图像传感器及其形成方法技术

一种图像传感器及其形成方法，其中图像传感器包含：半导体衬底，所述半导体衬底内形成有像素阵列，所述像素包含有感光单元，相邻像素之间以浅沟槽绝缘结构隔开；位于半导体衬底表面的透光层，所述透光层对准感光单元；位于半导体衬底表面的不透光层，所述不透光层包围所述透光层；位于不透光层内的金属层及连接相邻金属层的导电插塞。所述图像传感器像素可以有效阻止入射光线进入其他感光单元，避免发生光学串扰，提高图像传感器像素的图像显示质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及CMOS图像处理领域，特别是涉及一种。
技术介绍
目前，图像传感器已被广泛应用于照相机、医疗器械、便携式电话、汽车及其他场合。图像传感器的制造工艺，特别是CMOS (互补型金属氧化硅半导体)图像传感器(CIS)， 已获得很大进步，并不断促使图像传感器向高集成度和小型化的方向发展。图像传感器的每个像素一般包含一个感光元件例如光电二极管以及一个或多个用于从感光元件中读出信号的晶体管。CMOS图像传感器采用金属导线将各个感光单元与其他感光单元及输出端连接；这些金属导线一般分布在不同层中，以便与晶体管的不同部分连接并形成有效通路。申请号为200710148796. 5的中国专利申请中公开了一种如图1所示图像传感器， 参阅图1，现有技术的图像传感器包括位于衬底表面(未示出)的多个感光单元101，多个感光单元形成感光单元阵列，位于感光单元101表面的介质层102以及位于介质层内的金属层103，位于介质层102表面的第一平坦层104，位于第一平坦层104表面的彩色滤光片 105，位于彩色滤光片105表面的第二平坦层106，以及位于第二平坦层106表面的微透镜 107。现有图像传感器包括背面照光图像传感器(BSI image sensor)和正面照光图像传感器(FSI image sensor)。背面照光和正面照光图像传感器通常都存在一个重要问题 光学串扰。如图2所示，在图像传感器中，当入射光线四0以一定倾角照射感光单元101时， 一部分光线通过透明的层间介质层(未示出)进入感光单元101，一部分光线照射到金属层1032、1033上；由于部分金属层1031、1032、1033之间不需要导电插塞连接，而是充满透明的层间介质层，使得这部分照射到金属层1032、1033的光线发生反射，并最终进入其他感光单元101(—般是相邻的感光单元)中，形成光学串扰。这种光学串扰造成了图像中的伪像成分，并且无法在图像处理中加以纠正，严重影响了图像质量。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，解决现有图像传感器， 因入射光线经金属层反射进入相邻感光单元，形成光学串扰的问题。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案一种图像传感器，包括半导体衬底，所述半导体衬底内形成有像素阵列，所述像素包含有感光单元，相邻像素之间以浅沟槽绝缘结构隔开；位于半导体衬底表面的透光层， 所述透光层对准感光单元；位于半导体衬底表面的不透光层，所述不透光层包围所述透光层；位于不透光层内的金属层及连接相邻金属层的导电插塞。可选的，所述不透光层材料为绝缘材料。可选的，所述绝缘材料为硅氧氮化合物。可选的，所述金属层和导电插塞的材料为掺杂的多晶硅、铝、铜或钨。可选的，还包括覆盖最上层金属层的钝化层，位于所述钝化层上的多个与感光单元一一对应的微透镜。一种图像传感器的形成方法，包括以下步骤提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有像素阵列，所述像素包含有感光单元，相邻像素之间以浅沟槽绝缘结构隔开；在所述半导体衬底上形成刻蚀停止层；在所述刻蚀停止层上形成第一不透光层，所述不透光层覆盖所述感光单元和浅沟槽绝缘结构；在第一不透光层内形成第一通孔；向所述第一通孔内填充满导电物质，形成第一导电插塞；在第一不透光层上或内形成分立的第一金属层，所述第一金属层与第一导电插塞连通；在第一不透光层上形成覆盖第一金属层的第二不透光层；在第二不透光层内形成第二导电插塞；在第二不透光层上或内形成分立的第二金属层，所述第二金属层与第二导电插塞连通；继续形成预定数量的不透光层、金属层及贯穿不透光层厚度与金属层连通的导电插塞；在最后一层不透光层上形成覆盖最后一层金属层的钝化层；刻蚀钝化层及不透光层至露出刻蚀停止层，形成垂直对准感光单元的沟槽；向沟槽内填充满透光材料，形成透光层。