本发明专利技术提供一种背照式图像传感器及其形成方法，所述背照式图像传感器包括：半导体衬底，其形成有光生载流子收集区以及围绕所述光生载流子收集区的隔离区，所述光生载流子收集区及所述隔离区靠近所述半导体衬底的正表面；微透镜，位于所述半导体衬底背表面之上；其中：在所述微透镜与所述半导体衬底背表面之间，设有多层介质层，使入射光线经多层介质层到达所述半导体衬底背表面的入射角减小，以减少相邻所述光生载流子收集区之间的光线串扰。通过多层介质层及电势的设置，减少光学串扰及电学串扰，从而能够省去深层隔离结构，降低工艺难度，提高图像传感器对长波长光线的吸收，提高图像传感器的灵敏度。传感器的灵敏度。传感器的灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
背照式图像传感器及其形成方法
[0001]本专利技术涉及图像传感器
，尤其涉及一种背照式图像传感器及其形成方法。
技术介绍
[0002]背照式图像传感器相比传统的前照式图像传感器，由于其采用从图像传感器芯片背面感光，因而不受图像传感器芯片正面光路挡光影响，可以通过降低入射光遇到金属连线和其他介质损失的量来提高器件性能，在相同芯片尺寸的条件下，具有感光面积大、图像亮度高、暗光下图像清晰的优点。
[0003]然而，现有背照式图像传感器也存在其不足之处，背照式传感器的感光器件厚度一般为2μm~3μm，短波长光线，例如蓝光可以被感光器件完全吸收，然而长波长光线，例如红光需要感光器件更深处至5μm~6μm才能够大部分吸收，造成大约有一半的红光没有被感应器吸收，而引起长波长光线红光浪费的现象，因此红色像素的感光灵敏度低。
[0004]背照式图像传感器的结构参考图1中所示，背照式图像传感器包括位于衬底1中的载流子收集区2、围绕载流子收集区2的隔离区3、浮置扩散区4以及转移晶体管栅极5。为了增强长波长光线的吸收，现有技术中通常将衬底1的厚度增加，同时增加深层隔离结构6。但是，进行较大深度的离子注入的工艺难度较大。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种背照式图像传感器及其方法，用于提高背照式图像传感器的灵敏度。
[0006]基于以上考虑，本专利技术提供一种背照式图像传感器，包括：半导体衬底，其形成有光生载流子收集区以及围绕所述光生载流子收集区的隔离区，所述光生载流子收集区及所述隔离区靠近所述半导体衬底的正表面；微透镜，位于所述半导体衬底背表面之上；其中：在所述微透镜与所述半导体衬底背表面之间，设有多层介质层，使入射光线经多层介质层到达所述半导体衬底背表面的入射角减小，以减少相邻所述光生载流子收集区之间的光线串扰。
[0007]可选地，多层介质层中的各介质层具有不完全相同的折射率，其中，至少连续三层介质层的折射率由所述微透镜至所述半导体衬底背表面方向依次增大。
[0008]可选地，入射光线经多层介质层射入所述半导体衬底后所形成的折射角小于10
°
。
[0009]可选地，入射光线经多层介质层后在所述半导体衬底背表面形成的光斑面积小于所述光生载流子收集区在所述半导体衬底背表面的投影面积。
[0010]在所述微透镜与所述半导体衬底背表面之间，还具有滤光片，所述滤光片设置于所述多层介质层之上，或所述滤光片设置于所述多层介质层之下。
[0011]可选地，所述光生载流子收集区的掺杂类型为N型，所述光生载流子收集区的电势
高于所述半导体衬底背表面的电势。
[0012]可选地，所述隔离区的掺杂类型为P型，所述隔离区的电势高于等于所述半导体衬底背表面的电势，且低于所述光生载流子收集区的电势。
[0013]可选地，所述半导体衬底背表面还具有一空穴层，在所述光生载流子收集区之间形成耗尽区，于电势作用下，使所述耗尽区中的电子和空穴沿竖直方向迁移，电子聚集于所述光生载流子收集区，空穴通过所述空穴层导出，提高图像传感器的灵敏度。
[0014]可选地，所述光生载流子收集区的掺杂类型为P型，所述光生载流子收集区的电势低于所述半导体衬底背表面的电势。
[0015]可选地，所述隔离区的掺杂类型为N型，所述隔离区的电势低于等于所述半导体衬底背表面的电势，且高于所述光生载流子收集区的电势。
[0016]可选地，在所述半导体衬底背表面与光生载流子收集区之间，未设置深层隔离结构，通过多层介质层及电势的设置，能够省去深层隔离结构。
[0017]本专利技术还提供一种背照式图像传感器的形成方法，至少包括如下步骤：提供半导体衬底，所述半导体衬底内其形成有光生载流子收集区以及围绕所述光生载流子收集区的隔离区，所述光生载流子收集区及所述隔离区靠近所述半导体衬底的正表面；于所述半导体衬底背表面形成微透镜；其中：在所述微透镜与所述半导体衬底背表面之间，设有多层介质层，使入射光线经多层介质层后到达所述半导体衬底背表面的入射角减小，以减少相邻光生载流子收集区之间的光线串扰。
[0018]可选地，多层介质层中的各介质层具有不完全相同的折射率，其中，至少连续三层介质层的折射率由所述微透镜至所述半导体衬底背表面方向依次增大。
[0019]可选地，入射光线经多层介质层射入所述半导体衬底后所形成的折射角小于10
°
。
[0020]可选地，入射光线经多层介质层后在所述半导体衬底背表面形成的光斑面积小于所述光生载流子收集区在所述半导体衬底背表面的投影面积。
[0021]在所述微透镜与所述半导体衬底背表面之间，还形成有滤光片，所述滤光片设置于所述多层介质层之上，或所述滤光片设置于所述多层介质层之下。
[0022]可选地，所述光生载流子收集区的掺杂类型为N型，所述光生载流子收集区的电势高于所述半导体衬底背表面的电势。
[0023]可选地，所述隔离区的掺杂类型为P型，所述隔离区的电势高于等于所述半导体衬底背表面的电势，且低于所述光生载流子收集区的电势。
