进光量，采用白光滤色镜替代一部分其他颜色的滤色镜(即非白光滤色镜)，从而提高图像的明亮度。然而，白光滤色镜容易发生光电子溢出(blooming)现象，导致图像发生局部过曝问题或出现异常白斑。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。在现有的图像传感器中，可以提供半导体衬底100，在半导体衬底100的表面形成格栅结构104，进而在格栅结构104之间的开口内形成滤色镜，进而在所述滤色镜的表面形成透镜结构108。其中，在所述半导体衬底100内形成有逻辑器件、像素器件以及金属互连结构103，所述像素器件可以包含有光电二极管102。其中，所述滤色镜可以包括多种颜色的单色滤色镜，例如可以包括第一滤色镜111、第三滤色镜131以及第四滤色镜141，所述第一滤色镜111、第三滤色镜131以及第四滤色镜141的颜色可以根据需求进行设置，例如可以为单色光滤色镜，还可以为红外线滤色镜、紫外线滤色镜等。所述滤色镜还可以包括白光滤色镜121，有助于增加进光量，提高图像的明亮度。本专利技术的专利技术人经过研究发现，透过白光滤色镜121的光产生的光生载流子的数量较多，容易发生光生载流子的溢出效应，导致电学串扰，图像容易发生局部过曝问题或出现异常白斑。参照图2，图2是现有技术中一种光生载流子溢出效应的示意图。如图所示，由于透过白光滤色镜的光产生的光生载流子的数量较多，容易在对应于白光滤色镜的光电二极管区域(PD1)，发生光生载流子的溢出效应，例如溢出至相邻的光电二极管区域(PD2)，导致电学串扰。本专利技术的专利技术人经过研究进一步发现，在现有技术中，已经存在额外添加外围电路并采用算法抵消溢出效应的方案，然而外围电路会占用芯片空间，不利于芯片尺寸的缩小。在本专利技术实施例中，通过设置包含有非白光滤色镜与白光滤色镜的堆叠滤色镜，可以降低透过同样厚度的堆叠滤色镜的入射光量，相比于透过白光滤色镜的光产生的光生载流子的数量，透过同样厚度的堆叠滤色镜的光产生的光生载流子的数量更少，从而有助于降低光生载流子的溢出效应本文档来自技高网...

【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：提供半导体衬底；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；在至少一个格栅开口内形成包含有非白光滤色镜与白光滤色镜的堆叠滤色镜。

【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：提供半导体衬底；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；在至少一个格栅开口内形成包含有非白光滤色镜与白光滤色镜的堆叠滤色镜。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，所述非白光滤色镜为绿光滤色镜。3.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，所述白光滤色镜的材料为二氧化硅。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，在至少一个格栅开口内形成包含有非白光滤色镜与白光滤色镜的堆叠滤色镜包括：在所述格栅开口内形成所述非白光滤色镜；在所述非白光滤色镜的表面形成白光滤色镜，以形成所述堆叠滤色镜。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，在所述非白光滤色镜的表面形成白光滤色镜，以形成所述堆叠滤色镜之前，还包括：采用第一掩膜版，对所述堆叠滤色镜进行光线照射，以硬化所述堆叠滤色镜。6.根据权利要求4所述的图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：方欣欣，夏春秋，李春杰，方明旭，
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