【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
1、滤色层(color filter)是cmos图像传感器(cmos base image sensor，cis)的重要组成部分，它能够选择性的透过或反射特定波长的光，提高图像传感器的信噪比，有助于cis得到更加清晰稳定的图像。
2、滤色层被广泛利用的同时仍存在耐久性问题。传统使用染料或塑料膜制造的滤色层容易老化、磨损。同时，传统滤色层的制造工艺比较特殊，不能结合到正常cis的工艺中，需要到专门的凸版厂中制作。制作时需要先把晶圆表面的保护层(passivation)移除，在填充完滤色层之后再次沉积保护层，会带来重复的步骤与相应的成本。
3、因此，有必要提供更有效、更可靠的技术方案。
技术实现思路
1、本申请提供一种图像传感器及其形成方法，滤色层的寿命更高，且滤色层的滤光性能更好。
2、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，所述半导体衬底中形成有红色像素区域、绿色像素区域、蓝色像素区域；在所述半导体衬底表面形成滤色层，所述滤色层包括位于所述半导体衬底表面的透光层和位于所述透光层表面的若干呈矩阵分布的滤光柱，其中，位于红色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离在红光的波长范围内，位于绿色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离在绿光的波长范围内，位于蓝色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离在蓝光的波长范围内。
3、在本申请的一些实施例中，位于红色像素区域上
4、在本申请的一些实施例中，位于绿色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为绿光的波长范围的下限的105％至绿光的波长范围的上限的95％，位于绿色像素区域上方的滤光柱的直径为180纳米至220纳米。
5、在本申请的一些实施例中，位于蓝色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为蓝光的波长范围的下限的102％至蓝光的波长范围的上限的98％，位于蓝色像素区域上方的滤光柱的直径为220nm至240nm。
6、在本申请的一些实施例中，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率由低到高依次增加。
7、在本申请的一些实施例中，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率的平方为线性关系。
8、在本申请的一些实施例中，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率的平方由低到高依次增加的斜率为2。
9、在本申请的一些实施例中，形成所述滤色层的方法包括：在所述半导体衬底表面依次形成透光层和滤光层；刻蚀所述滤光层形成所述若干呈矩阵分布的滤光柱。
10、在本申请的一些实施例中，刻蚀所述滤光层形成所述若干呈矩阵分布的滤光柱的方法为干法刻蚀。
11、在本申请的一些实施例中，在所述半导体衬底表面形成透光层的方法为化学气相沉积工艺，在所述透光层表面形成滤光层的方法为化学气相沉积工艺。
12、在本申请的一些实施例中，所述透光层的厚度为1000埃至1200埃，所述滤光柱的高度为1300埃至1500埃。
13、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红色像素区域、绿色像素区域、蓝色像素区域；滤色层，位于所述半导体衬底表面，所述滤色层包括位于所述半导体衬底表面的透光层和位于所述透光层表面的若干呈矩阵分布的滤光柱，其中，位于红色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离在红光的波长范围内，位于绿色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离在绿光的波长范围内，位于蓝色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离在蓝光的波长范围内。
14、在本申请的一些实施例中，位于红色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为红光的波长范围的下限的105％至红光的波长范围的上限的95％，位于红色像素区域上方的滤光柱的直径为400nm至420nm。
15、在本申请的一些实施例中，位于绿色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为绿光的波长范围的下限的105％至绿光的波长范围的上限的95％，位于绿色像素区域上方的滤光柱的直径为180纳米至220纳米。
16、在本申请的一些实施例中，位于蓝色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为蓝光的波长范围的下限的102％至蓝光的波长范围的上限的98％，位于蓝色像素区域上方的滤光柱的直径为220nm至240nm。
17、在本申请的一些实施例中，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率由低到高依次增加。
18、在本申请的一些实施例中，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率的平方为线性关系。
19、在本申请的一些实施例中，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率的平方由低到高依次增加的斜率为2。
20、在本申请的一些实施例中，所述透光层的厚度为1000埃至1200埃，所述滤光柱的高度为1300埃至1500埃。
21、本申请提供一种图像传感器及其形成方法，滤色层为由透光层和具有特定图案的滤光柱构成的超表面结构，滤色层的寿命更高，且滤色层可以根据不同像素区域针对设置，滤色层的滤光性能更好。
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1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，位于红色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为红光的波长范围的下限的105％至红光的波长范围的上限的95％，位于红色像素区域上方的滤光柱的直径为400nm至420nm。
