图像传感器及其形成方法技术

本申请提供图像传感器及其形成方法，所述图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底中包括第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域以及隔离所述第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域的隔离结构；介质层，位于所述半导体衬底表面和所述隔离结构表面，其中，所述第一像素区域的介质层厚度、所述第二像素区域的介质层厚度、所述第三像素区域的介质层厚度都不相同；若干金属栅格，位于所述介质层表面，所述金属栅格的位置与所述隔离结构的位置对应；滤色层，位于所述介质层表面以及相邻所述金属栅格之间；微透镜，位于所述滤色层上。本申请所述的图像传感器及其形成方法可以提高图像传感器的成像质量。图像传感器的成像质量。图像传感器的成像质量。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法


[0001]本申请涉及图像传感器领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。

技术介绍

[0002]图像传感器，亦称感光元件，是一种利用光电器件的光电转换功能将感光面上的光信号(光学图像)转换成电信号的一种功能器件，它被广泛地应用在数码相机和其他电子光学设备中。目前图像传感器主要分为CCD(Charge Coupled Device电荷耦合装置；电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor互补金属氧化物半导体)以及CIS(Contact Image Sensor，接触式图像传感器)传感器三种：(1)CCD特有的工艺，使其具有低照度效果好、信噪比高、通透感强、色彩还原能力佳等优点，被广泛应用于摄像摄影、交通、医疗等高端技术元件中；(2)CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，具有集成度高、功耗小、速度快、制造成本低等特点，主要应用于较低影响品质的产品中，但随着其工艺技术的不断提升及高端CMOS价格的不断下降，其在安防行业、高清摄像机等领域，CMOS也逐渐占据越来越重要的地位；(3)CIS采用触点式感光元件(光敏传感器)进行感光，在扫描，在扫描平台下1mm～2mm处，300～600个红、绿、蓝三色LED(发光二极管)传感器紧紧排列在一起，产生白色光源，取代了CCD扫描仪中的CCD阵列、透镜、荧光管和冷阴极射线管等复杂机构，把CCD扫描仪的光、机、电一体变成CIS扫描仪的机、电一体。用CIS技术制作的扫描仪具有体积小、重量轻、生产成本低等优点，在传真机、扫描仪、纸币清分兑零等领域应用非常广泛。
[0003]对于图像传感器而言，像素区域的光学透过率直接影响到图像的质量。目前的图像传感器仍然存在像素区域的光学透过率不高的问题，因此，有必要提供更有效、更可靠的技术方案。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种图像传感器及其形成方法，可以提高图像传感器像素区域的光学透过率，从而提高成像质量。
[0005]本申请的一个方面提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底中包括第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域以及隔离所述第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域的隔离结构；在所述半导体衬底表面和所述隔离结构表面形成介质层，其中，所述第一像素区域上的介质层对红光的光学透过率达到最大值、所述第二像素区域上的介质层对绿光的光学透过率达到最大值、所述第三像素区域上的介质层对蓝光的光学透过率达到最大值；在所述介质层表面形成若干金属栅格，所述金属栅格的位置与所述隔离结构的位置对应；在所述介质层表面形成位于相邻所述金属栅格之间的滤色层；在所述滤色层上形成微透镜。
[0006]在本申请的一些实施例中，所述第一像素区域的介质层厚度、所述第二像素区域的介质层厚度、所述第三像素区域的介质层厚度都不相同。
[0007]在本申请的一些实施例中，所述第一像素区域为红色像素区域，所述第二像素区域为绿色像素区域，所述第三像素区域为蓝色像素区域，其中，所述第一像素区域的介质层厚度大于所述第二像素区域的介质层厚度，所述第二像素区域的介质层厚度大于所述第三像素区域的介质层厚度。
[0008]在本申请的一些实施例中，形成所述不同厚度介质层的方法包括：在所述半导体衬底表面和所述隔离结构表面形成介质层；刻蚀所述第一像素区域、所述第二像素区域及所述第三像素区域的介质层，使之分别达到预定厚度。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述图像传感器的形成方法还包括：确定所述介质层薄膜材料；根据薄膜材料中光干涉原理及透射原理，计算所述像素区域的预设介质层厚度，即最优厚度，使第一像素区域的红光透过率达到最大峰值，使第二像素区域的绿光透过率达到最大峰值，使第三像素区域的蓝光透过率达到最大峰值。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述第一像素区域的介质层、所述第二像素区域的介质层、所述第三像素区域的介质层由不同材料组成，根据各介质层的光折射率、光反射率及光吸收率等参数，计算而得各介质层的透射率。
[0011]在本申请的一些实施例中，形成所述不同材料介质层的方法包括：在所述半导体衬底表面和所述隔离结构表面形成介质层；对所述第一像素区域上的介质层进行第一改性处理，如：第一离子注入工艺；对所述第二像素区域上的介质层进行第二改性处理，如：第二离子注入工艺；对所述第三像素区域上的介质层进行第三改性处理，如：第三离子注入工艺。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述图像传感器的形成方法还包括：根据所述介质层的光折射率、光反射率、光吸收率计算不同像素区域介质层的光透射率，并结合介质层厚度，计算离子注入浓度，进而在工艺上得以实现。
