图像传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种图像传感器，包括电路连接层、光学结构层以及半导体结构层，半导体结构层内具有多个感光像素区以及将多个感光像素区间隔开并贯穿半导体结构层的沟槽隔离结构，沟槽隔离结构包括相互对应的反射结构和吸光结构，反射结构靠近光学结构层的一端并用于反射光线，吸光结构靠近电路连接层的一端并用于吸收光线，吸光结构朝向电路连接层的一端伸入电路连接层内并与电路连接层电性连接。反射结构可以增加感光元件对光线的接收性能，吸光结构可以吸收靠近电路连接层附近的光线，从而避免或减少光线在电路连接层附近发生串扰，而且吸光结构与电路连接层电性连接，从而可以在吸光结构上施加负电压，以降低暗电流。以降低暗电流。以降低暗电流。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器


[0001]本技术涉及图像传感器
，特别是涉及一种图像传感器。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。现在CMOS图像传感器不仅用于消费电子领域，例如微型数码相机(DSC)，手机摄像头，摄像机和数码单反(DSLR)中，而且在汽车电子，监控，生物技术和医学等领域也得到了广泛的应用。
[0004]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。
[0005]CMOS图像传感器按照入射光进入光电二极管的路径不同，可以分为前照式和背照式两种图像传感器，前照式是指入射光从靠近电路连接层的一面进入光电二极管的图像传感器，而背照式是指入射光从远离电路连接层的一面进入光电二极管的图像传感器。
[0006]为了提高CMOS图像传感器中光电二极管的面积和减少介质层对入射光的损耗，我们可以采用背照式CMOS图像传感器工艺，即入射光从硅片的背面进入光电二极管，从而减小介质层对入射光的损耗，提高像素单元的灵敏度。
[0007]硅材料对入射光的吸收系数随波长的增大而减小。常规像素单元通常使用红、绿、蓝三原色的滤光层。其中红光在硅片中的吸收位置最深，而蓝光最浅。蓝光在最靠近硅片表面的位置被吸收，其吸收系数最高；红光进入硅片最深，其吸收系数最低；绿光的吸收系数介于蓝光和红光两者之间，而近红外光的吸收需要大于2.3微米的吸收厚度。所以，现有的背照式CMOS图像传感器对于接收红色光线及近红外光线的性能较差，导致暗场效果的光线捕捉能力及成像能力较差。
[0008]现有的背照式CMOS图像传感器为了增加对收红色光线及近红外光线的接收性能，通常会在背照式CMOS图像传感器上通过加厚感光元件的厚度或在感光元件上增加些微结构进行光线发散，虽然这增强了背照式CMOS图像传感器对收红色光线及近红外光线的接收性能，但也会增加了光学串扰，影响成像。
[0009]而且，在现有背照式CMOS图像传感器的像素中，在光电转换单元(光电二极管)与电介质材料有界面的地方容易产生暗电流，这是影响图像传感器的信噪比及图像质量的一个重要因素。目前常用的改善技术方案有三大类，第一种是在有界面的地方对半导体材料进行P型掺杂，使界面产生的电荷能与P型掺杂杂质复合而不容易产生界面暗电流。第二种是在半导体界面处制备带有负电荷的介电层，例如Al2O3，该介电层会在半导体的界面附近感生出一个P型层，同样能够起到抑制暗电流的作用。第三种是在半导体界面处加一负电
位，使半导体界面附近感生出P型层从而抑制暗电流。
[0010]但是，在目前的背照式CMOS图像传感器中，没有既能防止光学串扰又能抑制暗电流的方案，而现有抑制暗电流的方案比较复杂，大大增加了制作成本。所以现在急需一款既能防止光学串扰又能抑制暗电流的CMOS图像传感器。

