一种CMOS图像传感器及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种CMOS图像传感器及其制作方法，该方法形成金属滤光层，并形成多个在垂直方向上贯穿金属滤光层的滤光孔，然后形成隔离介质层于滤光孔的侧壁，并形成底部透明电极‑感光层‑顶部透明电极三明治结构于滤光孔中。本发明专利技术采用带有滤光孔的金属滤光层选择性透过相应波长的光，并采用感光层对通过滤光孔的光波进行感光以产生光电信号，最终通过读出电路读出。其中，感光层可包括有机感光材料，例如富勒烯衍生物，其感光范围的调节自由度较高，由于金属滤光层很薄，同时富勒烯感光层在很薄的厚度下就有不错的感光特性，因此本发明专利技术的CMOS图像传感器的像素密度与可见光的分辨率均可以做到极高，且无需采用有机物彩色滤光板，可进一步提高像素密度。

【技术实现步骤摘要】
一种CMOS图像传感器及其制作方法
本专利技术属于光学
，涉及一种CMOS图像传感器及其制作方法。
技术介绍
传统的基于拜尔滤色镜(Bayerfilters)的彩色CMOS图像传感器(CIS)，其色彩不同的感光单元顶部具有不同的滤光板，其感光单元为光电二极管。随着人们对成像分辨率要求的不断提高，CIS中感光二极管的面积越做越小。然而感光二极管的感光灵敏度以及满阱容量随着其面积越小而变差，因此像素(pixel)尺寸的缩小受到了限制；同时感光单元顶部的滤光板也进一步限制了像素尺寸的缩小。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种CMOS图像传感器及其制作方法，用于解决传统光电二极管尺寸难以进一步缩小的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种CMOS图像传感器的制作方法，包括以下步骤：形成金属滤光层；形成多个滤光孔于所述金属滤光层中，所述滤光孔在垂直方向上贯穿所述金属滤光层；形成隔离介质层于所述滤光孔的侧壁；依次形成底部透明电极、感光层及顶部透明电极于所述滤光孔中。可选地，多个所述滤光孔呈周期性排列。可选地，多个所述滤光孔包括多个第一滤光孔、多个第二滤光孔及多个第三滤光孔，所述第一滤光孔、所述第二滤光孔及所述第三滤光孔的孔径互不相同。可选地，所述第一滤光孔用于透过红光，所述第二滤光孔用于透过绿光，所述第三滤光孔用于透过蓝光。可选地，多个所述滤光孔呈拜耳阵列排布或蜂窝阵列排布。可选地，所述感光层包括有机感光材料。可选地，所述有机感光材料包括富勒烯衍生物。可选地，所述感光层的厚度范围是50-100nm，所述金属滤光层的厚度范围是70-120nm。可选地，还包括提供一衬底，并形成读出电路及互连层的步骤，所述读出电路位于所述衬底中，所述互连层位于所述衬底与所述金属滤光层之间以电连接所述读出电路及所述底部透明电极。本专利技术还提供一种CMOS图像传感器，包括：金属滤光层；多个滤光孔，位于所述金属滤光层中，并在垂直方向上贯穿所述金属滤光层；隔离介质层，位于所述滤光孔的侧壁；三明治结构，位于所述滤光孔中，并自下而上依次包括底部透明电极、感光层及顶部透明电极。可选地，多个所述滤光孔呈周期性排列。可选地，多个所述滤光孔包括多个第一滤光孔、多个第二滤光孔及多个第三滤光孔，所述第一滤光孔、所述第二滤光孔及所述第三滤光孔的孔径互不相同。可选地，所述第一滤光孔用于透过红光，所述第二滤光孔用于透过绿光，所述第三滤光孔用于透过蓝光。可选地，多个所述滤光孔呈拜耳阵列排布或蜂窝阵列排布。可选地，所述感光层包括有机感光材料。可选地，所述有机感光材料包括富勒烯衍生物。可选地，所述感光层的厚度范围是50-100nm，所述金属滤光层的厚度范围是70-120nm。可选地，所述CMOS图像传感器还包括读出电路及互连层，所述读出电路位于衬底中，所述互连层位于所述衬底与所述金属滤光层之间以电连接所述读出电路及所述底部透明电极。如上所述，本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成金属滤光层，并形成多个在垂直方向上贯穿所述金属滤光层的滤光孔，然后形成隔离介质层于所述滤光孔的侧壁，并形成底部透明电极-感光层-顶部透明电极三明治结构于所述滤光孔中。本专利技术采用带有滤光孔的金属滤光层选择性透过相应波长的光，并采用感光层对通过滤光孔的光波进行感光以产生光电信号，最终通过读出电路读出。其中感光层可采用有机感光材料，例如富勒烯衍生物。本专利技术通过改变所述感光层中富勒烯衍生物的官能团即可实现所述感光层的感光范围的调节，自由度较高。由于金属滤光层的尺寸可以是亚微米级别，同时，富勒烯感光层在亚微米级别就有不错的感光特性，因此本专利技术的CMOS图像传感器的像素密度可以做到极高，可见光的分辨率可以做到极高。此外，本专利技术可无需采用有机物彩色滤光板，因此，可进一步提高CMOS图像传感器的像素密度。附图说明图1显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法的工艺流程图。图2显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法提供一衬底的示意图。图3显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成读出电路于所述衬底中，并形成互连层于所述衬底上的示意图。图4显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成金属滤光层于所述互连层上的示意图。图5显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成多个滤光孔于所述金属滤光层中的示意图。图6显示为多个所述滤光孔呈拜耳阵列排布的示意图。图7显示为多个所述滤光孔呈蜂窝阵列排布的示意图。图8显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成隔离介质层于所述滤光孔的侧壁的示意图。图9显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成底部透明电极于所述滤光孔的底部的示意图。图10显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成感光层于所述底部透明电极上的示意图。图11显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成顶部透明电极于所述感光层上的示意图。元件标号说明S1～S4步骤1衬底2读出电路3介质层4互连线5金属滤光层6第一滤光孔7第二滤光孔8第三滤光孔9隔离介质层10底部透明电极11感光层12顶部透明电极具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图11。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一本实施例中提供一种CMOS图像传感器的制作方法，请参阅图1，显示为该方法的工艺流程图，包括以下步骤：S1：形成金属滤光层；S2：形成多个滤光孔于所述金属滤光层中，所述滤光孔在垂直方向上贯穿所述金属滤光层；S3：形成隔离介质层于所述滤光孔的侧壁；S4：依次形成底部透明电极、感光层及顶部透明电极于所述滤光孔中。首先请参阅图2至图4，执行所述步骤S1：形成金属滤光层。具体的，如图2所示，提供一衬底1。所述衬底1可采用硅衬底、锗衬底、绝缘体上硅衬底、III-V族化合物衬底或其它合适的半导体衬底，其可以是P型掺杂或N型掺杂。如图3所示，本实施例中，先采用CMOS工艺形成读出电路2于所述衬底1中，并形成互连层于所述衬底1上。作为示例，所述读出电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：/n形成金属滤光层；/n形成多个滤光孔于所述金属滤光层中，所述滤光孔在垂直方向上贯穿所述金属滤光层；/n形成隔离介质层于所述滤光孔的侧壁；/n依次形成底部透明电极、感光层及顶部透明电极于所述滤光孔中。/n

