图像传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器及其制备方法，其中图像传感器包括：包含像素区域和外围电路区域的衬底、阵列式的光电二极管、第一介质层、金属互连结构、第二介质层和微透镜。本申请通过在像素区域的第一介质层中回填折射率大于第一介质层的第二介质层(光密介质)，并且在所述第二介质层的下表面与所述光电二极管的上表面之间保留一定厚度的第一介质层，光线经过微透镜和所述第二介质层之后会完全反射、折射至各自底部对应的光电二极管表面，这样可以在不损害光电二极管的情况下，直接避免影响相邻单元的像素，避免图像传感器的像素区域发生串扰引出图像失真的情况，提高图像传感器的性能，提高图像质量。提高图像质量。提高图像质量。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其制备方法


[0001]本申请涉及图像传感器制造
，具体涉及一种图像传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]CIS(CMOS Image Sensor)是采用CMOS器件制作的图像传感器，由于其具有集成度高、供电电压低和技术门槛低等优势，广泛应用于摄影摄像、安防系统、智能便携电话以及医疗电子等领域。
[0003]传统的CIS中，像素区域的CIS结构通常包括：PD(光电二极管)、位于PD上的介质层、位于介质层中的金属互连结构和位于介质层上的微透镜。传统设计经过微透镜的光线在介质层中会发生折射、反射现象，严重的影响相邻像素，导致串扰现象。串扰一直是影响CIS性能的一项不可忽视的指标，常常会带来图像失真，影像图像质量。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种图像传感器及其制备方法，可以解决现有的图像传感器因串扰导致图像失真的问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种图像传感器，包括：
[0006]衬底，所述衬底上形成有第一介质层，所述第一介质层中形成有若干金属互连结构；所述衬底包含像素区域和外围电路区域，所述像素区域的衬底中形成有阵列式的光电二极管；所述像素区域的第一介质层中形成有位于所述光电二极管顶端的阵列式的沟槽；
[0007]第二介质层，所述第二介质层填充所述沟槽；其中，所述沟槽的底壁与所述光电二极管的上表面之间保留一定厚度的第一介质层；所述第二介质层的折射率大于所述第一介质层的折射率；
[0008]微透镜，所述微透镜位于所述第二介质层上。
[0009]可选的，在所述图像传感器中，所述沟槽的底壁与所述光电二极管的上表面之间保留的第一介质层的厚度大于
[0010]可选的，在所述图像传感器中，所述沟槽在二维平面上的横向尺寸大于或者等于所述光电二极管在二维平面上的横向尺寸；所述沟槽在二维平面上的纵向尺寸大于或者等于所述光电二极管在二维平面上的纵向尺寸。
[0011]可选的，在所述图像传感器中，所述沟槽在二维平面上的横向尺寸、纵向尺寸均小于或者等于所述微透镜的直径。
[0012]可选的，在所述图像传感器中，采用化学气相沉积工艺形成所述第二介质层。
[0013]另一方面，本申请实施例还提供了一种图像传感器的制备方法，包括：
[0014]提供一衬底，所述衬底上形成有第一介质层，所述第一介质层中形成有若干金属互连结构；所述衬底包含像素区域和外围电路区域，所述像素区域的衬底中形成有阵列式的光电二极管；
[0015]刻蚀所述像素区域的第一介质层以在所述光电二极管上形成阵列式的沟槽，其
中，所述沟槽的底壁与所述光电二极管的上表面之间保留一定厚度的第一介质层；
[0016]形成第二介质层，所述第二介质层填充所述沟槽并覆盖所述第一介质层表面；其中，所述第二介质层的折射率大于所述第一介质层的折射率；
[0017]通过执行CMP工艺去除所述第一介质层表面的第二介质层和所述沟槽上的第二介质层，保留所述沟槽中的第二介质层；
[0018]形成微透镜，所述微透镜位于所述第二介质层上。
[0019]可选的，在所述图像传感器的制备方法中，所述沟槽的底壁与所述光电二极管的上表面之间保留的第一介质层的厚度大于
[0020]可选的，在所述图像传感器的制备方法中，所述沟槽在二维平面上的横向尺寸大于或者等于所述光电二极管在二维平面上的横向尺寸；所述沟槽在二维平面上的纵向尺寸大于或者等于所述光电二极管在二维平面上的纵向尺寸。
[0021]可选的，在所述图像传感器的制备方法中，所述沟槽在二维平面上的横向尺寸、纵向尺寸均小于或者等于所述微透镜的直径。
[0022]可选的，在所述图像传感器的制备方法中，采用化学气相沉积工艺形成所述第二介质层。
[0023]本申请技术方案，至少包括如下优点：
[0024]本申请通过在像素区域的第一介质层中回填折射率大于第一介质层的第二介质层(光密介质)，并且在所述第二介质层的下表面与所述光电二极管的上表面之间保留一定厚度的第一介质层，所述第二介质层侧壁上的光线经过所述第二介质层之后会完全反射至各自底部对应的光电二极管表面，不会折射至邻近的其他光电二极管单元中，这样可以在不损害光电二极管的情况下，避免影响相邻单元的像素，避免了图像传感器的像素区域相邻光电单元发生串扰引出图像失真的情况，提高了图像传感器的性能，提高了图像质量。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1
‑
图5是本专利技术实施例的制备图像传感器的各工艺步骤中的半导体结构示意图；
[0027]其中，附图标记说明如下：
[0028]A
‑
像素区域，B
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外围电路区域；
[0029]10
‑
衬底，11
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光电二极管，20
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第一介质层，21
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第一金属层，22
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第二金属层，212
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金属插塞，223
‑
金属插塞，23
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第三金属层，30
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沟槽，31
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第二介质层，40
‑
微透镜。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的
范围。
[0031]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0033]此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼本文档来自技高网...

【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：衬底，所述衬底上形成有第一介质层，所述第一介质层中形成有若干金属互连结构；所述衬底包含像素区域和外围电路区域，所述像素区域的衬底中形成有阵列式的光电二极管；所述像素区域的第一介质层中形成有位于所述光电二极管顶端的阵列式的沟槽；第二介质层，所述第二介质层填充所述沟槽；其中，所述沟槽的底壁与所述光电二极管的上表面之间保留一定厚度的第一介质层；所述第二介质层的折射率大于所述第一介质层的折射率；微透镜，所述微透镜位于所述第二介质层上。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述沟槽的底壁与所述光电二极管的上表面之间保留的第一介质层的厚度大于3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述沟槽在二维平面上的横向尺寸大于或者等于所述光电二极管在二维平面上的横向尺寸；所述沟槽在二维平面上的纵向尺寸大于或者等于所述光电二极管在二维平面上的纵向尺寸。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述沟槽在二维平面上的横向尺寸、纵向尺寸均小于或者等于所述微透镜的直径。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，采用化学气相沉积工艺形成所述第二介质层。6.一种图像传感器的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有第一介质层，所述第一介质层中形...

【专利技术属性】
技术研发人员：程刘锁，李志国，张继亮，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：