[0013]在本申请的一些实施例中，形成所述不同材料介质层的方法包括：在所述半导体衬底表面和所述隔离结构表面形成第一介质层，对所述第一介质层进行图案化处理，去除衬底表面及所述隔离结构表面的部分第一介质层，仅在第一像素区域留下预设厚度的第一介质层；在所述半导体衬底表面、隔离结构表面和所述第一像素区域表面形成第二介质层，对所述第二介质层进行图案化处理，去除衬底表面、隔离结构表面及第一像素区域表面的部分第二介质层，仅在第二像素区域留下预设厚度的第二介质层；在所述半导体衬底表面、所述隔离结构表面、所述第一像素区域和第二像素区域表面形成第三介质层，对所述第三介质层进行图案化处理，去除衬底表面、隔离结构表面、第一像素区域及第二像素区域表面的部分第三介质层，仅在第三像素区域留下预设厚度的第三介质层。
[0014]在本申请的一些实施例中，所述介质层为单层结构或多层结构。
[0015]在本申请的一些实施例中，所述介质层的材料包括氧化硅或氮化硅等。
[0016]在本申请的一些实施例中，形成所述若干金属栅格的方法包括：在所述介质层表面形成金属材料层；刻蚀所述金属材料层形成所述若干金属栅格。
[0017]本申请的另一个方面提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底中包括第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域以及隔离所述第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域的隔离结构；介质层，位于所述半导体衬底表面和所述隔离结构表面，其中，所述第一像素区域上的介质层对红光的光学透过率达到最大值、所述第二像素区域上
的介质层对绿光的光学透过率达到最大值、所述第三像素区域上的介质层对蓝光的光学透过率达到最大值；若干金属栅格，位于所述介质层表面，所述金属栅格的位置与所述隔离结构的位置对应；滤色层，位于所述介质层表面以及相邻所述金属栅格之间；微透镜，位于所述滤色层上。
[0018]在本申请的一些实施例中，所述第一像素区域为红色像素区域，所述第二像素区域为绿色像素区域，所述第三像素区域为蓝色像素区域，其中，所述第一像素区域上的介质层对红光的光学透过率达到最大峰值，且大于对蓝光和绿光的光学透过率，所述第二像素区域上的介质层对绿光的光学透过率达到最大峰值，且大于对蓝光和红光的光学透过率，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底中包括第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域以及隔离所述第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域的隔离结构；在所述半导体衬底表面和所述隔离结构表面形成介质层，其中，所述第一像素区域上的介质层对红光的光学透过率达到最大值、所述第二像素区域上的介质层对绿光的光学透过率达到最大值、所述第三像素区域上的介质层对蓝光的光学透过率达到最大值；在所述介质层表面形成若干金属栅格，所述金属栅格的位置与所述隔离结构的位置对应；在所述介质层表面形成位于相邻所述金属栅格之间的滤色层；在所述滤色层上形成微透镜。2.如权利要求1所述图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一像素区域的介质层厚度、所述第二像素区域的介质层厚度、所述第三像素区域的介质层厚度都不相同。3.如权利要求2所述图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一像素区域为红色像素区域，所述第二像素区域为绿色像素区域，所述第三像素区域为蓝色像素区域，其中，所述第一像素区域的介质层厚度大于所述第二像素区域的介质层厚度，所述第二像素区域的介质层厚度大于所述第三像素区域的介质层厚度。4.如权利要求3所述图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述介质层的方法包括：在所述半导体衬底表面和所述隔离结构表面形成介质层；刻蚀所述第一像素区域、所述第二像素区域及所述第三像素区域的介质层，使之分别达到预定厚度。5.如权利要求4所述图像传感器的形成方法，其特征在于，还包括：确定所述介质层的材料；根据薄膜材料中光干涉原理及透射原理，计算所述像素区域的预设介质层厚度，即最优厚度，使第一像素区域的红光透过率达到最大峰值，使第二像素区域的绿光透过率达到最大峰值，使第三像素区域的蓝光透过率达到最大峰值。6.如权利要求1所述图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一像素区域上的介质层、所述第二像素区域上的介质层、所述第三像素区域上的介质层由不同材料组成，根据各介质层的光折射率、光反射率及光吸收率等参数，计算而得各介质层的透射率。7.如权利要求6所述图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述介质层的方法包括：在所述半导体衬底表面和所述隔离结构表面形成介质层；对所述第一像素区域上的介质层进行第一改性处理，包括第一离子注入工艺；对所述第二像素区域上的介质层进行第二改性处理，包括第二离子注入工艺；对所述第三像素区域上的介质层进行第三改性处理，包括第三离子注入工艺。8.如权利要求7所述图像传感器的形成方法，其特征在于，还包括：根据所述介质层的光折射率、光反射率、光吸收率计算不同像素区域介质层的光透射率，并结合介质层厚度，计算离子注入浓度，进而在...

【专利技术属性】
技术研发人员：任惠，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：