[發明專利]一種高靈敏度圖像傳感器像素結構及制作方法

有效

• 申請號: 201410406693.4
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104157662B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 陳多金;曠章曲;陳杰;劉志碧
• 申請（專利權）人: 北京思比科微電子技術股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/77
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,趙鎮勇

技術領域

本發明涉及一種圖像傳感器，尤其涉及一種高靈敏度圖像傳感器像素結構及制作方法。

背景技術

CMOS(互補型金屬氧化物半導體)圖像傳感器被廣泛地應用于數碼相機、移動手機、兒童玩具、醫療器械、汽車電子、安防及其航空航天等諸多領域。CMOS圖像傳感器的廣泛應用驅使其尺寸向越來越小的方向發展。然而隨著像素(Pixel)尺寸的縮小,光線吸收效率的降低使得感光二極管(Photodiode)的靈敏度(Sensitivity)下降，導致圖像質量很大程度的惡化，因此提高CMOS圖像傳感器，尤其是小尺寸(pixel尺寸小于1.4um)圖像傳感器的感光靈敏度成為現有CMOS圖像傳感器結構和制造技術的難點之一。

現有CMOS圖像傳感器，如圖1所示，包括硅基底100，相鄰的三個感光器件1021～1023，淺槽隔離槽101，正面的金屬互連線104～106，正面金屬互連線介質層103，平坦層107，正面彩色濾光片1081～1083，正面微透鏡1091～1093，同時圖1給出了一束入射光線110，當入射光110經過微透鏡1091匯聚，依次穿過彩色濾光片1081、平坦層107和正面介質層103到達感光器件1021。圖1所示現有圖像傳感器所存在的不足之處有兩點，一是現有圖像傳感器介質層103相對較厚，當入射光110經過介質層103時會有損失，103越厚，入射光損失越嚴重。第二點不足之處是對于波長較長的入射光，如紅色光會穿過感光二極管1021而造成入射光吸收率下降。現有圖像傳感器以上兩點不足均會導致感光二極管的靈敏度下降而造成圖像質量惡化。因此，提高入射光的吸收率對高性能圖像傳感器，尤其是對小尺寸(pixel尺寸小于1.4um)圖像傳感器的尤為重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種能提高入射光吸收率和感光靈敏度的高靈敏度圖像傳感器像素結構及制作方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的高靈敏度圖像傳感器像素結構，包括硅基底，所述硅基底中設有多個感光器件，相鄰的感光器件之間設有淺槽隔離槽，所述多個感光器件的上方和下方分別設有正面平坦層和背面平坦層，所述正面平坦層的上面形成正面介質淺槽，所述背面平坦層的下面依次形成背面窄槽和背面寬槽，所述背面窄槽中設有多個背面微透鏡，每個背面微透鏡對應一個感光器件。

本發明的上述的高靈敏度圖像傳感器像素結構的制作方法，所述感光器件上面形成正面介質淺槽的方法包括步驟：

A.旋涂光刻膠；

B.曝光并顯影，去除像素陣列區域上面的光刻膠；

C.進一步的，采用刻蝕工藝去除像素陣列上面無光刻膠區域的部分介質層，形成正面介質淺槽；

D.清洗光刻膠，將所有光刻膠去除；

E.在減薄介質層上面制作平坦層；

F.在平坦層上制作彩色濾光片；

G.在濾光片上面制作微透鏡。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的高靈敏度圖像傳感器像素結構及制作方法，由于感光器件上面的正面介質淺槽縮短了入射光到達感光器件的距離，因此入射光的吸收效率得以提高；同時，由于感光器件下面的背面微透鏡得存在，當長波入射光穿過感光器件后被背面微透鏡進一步匯聚返回至感光器件從而提高了入射光的吸收效率，因此，本發明提供的圖像傳感器像素結構有效的提高了入射光的吸收效率，從而改善了圖像傳感器的靈敏度和圖像性能。

附圖說明

圖1為現有技術中的圖像傳感器像素結構示意圖。

圖2為本發明實施例提供的高靈敏度圖像傳感器像素結構的示意圖。

圖3～圖13為本發明實施例二中高靈敏度圖像傳感器像素結構制作方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。

本發明的高靈敏度圖像傳感器像素結構，其較佳的具體實施方式是：

包括硅基底，所述硅基底中設有多個感光器件，相鄰的感光器件之間設有淺槽隔離槽，所述多個感光器件的上方和下方分別設有正面平坦層和背面平坦層，所述正面平坦層的上面形成正面介質淺槽，所述背面平坦層的下面依次形成背面窄槽和背面寬槽，所述背面窄槽中設有多個背面微透鏡，每個背面微透鏡對應一個感光器件。

所述正面介質淺槽的深度為1～2um，所述背面寬槽的深度為100～300um，所述背面窄槽的深度為20～50um。

所述背面窄槽位于所述背面寬槽內，所述背面窄槽邊緣距離所述背面寬槽的邊緣2～5um。