[發明專利]一種CMOS圖像傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 202011380134.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112331687A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 袁愷;陳世杰
• 申請（專利權）人: 聯合微電子中心有限責任公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 劉星

本發明提供一種CMOS圖像傳感器及其制作方法，該CMOS圖像傳感器包括襯底、光電二極管、分布式布拉格反射鏡及金屬布線層，其中，襯底包括相對設置的正面與背面；光電二極管位于襯底中；分布式布拉格反射鏡位于襯底的正面；金屬布線層位于分布式布拉格反射鏡背離襯底的一面。本發明采用分布式布拉格反射鏡代替傳統的金屬反射鏡來實現近紅外光的反射，有利于降低成本，并可避免金屬反射鏡的相關問題，性能更優異。此外，通過結合深溝槽隔離技術、背面散射技術，可以進一步增大近紅外光的光程，將近紅外光有效地限制在光電二極管內部，實現近紅外光的吸收增強，有利于進一步縮小光電二極管的深度，實現像素器件的小型化。

技術領域

本發明屬于圖像傳感器技術領域，涉及一種CMOS圖像傳感器及其制作方法。

背景技術

近年來，近紅外圖像傳感器在安防監控、汽車夜視系統等領域的市場規模初顯，如何增強近紅外波段的靈敏度是一個重要的發展方向。然而，以硅基工藝為基礎的CMOS圖像傳感器(CIS)，由于硅材料自身帶隙的限制，導致其在紅光至近紅外波段的靈敏度衰減嚴重。在不涉及到材料替代的情況下，傳統近紅外吸收增強的方法包括厚硅技術、摻雜技術等。隨著像素尺寸的不斷縮小，上述方法難以滿足需求。在不增大襯底厚度的情況下，如何通過器件結構的設計來實現近紅外增強很重要。

其中，在正面引入內反射鏡結構將近紅外光限制在光電二極管(PD)內部充分吸收，是實現近紅外增強的一種常用結構。通常內反射鏡為金屬結構，成本較高，且容易存在寄生效應或者漏電，影響圖像傳感器電學特性。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種CMOS圖像傳感器及其制作方法，用于解決現有技術中圖像傳感器成本較高，且電學特性有待提高的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種背照式CMOS圖像傳感器，包括：

襯底，包括相對設置的正面與背面；

光電二極管，位于所述襯底中；

分布式布拉格反射鏡，位于所述襯底的正面；

金屬布線層，位于所述分布式布拉格反射鏡背離所述襯底的一面。

可選地，所述分布式布拉格反射鏡包括在垂直方向上堆疊的至少一組雙層結構，所述雙層結構包括在垂直方向上依次堆疊的第一絕緣層及第二絕緣層，所述第一絕緣層的折射率小于所述第二絕緣層的折射率。

可選地，所述第一絕緣層包括SiO₂層，所述第二絕緣層包括Si₃N₄層及TiO₂層中的一種。

可選地，所述分布式布拉格反射鏡包括在垂直方向上堆疊的2-100組所述雙層結構。

可選地，所述背照式CMOS圖像傳感器還包括深溝槽隔離結構，所述深溝槽隔離結構在垂直方向上貫穿所述襯底。

可選地，所述深溝槽隔離結構的材質包括SiO₂、高K介質及金屬中的至少一種。

可選地，所述背照式CMOS圖像傳感器還包括背面散射結構，所述背面散射結構在垂直方向上貫穿所述襯底的背面，并往所述襯底的正面方向延伸。

可選地，所述背面散射結構的折射率小于所述襯底的折射率。

可選地，所述背面散射結構的材質包括Si₃N₄及SiO₂中的一種。

可選地，所述背面散射結構的水平截面呈圓形、十字型或回字形。

可選地，所述背面散射結構在水平面上的垂直投影位于所述光電二極管所在區域，且所述背面散射結構朝向所述襯底的正面的一端與所述光電二極管間隔預設距離。