[發(fā)明專利]包括具有提高的光譜特性的紅外像素的CMOS圖像傳感器及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380063333.2
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN104871527A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 元俊鎬;李源鎬;李道永
• 申請（專利權(quán)）人: (株)賽麗康
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H01L27/146
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所 11399
• 代理人: 朱健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器及其制造方法，尤其涉及一種包括具有提高的光譜特性的紅外(IR)像素的CMOS圖像傳感器及其制備方法，其中在RGB像素的濾色器和紅外像素的紅外濾色器之間形成階梯部，從而在包括RGB像素和紅外像素的圖像傳感器中，在相對于紅外區(qū)域的可見光區(qū)域的串?dāng)_最小化。

背景技術(shù)

通常，圖像傳感器為將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號的半導(dǎo)體裝置，其中電荷耦合裝置(CCD)為在其中單獨(dú)的MOS(金屬氧化硅)電容彼此非常接近并且電荷載體存儲在電容中并被傳播的元件，以及CMOS圖像傳感器為采用切換方案的元件，在該切換方案中，利用CMOS工藝制造與像素的數(shù)量相應(yīng)的MOS晶體管以及利用MOS晶體管順序地檢測輸出，所述CMOS工藝?yán)每刂齐娐芬约靶盘柼幚黼娐纷鳛橥鈬娐贰?/p>

在此類圖像傳感器中，濾色器置于從外部接收光并且產(chǎn)生及聚集光致電荷的光電檢測單元之上，以及濾色器陣列(CFA)可包括紅、綠以及藍(lán)三種顏色，或者黃色、品紅、以及青色三種顏色。

基本上，為了表達(dá)顏色，CMOS圖像傳感器一般包括R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))像素。然而，圖像傳感器具有響應(yīng)人眼看不到的紅外區(qū)域的光的特性。因此，能夠阻擋可見光區(qū)域的光并僅使紅外區(qū)域的光通過，在這種情況下，額外地使用紅外像素。

如上所述，為了優(yōu)化包括紅外像素的CMOS圖像傳感器的光效率，需要對每一個像素優(yōu)化微透鏡和濾色層。

圖1為說明傳統(tǒng)的包括紅外像素的CMOS圖像傳感器的單元像素的布置的示意圖，圖2為說明傳統(tǒng)的包括紅外像素的CMOS圖像傳感器的單元像素的截面的示意圖。

如圖2所示，傳統(tǒng)的CMOS圖像傳感器的單元像素具有在其中光電檢測層120、金屬互連層130、絕緣層140、濾色器層150、透明平面層160和微透鏡層170順序地堆疊在半導(dǎo)體基板110上的結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，傳統(tǒng)的包括紅外像素的CMOS圖像傳感器的單元像素包括紅、綠、藍(lán)和紅外四種像素，并且如圖2所示，對應(yīng)于各像素的濾色器和紅外濾色器通常沒有形成垂直的階梯部。

一般來說，根據(jù)濾色器的特性，根據(jù)圖4所示的濾色器的堆疊厚度，在串?dāng)_特性或純度特性方面會出現(xiàn)差異。例如，可以理解，當(dāng)濾色器的堆疊厚度增加時，在被隔斷的波長波段的串?dāng)_降低了。

在包括紅、綠、藍(lán)和紅外像素的圖像傳感器中，每一個像素顯示圖3所示的光譜特性。在紅外像素中，在可見光波長波段(特別地，400mm至650mm的波段)生成的信號會引起串?dāng)_，從而降低了紅外像素中的景深(下文中，稱作“DOF”)功能。在R、G和B像素中，也會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象。

為了抑制不期望的波長波段中的串?dāng)_特性，需要改進(jìn)濾色器的過濾特性。然而，只要不改變?yōu)V色器材料的自身特性，就會對任意改變過濾特性產(chǎn)生限制。

此外，如圖2所示，當(dāng)濾色器沒有形成垂直的階梯部，根據(jù)諸如材料的粘度的特性的厚度調(diào)節(jié)就會受限，由于在對應(yīng)的像素中的其他顏色的串?dāng)_，導(dǎo)致純度降低。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

因此，本發(fā)明是為了解決相關(guān)領(lǐng)域中存在的問題而做出的，本發(fā)明的目的是提供一種包括具有提高的光譜特性的紅外像素的CMOS圖像傳感器及其制造方法，其中，在根據(jù)各像素的濾色器和紅外濾色器之間形成階梯部，不管形成濾色器和紅外濾色器的材料的特性如何，濾色器和紅外濾色器的厚度可任意調(diào)節(jié)，因此改進(jìn)了串?dāng)_特性。

技術(shù)方案

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種CMOS圖像傳感器，其包括：用于接收第一顏色的光的第一顏色像素，用于接收第二顏色的光的第二顏色像素，用于接收第三顏色的光的第三顏色像素，以及用于接收紅外區(qū)域的光的紅外像素，其中，對應(yīng)于第一顏色像素的第一濾色器、對應(yīng)于第二顏色像素的第二濾色器、對應(yīng)于第三顏色像素的第三濾色器、對應(yīng)于紅外像素的紅外濾色器的厚度互不相同。