图像传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种图像传感器及其制备方法，该图像传感器包括半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和第二表面；设于半导体衬底内的感光单元；覆盖于所述半导体衬底第一表面上的金属互连层及介质层；覆盖于所述半导体衬底第二表面上的光线入射层；依次层叠覆盖于所述光线入射层上的吸收层、彩膜层和微透镜；且微透镜的位置与所述感光单元相对应，其中，所述吸收层用于吸收长波长的光线。该图像传感器用以实现在不增加成本的基础上，满足图像传感器对长波长的截止需求。器对长波长的截止需求。器对长波长的截止需求。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路
，尤其涉及一种图像传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]图像传感器是一种将光学信息(opticalinformation)转换为电信号的半导体器件装置。现有图像传感器可以被进一步分为互补金属氧化物半导体图像传感器和电荷耦合器件图像传感器。
[0003]图像传感器正朝着微型化的趋势发展，新一代电子产品对图像传感器封装结构有着更高的要求，例如更小的外形和更低的成本。然而为了制作具有光截止功能的图像传感器，现有晶圆级图像传感器封装方法通常是在封装站点完成键合后，在壳体上覆盖具有吸收功能的镀膜玻璃，以满足后端的光谱要求，但是这样做存在图像传感器封装体积大且镀膜玻璃价格昂贵的缺点。虽然也有少数厂家采用微透镜制作完成后再进行有机材料镀膜，光刻显影形成与微透镜相同形状的具有吸收功能的膜层，但这种工艺制作出来的图像传感器只能截止到800nm～850nm的光段，不能完全满足大于850nm的长波长的截止需求。
[0004]因此，如何在不增加成本的基础上，满足图像传感器对大于850nm的长波长的截止需求，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种图像传感器及其制备方法，用以在不增加成本的基础上，满足图像传感器对长波长的截止需求。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种图像传感器，该图像传感器包括半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和第二表面；设于半导体衬底内的感光单元；覆盖于所述半导体衬底第一表面上的金属互连层及介质层；覆盖于所述半导体衬底第二表面上的光线入射层；依次层叠覆盖于所述光线入射层上的吸收层、彩膜层和微透镜；且微透镜的位置与所述感光单元相对应，其中，所述吸收层用于吸收长波长光线。
[0007]本专利技术提供的图像传感器的有益效果在于：本专利技术在现有图像传感器彩膜工艺流程前增加吸收层，一方面，该吸收层能够满足图像传感器对大于850nm的长波长的截止需求。另一方面，该吸收层设置于图像传感器芯片中，避免在图像传感器的封装过程中再加工形成滤光片，所以能够实现等比例的封装，从而改善现有图像传感器产品体积大，成本高问题。
[0008]一种可能的实施例中，上述图像传感器还包括深槽隔离，位于所述半导体衬底内，且位于感光单元旁侧。因深槽隔离能作为有效的阻挡层，对感光单元起到隔离作用，所以可以改善电学串扰。
[0009]另一种可能的实施例中，所述光线入射层包括金属栅格，且所述金属栅格与所述深槽隔离对应设置。其中，金属栅格可以有效地将感光单元周围的入射光线折射至微透镜，进而提高微透镜的入射光量，提高量子效率。
[0010]其它可能的实施例中，所述吸收层的材料为无机物，所述彩膜层的材料为有机物。
[0011]又一种可能的实施例中，所述图像传感器为背照式结构的图像传感器，其中，所述第一表面为所述半导体衬底的正表面，所述第二表面为所述半导体衬底的背表面。因图像传感器为背照式结构，所以可以让光线首先进入感光单元，从而增大感光量，显著提高低光照条件下的成像效果。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种图像传感器的制备方法，该方法包括如下步骤：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和第二表面；
[0013]在所述半导体衬底的第一表面形成感光单元；
[0014]在所述半导体衬底的第一表面上形成金属互连层及介质层；
[0015]在所述半导体衬底内形成深槽隔离；
[0016]在所述半导体衬底的第二表面上形成光线入射层；
[0017]在所述光线入射层的第二表面上形成吸收层，其中，所述吸收层用于吸收长波长光线；
[0018]在所述吸收层形成彩膜层；
[0019]在所述彩膜层上形成微透镜；且微透镜位置与所述感光单元相对应。
[0020]一种可能的实施例中，在所述光线入射层的第二表面上形成吸收层，包括：在所述光线入射层上形成一平坦化层，以及对所述平坦层进行光刻制作出吸收层。
[0021]另一种可能的实施例中，在所述彩膜层上形成微透镜之后，还包括：通过晶圆级芯片封装方式完成图像传感器芯片的封装。
[0022]本专利技术提供的制备方法的有益效果可以参见上述结构部分的描述，该制备方法通过在彩膜工艺流程前增加吸收层，来达到长波长光截止。该吸收层形成于图像传感器芯片的制作过程中，避免在图像传感器的封装过程中再加工形成滤光片，所以能够实现等比例的封装，从而改善现有图像传感器产品体积大、成本高问题。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。
[0024]图1为现有技术提供的一种带光截止功能的图像传感器芯片的封装结构剖面示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例提供的一种图像传感器剖面结构示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例提供的一种图像传感器的制备方法流程示意图；
[0027]图4至图7为本专利技术实施例提供的形成图像传感器的工艺制备各中间阶段示意图；
[0028]图8为本专利技术实施例提供的一种图像传感器的封装结构示意图；
[0029]图9为本专利技术实施例提供的一种预测光谱响应率示意图。
[0030]元件标号说明
[0031]01带有滤光功能的玻璃；02带有滤光功能的玻璃镀膜层；
[0032]100半导体衬底；101半导体衬底的第一表面；102半导体衬底的第二表面；103深槽
隔离；
[0033]200感光单元；300金属互连层；400介质层；500光线入射层；600吸收层；彩膜层700；微透镜800；金属栅格900。
具体实施方式
[0034]图1为传统的具有光截止功能的图像传感器芯片的封装结构，从图1可见，当前具有光截止功能的图像传感器的制作方法主要是在图像传感器10的封装阶段，采用壳体封装带有滤光(infraredcut，IR
‑
CUT)功能的玻璃01和玻璃镀膜层02，玻璃的面积必然要大于图像传感器芯片自身的面积。该封装工艺虽然简单，但是存在整个图像传感器产品体积大，制作成本高的问题。为此，本专利技术提供一种新的图像传感器制作方法，该方法可以在彩膜工艺流程前增加吸收层的工艺流程，来达到截止长波长光线的目的，另外，该吸收层600形成于图像传感器芯片的制作过程中，代替在图像传感器的封装阶段中再加工形成滤光片，所以能够实现等比例的封装，从而改善现有图像传感器产品体积大，成本高问题。
[0035]为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。
[0036]需要说明的是，在下述本文档来自技高网...

【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：半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和第二表面；设于半导体衬底内的感光单元；覆盖于所述半导体衬底第一表面上的金属互连层及介质层；覆盖于所述半导体衬底第二表面上的光线入射层；依次层叠覆盖于所述光线入射层上的吸收层、彩膜层和微透镜；且微透镜的位置与所述感光单元相对应，其中，所述吸收层用于吸收长波长光线。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括深槽隔离，位于所述半导体衬底内，且位于感光单元旁侧。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述光线入射层包括金属栅格，且所述金属栅格与所述深槽隔离对应设置。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述吸收层的材料为无机物，所述彩膜层的材料为有机物。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器为背照式结构的图像传感器，其中，所述第一表面为所述半导体衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：史海军，秦笑，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：