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
形成金属滤光层；
形成多个滤光孔于所述金属滤光层中，所述滤光孔在垂直方向上贯穿所述金属滤光层；
形成隔离介质层于所述滤光孔的侧壁；
依次形成底部透明电极、感光层及顶部透明电极于所述滤光孔中。


2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：多个所述滤光孔呈周期性排列。


3.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：多个所述滤光孔包括多个第一滤光孔、多个第二滤光孔及多个第三滤光孔，所述第一滤光孔、所述第二滤光孔及所述第三滤光孔的孔径互不相同。


4.根据权利要求3所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：所述第一滤光孔用于透过红光，所述第二滤光孔用于透过绿光，所述第三滤光孔用于透过蓝光。


5.根据权利要求3所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：多个所述滤光孔呈拜耳阵列排布或蜂窝阵列排布。


6.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：所述感光层包括有机感光材料。


7.根据权利要求6所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：所述有机感光材料包括富勒烯衍生物。


8.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：所述感光层的厚度范围是50-100nm，所述金属滤光层的厚度范围是70-120nm。


9.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：还包括提供一衬底，并形成读出电路及互连层的步骤，所述读出电路位于所述衬底中，所述互连层位于所述衬底与所述金属滤光层之间以电连接所述读出电路及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡欢，朱克宝，陈世平，陈鹏堃，
申请(专利权)人：联合微电子中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50