[發明專利]圖像傳感器及其形成方法

在審

• 申請號: 201810703456.2
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108807441A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 王亮;內藤逹也
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 武振華;吳敏

一種圖像傳感器及其形成方法，所述圖像傳感器包括：半導體襯底；像素器件，位于所述半導體襯底內；防反射薄膜，覆蓋所述半導體襯底；濾光器矩陣，堆疊于所述防反射薄膜上，每個所述濾光器矩陣包括多種不同顏色的濾光器；其中，所述防反射薄膜對應于不同顏色的濾光器的區域具有不同的厚度，且所述厚度根據對應的濾光器的顏色波長確定。本發明方案可以增加圖像傳感器對不同的光線的吸收效果，提高輸出圖像的色彩飽和度。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種圖像傳感器及其形成方法。

背景技術

圖像傳感器是攝像設備的核心部件，通過將光信號轉換成電信號實現圖像拍攝功能。以CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件為例，由于其具有低功耗和高信噪比的優點，因此在各種領域內得到了廣泛應用。

以后照式(Back-side Illumination，簡稱BSI)CIS為例，在現有的制造工藝中，先在半導體襯底內形成邏輯器件、像素器件以及金屬互連結構，然后采用承載晶圓與所述半導體襯底的正面鍵合，進而對半導體襯底的背部進行減薄，進而在半導體襯底的背面形成CIS的后續工藝，例如在所述像素器件的半導體襯底背面形成防反射薄膜，進而在防反射薄膜的表面形成濾光器(Filter)矩陣等。

其中，濾光器矩陣通常包括多個最小重復單元，以拜耳(Bayer)濾光器陣列為例，所述最小重復單元中包含的綠色濾光器為紅色濾光器或藍色濾光器的兩倍。具體而言，相比于可見光譜中的其他色彩，人類視覺系統對綠波段中的色彩更加敏感，因此傾向于設置更多的綠色濾光器。

其中，通過設置防反射薄膜，可以使半導體襯底內的像素器件獲取更多的透過濾光器矩陣的入射光，然后通過光電二極管對通過每個濾光器的入射光子進行吸收且形成光電流，進而通過邏輯電路進行運算放大后，分別得到通過每個濾光器的數據，對根據多個濾光器確定的數據進行整合，輸出得到圖像。

然而，在現有技術中，防反射薄膜的厚度一致且僅適用于綠光，對于紅光以及藍光會有較大的反射率，導致降低輸出圖像的色彩飽和度，特別是在暗光條件下，圖像效果更差。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種圖像傳感器及其形成方法，可以增加圖像傳感器對不同的光線的吸收效果，提高輸出圖像的色彩飽和度。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種圖像傳感器，包括：半導體襯底；像素器件，位于所述半導體襯底內；防反射薄膜，覆蓋所述半導體襯底；濾光器矩陣，堆疊于所述防反射薄膜上，每個所述濾光器矩陣包括多種不同顏色的濾光器；其中，所述防反射薄膜對應于不同顏色的濾光器的區域具有不同的厚度，且所述厚度根據對應的濾光器的顏色波長確定。

可選的，所述不同顏色的濾光器包括綠色濾光器、紅色濾光器以及藍色濾光器，其中，所述防反射薄膜對應于綠色濾光器的區域的厚度為綠光波長的1/4的奇數倍；所述防反射薄膜對應于紅色濾光器的區域的厚度為紅光波長的1/4的奇數倍；所述防反射薄膜對應于藍色濾光器的區域的厚度為藍光波長的1/4的奇數倍。

可選的，所述防反射薄膜對應于紅色濾光器的區域的厚度大于所述防反射薄膜對應于綠色濾光器的區域的厚度，所述防反射薄膜對應于綠色濾光器的區域的厚度大于所述防反射薄膜對應于藍色濾光器的區域的厚度。

可選的，所述圖像傳感器還包括：第一介質層，覆蓋所述防反射薄膜，且所述第一介質層的表面與所述半導體襯底的表面平行；其中，所述濾光器矩陣位于所述第一介質層的表面。

可選的，所述圖像傳感器還包括：堆疊層，所述堆疊層位于所述半導體襯底的表面，所述堆疊層包括堆疊的第二介質層與高介電常數層；其中，所述防反射薄膜位于所述堆疊層的表面。