[0024]可选地，所述半导体衬底背表面还具有一空穴层，在所述光生载流子收集区之间形成耗尽区，于电势的作用下，所述耗尽区中的电子和空穴沿竖直方向迁移，电子聚集于所述光生载流子收集区，空穴通过所述空穴层导出，提高图像传感器的灵敏度。
[0025]可选地，所述光生载流子收集区的掺杂类型为P型，所述光生载流子收集区的电势低于所述半导体衬底背表面的电势。
[0026]可选地，所述隔离区的掺杂类型为N型，所述隔离区的电势低于等于所述半导体衬底背表面的电势，且高于所述光生载流子收集区的电势。
[0027]可选地，在所述半导体衬底背表面与光生载流子收集区之间，未设置深层隔离结
构，通过多层介质层及电势的设置，能够省去深层隔离结构。
[0028]本专利技术提供的背照式图像传感器及其形成方法，具有以下有益效果：通过多层介质层的设置，使入射至半导体衬底的入射角减小，从而提高光集中效率，减少光学串扰；通过多层介质层及电势的设置，减少光学串扰及电学串扰，能够省去深层隔离结构，使半导体衬底厚度的增加不受隔离区注入深度的限制；通过多层介质层及电势的设置，能够增加半导体衬底的厚度，且不必增加隔离区的注入深度，降低工艺难度，提高图像传感器对长波长光线的吸收，提高图像传感器的灵敏度。
附图说明
[0029]通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
[0030]图1显示为现有技术的背照式图像传感器的结构示意图；图2显示为本专利技术提供的背照式图像传感器的结构示意图；图3显示为本专利技术提供的背照式图像传感器的局部放大图。
[0031]在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。
具体实施方式
[0032]在下面的描述中阐述了很多具体细节以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种背照式图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，其形成有光生载流子收集区以及围绕所述光生载流子收集区的隔离区，所述光生载流子收集区及所述隔离区靠近所述半导体衬底的正表面；微透镜，位于所述半导体衬底背表面之上；其中：在所述微透镜与所述半导体衬底背表面之间，设有多层介质层，使入射光线经多层介质层到达所述半导体衬底背表面的入射角减小，以减少相邻所述光生载流子收集区之间的光线串扰。2.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，多层介质层中的各介质层具有不完全相同的折射率，其中，至少连续三层介质层的折射率由所述微透镜至所述半导体衬底背表面方向依次增大。3.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，入射光线经多层介质层射入所述半导体衬底后所形成的折射角小于10
°
。4.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，入射光线经多层介质层后在所述半导体衬底背表面形成的光斑面积小于所述光生载流子收集区在所述半导体衬底背表面的投影面积。5.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，在所述微透镜与所述半导体衬底背表面之间，还具有滤光片，所述滤光片设置于所述多层介质层之上，或所述滤光片设置于所述多层介质层之下。6.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述光生载流子收集区的掺杂类型为N型，所述光生载流子收集区的电势高于所述半导体衬底背表面的电势。7.根据权利要求6所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述隔离区的掺杂类型为P型，所述隔离区的电势高于等于所述半导体衬底背表面的电势，且低于所述光生载流子收集区的电势。8.根据权利要求6所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述半导体衬底背表面还具有一空穴层，在所述光生载流子收集区之间形成耗尽区，于电势作用下，使所述耗尽区中的电子和空穴沿竖直方向迁移，电子聚集于所述光生载流子收集区，空穴通过所述空穴层导出，提高图像传感器的灵敏度。9.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述光生载流子收集区的掺杂类型为P型，所述光生载流子收集区的电势低于所述半导体衬底背表面的电势。10.根据权利要求9所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述隔离区的掺杂类型为N型，所述隔离区的电势低于等于所述半导体衬底背表面的电势，且高于所述光生载流子收集区的电势。11.根据权利要求6或9所述的背照式图像传感器，其特征在于，在所述半导体衬底背表面与光生载流子收集区之间，未设置深层隔离结构，通过多层介质层及电势的设置，能够省去深层隔离结构。12.一种背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，至少包括如下步骤：提供半导体衬底，所述半导体衬底内其...
【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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