[發(fā)明專(zhuān)利]背照式圖像傳感器及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310294893.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103367381A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙立新
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 格科微電子（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/146
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/146
• 代理公司: 北京戈程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種背照式圖像傳感器及其制作方法。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)的圖像傳感器（Image?Sensor）中，在光線(xiàn)的傳輸中，光線(xiàn)首先通過(guò)金屬互連層，進(jìn)一步入射至感光二極管，由于感光二極管位于電路晶體管后方，從而進(jìn)光量會(huì)因金屬互連層中的至少一層的層間金屬層及相關(guān)的柵極結(jié)構(gòu)的遮擋受到影響，為此，隨著圖像傳感器技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了背照式圖像傳感器，所謂背照式圖像傳感器就是相對(duì)于傳統(tǒng)的前照式圖像傳感器，將圖像傳感器調(diào)轉(zhuǎn)方向，讓光線(xiàn)首先入射感光二極管，從而增大感光量，顯著提高低光照條件下的成像效果。

背照式（Backside?Illuminated）CMOS（complementary?metal?oxide?semiconductor）圖像傳感器相比傳統(tǒng)的前照式（Frontside?Illuminated）CMOS圖像傳感器，由于其采用從圖像傳感器芯片背面感光，因而不受圖像傳感器芯片正面電路擋光影響，可以通過(guò)降低入射光遇到金屬連線(xiàn)和其他介質(zhì)損失的量來(lái)提高器件性能，在相同芯片尺寸的條件下，具有感光面積大，圖像亮度高，暗光下圖像清晰的優(yōu)點(diǎn)。但是，如附圖1所示，由于光線(xiàn)”L”可能漫射到鄰近的圖像傳感器芯片或在光線(xiàn)“L”由于通過(guò)設(shè)置于圖像傳感器正面外的金屬互連層的折射，光線(xiàn)會(huì)形成串?dāng)_而產(chǎn)生損耗,像素間的串?dāng)_是背照式圖像傳感器的一個(gè)相對(duì)比較大的問(wèn)題。

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的背照式圖像傳感器，主要包括：（1）電子器件層1，該電子器件層內(nèi)主要包括用于感光的光電二極管（PD）101，以及起到信號(hào)傳輸與處理的若干晶體管電路102，傳統(tǒng)多采用3T、4T或5T的結(jié)構(gòu)，該電子器件層1有相對(duì)接收入射光的背面與出射光的正面；（2）后端電路層2，有多層金屬互連層203與204，電性連接金屬互連層的金屬導(dǎo)電柱205以及介電層201組成，該后端電路層2位于電子器件層的正面，其主要功能為將器件層的電信號(hào)通過(guò)制作出的金屬互連層的電路導(dǎo)出；（3）入光層3，主要包括依次置于電子器件層1背面的濾光膜層和微透鏡層，該層的主要作用是將入射光匯聚并過(guò)濾成單色光，然后將其引入電子器件層感光區(qū)。由于通常電子器件層厚度都比較小（2um左右），對(duì)于波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光會(huì)有一部分穿透電子器件層，這些透射光在后端電路層又會(huì)反射回電子器件層，由于角度的原因，這些反射光有可能會(huì)反射到相鄰的感光區(qū)，從而造成相鄰像素單元之間信號(hào)的串?dāng)_，最終造成圖像銳度下降，質(zhì)量變差。

綜上所述，提供一種有效降低相鄰圖像傳感器芯片像素單元之間的相互串?dāng)_的背照式圖像傳感器及其制作方法，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

公開(kāi)于該發(fā)明背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種利用吸光層吸收從器件層透射過(guò)來(lái)的光線(xiàn)，由此大大降低透射光線(xiàn)被反射到其它像素的機(jī)會(huì)，從而降低相鄰像素之間的相互串?dāng)_。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種背照式圖像傳感器，包括：

硅片層，其包括用于感光產(chǎn)生電信號(hào)的光電二極管，所述硅片層具有正表面和背表面；后端層，其設(shè)置于所述硅片層的正表面，所述后端層包括晶體管柵極、柵氧化層、導(dǎo)線(xiàn)層和介電層；入光層，其包括微透鏡層和濾光膜層，所述入光層設(shè)置于所述硅片層背表面；所述后端層還包括：吸光層，其設(shè)置于所述后端層預(yù)設(shè)位置，所述吸光層用于吸收從硅片層透射過(guò)來(lái)的光線(xiàn)。

優(yōu)選地，所述吸光層設(shè)置于所述后端層的介電層內(nèi)部的預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)。

優(yōu)選地，所述吸光層設(shè)置于所述硅片層正表面與所述介電層之間預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)。

優(yōu)選地，所述吸光層與所述介電層為同一結(jié)構(gòu)層，即所述介電層采用吸光材料構(gòu)成從而使所述介電層具有絕緣功能的同時(shí)又具有吸光功能。

優(yōu)選地，所述吸光層設(shè)置于所述光電二極管所處位置的硅片層正表面下方，所述吸光層橫截面的面積不小于所述光電二極管橫截面的面積。

優(yōu)選地，所述吸光材料是對(duì)所述傳感器的探測(cè)波段光吸收率為50%-100%的材料。

優(yōu)選地，所述吸光材料為石墨、碳或者三氧化鉻。

本發(fā)明同時(shí)提供一種制作背照式圖像傳感器的方法，包括：制作包括光電二極管與晶體管電路的硅片層，所述硅片層具有正表面和背表面；制作所述后端層，所述后端層形成于所述硅片層的正表面，所述后端層包括晶體管柵極、柵氧化層、導(dǎo)線(xiàn)層和介電層；在所述后端層預(yù)設(shè)位置形成吸光層；在所述硅片層的背表面制作包括濾光膜層以及微透鏡層的入光層。