可选的，所述不透光层材料为绝缘材料。可选的，所述刻蚀停止层材料为透光材料。可选的，所述绝缘材料为硅氧氮化合物。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术实施例提供的图像传感器包含有位于半导体衬底表面的透光层，所述透光层对准感光单元；位于半导体衬底表面的不透光层，所述不透光层包围所述透光层；位于不透光层内的金属层及连接相邻金属层的导电插塞；当入射光线照射图像传感器像素时， 入射光线只会通过透光层进入相应感光单元，而无法穿过透光层周围的不透光层进入其他感光单元，避免了对其他感光单元构成光学串扰。进一步，本专利技术实施例提供的图像传感器的形成方法，通过在对准感光单元的位置上设置透明层，在透明层周围设置不透光层，使得入射光线只会通过透光层进入到相应的感光单元，而无法进入其他感光单元，避免了对其他感光单元形成光学串扰。附图说明图1是现有图像传感器结构示意图；图2是现有图像传感器形成光学串扰的示意图；图3是本专利技术的图像传感器具体实施例示意图；图4是本专利技术的图像传感器防止光学串扰示意图；图5是本专利技术的图像传感器形成方法具体实施例流程示意图；图6至图15是本专利技术图像传感器形成方法具体实施例示意图。具体实施例方式本专利技术的专利技术人发现现有的图像传感器，当入射光线以一定倾角入射时，一部分通过透明的层间介质层到达感光单元，另一部分则会照射在金属层上并发生反射。由于在未由导电插塞连接的金属层之间的位置，充满透明的层间介质层，使得照射在该位置的入射光线经金属层多次反射，最终进入其他感光单元(一般是相邻感光单元)，形成光学串扰，严重影响了图像传感器的图像显示质量。针对上述问题，专利技术人经过研究分析，提出一种图像传感器，包括半导体衬底，所述半导体衬底内形成有像素阵列，所述像素包含有感光单元，相邻像素之间以浅沟槽绝缘结构隔开；位于半导体衬底表面的透光层，所述透光层对准感光单元；位于半导体衬底表面的不透光层，所述不透光层包围所述透光层；位于不透光层内的金属层及连接相邻金属层的导电插塞。本专利技术提供的图像传感器，由于在透光层只设置在感光单元的上方，而透光层周围则是不透光层，因此当入射光线射入图像传感器像素时，入射光线只会沿着透光层进入相应的感光单元，而无法穿过位于透光层周围的不透光层进入相邻的感光单元，避免了对相邻感光单元构成光学串扰，提高了图像传感器像素的图像显示质量。下面结合附图和实施例对本专利技术所提供图像传感器作进一步描述。图3为本专利技术的图像传感器具体实施例结构示意图。如图3所示，本专利技术的图像传感器包括半导体衬底200，所述半导体衬底200内形成有像素阵列，所述像素包含有感光单元202，相邻像素之间以浅沟槽绝缘结构201隔开；位于半导体衬底200表面的透光层250， 所述透光层250对准感光单元202 ；位于半导体衬底200表面的不透光层210，所述不透光层210包围所述透光层250 ；位于不透光层210内的金属层220及连接相邻金属层的导电插塞230。本实施例中，所述半导体衬底200可以为绝缘体上硅衬底(S0I衬底)、石英衬底、 陶瓷衬底、玻璃衬底，而且衬底上还有用于图像传感器的其他器件(图中未示)。所述像素包含感光单元202，所述感光单元202包括多个光敏元件，例如感光二极管、色彩光传感器。 所述相邻像素之间由浅沟槽绝缘结构201隔开。所述透光层250位于感光单元202的正上方，透光层250材料为透明材料，如氧化硅，使得光线从外部入射到透光层后进入感光单元2本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内形成有像素阵列，所述像素包含有感光单元，相邻像素之间以浅沟槽绝缘结构隔开；位于半导体衬底表面的透光层，所述透光层对准感光单元；位于半导体衬底表面的不透光层，所述不透光层包围所述透光层；位于不透光层内的金属层及连接相邻金属层的导电插塞。

【技术特征摘要】

【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：31