技术实现思路

[0011]为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本技术的目的在于提供一种图像传感器，以解决现有技术中CMOS图像传感器存在光学串扰和暗电流的问题。
[0012]本技术的目的通过下述技术方案实现：
[0013]本技术提供一种图像传感器，包括电路连接层、光学结构层以及位于所述电路连接层和所述光学结构层之间的半导体结构层，所述半导体结构层内具有呈阵列分布的多个感光像素区以及将多个所述感光像素区间隔开并贯穿半导体结构层的沟槽隔离结构，所述感光像素区内设有感光元件，所述沟槽隔离结构包括相互对应的反射结构和吸光结构，所述反射结构位于所述沟槽隔离结构靠近所述光学结构层的一端并用于反射光线，所述吸光结构位于所述沟槽隔离结构靠近所述电路连接层的一端并用于吸收光线，所述吸光结构朝向所述电路连接层的一端伸入所述电路连接层内并与所述电路连接层电性连接，在工作状态时，所述电路连接层向所述吸光结构施加负电压。
[0014]进一步地，所述电路连接层包括绝缘层以及设于所述绝缘层内的第一导电线路和第二导电线路，所述第一导电线路与栅极层连接，所述吸光结构朝向所述电路连接层的一端伸入所述绝缘层内并与所述第二导电线路电性连接。
[0015]进一步地，所述反射结构由折射率低于所述半导体结构层的折射率的材料制成。
[0016]进一步地，所述半导体结构层朝向所述光学结构层的一侧设有反射层，所述反射层能够透射所述光学结构层一侧的光线并反射所述半导体结构层一侧的光线。
[0017]进一步地，所述反射层与所述反射结构采用相同的材料，所述反射层和所述反射结构的折射率低于所述半导体结构层的折射率。
[0018]进一步地，所述沟槽隔离结构还包括保护层结构，所述保护层结构位于所述半导体结构层内并覆盖在所述反射结构和所述吸光结构的表面。
[0019]进一步地，所述反射结构与所述保护层结构采用相同的材料，所述反射结构和所述保护层结构的折射率低于所述半导体结构层的折射率。
[0020]本技术有益效果在于：通过在半导体结构层内设置沟槽隔离结构，沟槽隔离结构靠近光学结构层的一端为具有反射光线的反射结构，以增加光线的接收性能，还可避免或减少光线在靠近光学结构层附近产生光学串扰；沟槽隔离结构靠近电路连接层的一端为具有吸收光线的吸光结构，吸光结构可以吸收射入电路连接层附近的光线，从而避免或减少光线在电路连接接层附近发生串扰，而且吸光结构与电路连接层电性连接，从而可以向吸光结构上施加负电压，并使吸光结构的周围与半导体结构层形成P型区，以降低暗电流。
附图说明
[0021]图1是本技术实施例一中图像传感器的纵截面结构示意图；
[0022]图2是本技术实施例一中图像传感器的横截面结构示意图；
[0023]图3a
‑
3j是本技术实施例一中图像传感器的制作方法的结构流程图；
[0024]图4是本技术实施例二中图像传感器的横截面结构示意图；
[0025]图5a
‑
5h是本技术实施例二中图像传感器的制作方法的结构流程图；
[0026]图6是本技术实施例三中图像传感器的横截面结构示意图；
[0027]图7是本技术实施例四中图像传感器的纵截面结构示意图；
[0028]图8a
‑
8j是本技术实施例一中图像传感器的制作方法的结构流程图。
具体实施方式
[0029]为更进一步阐述本技术为达成预定技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括电路连接层(10)、光学结构层(30)以及位于所述电路连接层(10)和所述光学结构层(30)之间的半导体结构层(20)，所述半导体结构层(20)内具有呈阵列分布的多个感光像素区(21)以及将多个所述感光像素区(21)间隔开并贯穿半导体结构层(20)的沟槽隔离结构(22)，所述感光像素区(21)内设有感光元件，所述沟槽隔离结构(22)包括相互对应的反射结构(221)和吸光结构(222)，所述反射结构(221)位于所述沟槽隔离结构(22)靠近所述光学结构层(30)的一端并用于反射光线，所述吸光结构(222)位于所述沟槽隔离结构(22)靠近所述电路连接层(10)的一端并用于吸收光线，所述吸光结构(222)朝向所述电路连接层(10)的一端伸入所述电路连接层(10)内并与所述电路连接层(10)电性连接，在工作状态时，所述电路连接层(10)向所述吸光结构(222)施加负电压。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述电路连接层(10)包括绝缘层(11)以及设于所述绝缘层(11)内的第一导电线路(12)和第二导电线路(13)，所述第一导电线路(12)与栅极层(121)连接，所述吸光结构(222)朝向所述电路连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：石文杰，王婉晴，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：