[發明專利]一種CMOS影像傳感器光學增強結構及制備方法

有效

• 申請號: 201210414607.5
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN103000647B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 康曉旭;趙宇航;李銘
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

1.一種CMOS影像傳感器光學增強結構，其特征在于：其包括硅襯底及其上的光敏元件和標準CMOS多層結構，該光敏元件上方具有形成透光空間的深溝槽，該深溝槽側壁由金屬反射層環繞，以反射入射到該金屬反射層的光線，該多層結構的頂層之上也具有金屬反射層，以反射從多層結構頂部入射到多層結構內部的光線，且該多層結構的頂層為介質層，用以將多層結構中的金屬互連層與金屬反射層相隔離，同時，深溝槽之間隔離區頂部金屬反射層也被去除一部分，以避免相鄰像元間的串聯干擾；該深溝槽內填充透明材料以形成透光體，該透明材料是含碳、氫、氧的透明樹脂材料，該透明材料所形成的透光體還覆蓋該多層結構頂層的金屬反射層；其中，通過去除由數個光敏元件組成的像元陣列區域之上的鈍化層，使像元的光線入射角度變得更大，光線路程變得更短，以提高光的吸收能力。

2.根據權利要求1所述的CMOS影像傳感器光學增強結構，其特征在于：該多層結構包括標準CMOS多晶硅層、接觸孔層、金屬互連層、通孔層和互連介質層。

3.根據權利要求1所述的CMOS影像傳感器光學增強結構，其特征在于：該金屬反射層材料包括Al、Cu、Pt、Ru、TaN、Ta、Ti、TiN及其疊層復合材料，且該金屬反射層的厚度為50A-5000A。

4.根據權利要求1所述的CMOS影像傳感器光學增強結構，其特征在于：在深溝槽內透明材料的上表面還依次設置有彩色濾光層和微透鏡。

5.根據權利要求4所述的CMOS影像傳感器光學增強結構，其特征在于：該光敏元件是光敏二極管。

6.一種權利要求1所述CMOS影像傳感器光學增強結構的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S01：利用標準CMOS工藝在硅襯底上制備光敏元件和用于CMOS器件的多層結構，去除像元陣列區域的鈍化層；

步驟S02：光刻刻蝕去除光敏元件上方的介質層，形成具有透光空間的深溝槽；

步驟S03：利用成膜工藝向硅片表面沉積金屬反射層；

步驟S04：去除深溝槽內除深溝槽側壁以外的金屬反射層；

步驟S05：向深溝槽內填充透明材料，并實現硅片平坦化；

步驟S06：在深溝槽內透明材料的上表面依次制作彩色濾光層和微透鏡。

7.根據權利要求6所述的CMOS影像傳感器光學增強結構的制備方法，其特征在于：步驟S01與步驟S02之間還包括去除由數個光敏元件組成的像元陣列區域之上的鈍化層的步驟S011，該鈍化層是包括下層SiN層和上層SiO₂層的疊層結構，該步驟S011包括去除SiO₂層并停留在SiN層以及去除SiN層。

8.根據權利要求6所述的CMOS影像傳感器光學增強結構的制備方法，其特征在于：步驟S03中成膜工藝包括PVD、CVD、ALD。

9.根據權利要求6所述的CMOS影像傳感器光學增強結構的制備方法，其特征在于：步驟S04包括單次或多次光刻多次不同焦平面的曝光技術。

10.根據權利要求9所述的CMOS影像傳感器光學增強結構的制備方法，其特征在于：步驟S04包括先實現深溝槽底部區域的曝光，露出需要刻蝕去除的金屬反射層；再實現深溝槽之間隔離區頂部金屬反射層的曝光，露出需要刻蝕去除的金屬反射層；最后實現像元陣列外部區域鈍化層上的金屬反射層曝光，露出需要刻蝕去除的金屬反射層；最后通過刻蝕去除上述區域的金屬反射層。