3.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，位于绿色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为绿光的波长范围的下限的105％至绿光的波长范围的上限的95％，位于绿色像素区域上方的滤光柱的直径为180纳米至220纳米。
4.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，位于蓝色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为蓝光的波长范围的下限的102％至蓝光的波长范围的上限的98％，位于蓝色像素区域上方的滤光柱的直径为220nm至240nm。
5.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率由低到高依次增加。
6.如权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，空气
7.如权利要求6所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率的平方由低到高依次增加的斜率为2。
8.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述滤色层的方法包括：
9.如权利要求8所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，刻蚀所述滤光层形成所述若干呈矩阵分布的滤光柱的方法为干法刻蚀。
10.如权利要求8所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底表面形成透光层的方法为化学气相沉积工艺，在所述透光层表面形成滤光层的方法为化学气相沉积工艺。
11.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述透光层的厚度为1000埃至1200埃，所述滤光柱的高度为1300埃至1500埃。
12.一种图像传感器，其特征在于，包括：
13.如权利要求12所述的图像传感器，其特征在于，位于红色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为红光的波长范围的下限的105％至红光的波长范围的上限的95％，位于红色像素区域上方的滤光柱的直径为400nm至420nm。
14.如权利要求12所述的图像传感器，其特征在于，位于绿色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为绿光的波长范围的下限的105％至绿光的波长范围的上限的95％，位于绿色像素区域上方的滤光柱的直径为180纳米至220纳米。
15.如权利要求12所述的图像传感器，其特征在于，位于蓝色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为蓝光的波长范围的下限的102％至蓝光的波长范围的上限的98％，位于蓝色像素区域上方的滤光柱的直径为220nm至240nm。
16.如权利要求12所述的图像传感器，其特征在于，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率由低到高依次增加。
17.如权利要求16所述的图像传感器，其特征在于，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率的平方为线性关系。
18.如权利要求17所述的图像传感器，其特征在于，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率的平方由低到高依次增加的斜率为2。
19.如权利要求17所述的图像传感器，其特征在于，所述透光层的厚度为1000埃至1200埃，所述滤光柱的高度为1300埃至1500埃。
...【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：
2.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，位于红色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为红光的波长范围的下限的105％至红光的波长范围的上限的95％，位于红色像素区域上方的滤光柱的直径为400nm至420nm。
3.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，位于绿色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为绿光的波长范围的下限的105％至绿光的波长范围的上限的95％，位于绿色像素区域上方的滤光柱的直径为180纳米至220纳米。
4.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，位于蓝色像素区域上方的相邻滤光柱中心的距离为蓝光的波长范围的下限的102％至蓝光的波长范围的上限的98％，位于蓝色像素区域上方的滤光柱的直径为220nm至240nm。
5.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率由低到高依次增加。
6.如权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率的平方为线性关系。
7.如权利要求6所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，空气的折射率、所述滤光柱的折射率、所述透光层的折射率和所述半导体衬底的折射率的平方由低到高依次增加的斜率为2。
8.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述滤色层的方法包括：
9.如权利要求8所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，刻蚀所述滤光层形成所述若干呈矩阵分布的滤光柱的方法为干法刻蚀。
10.如权利要求8所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底表面形成透光层的方法为化学...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴琼涛，阎大勇，冯威，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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