[發明專利]一種CMOS圖像傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 202110327423.4
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113078265B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 胡歡;朱克寶;陳世平;陳鵬堃
• 申請（專利權）人: 聯合微電子中心有限責任公司
• 主分類號: H10K30/80
• 分類號: H10K30/80;H10K39/32;H10K71/00;G02B5/20
• 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，該方法形成金屬濾光層，并形成多個在垂直方向上貫穿金屬濾光層的濾光孔，然后形成隔離介質層于濾光孔的側壁，并形成底部透明電極?感光層?頂部透明電極三明治結構于濾光孔中。本發明采用帶有濾光孔的金屬濾光層選擇性透過相應波長的光，并采用感光層對通過濾光孔的光波進行感光以產生光電信號，最終通過讀出電路讀出。其中，感光層可包括有機感光材料，例如富勒烯衍生物，其感光范圍的調節自由度較高，由于金屬濾光層很薄，同時富勒烯感光層在很薄的厚度下就有不錯的感光特性，因此本發明的CMOS圖像傳感器的像素密度與可見光的分辨率均可以做到極高，且無需采用有機物彩色濾光板，可進一步提高像素密度。

技術領域

本發明屬于光學技術領域，涉及一種CMOS圖像傳感器及其制作方法。

背景技術

傳統的基于拜爾濾色鏡(Bayer?filters)的彩色CMOS圖像傳感器(CIS)，其色彩不同的感光單元頂部具有不同的濾光板，其感光單元為光電二極管。隨著人們對成像分辨率要求的不斷提高，CIS中感光二極管的面積越做越小。然而感光二極管的感光靈敏度以及滿阱容量隨著其面積越小而變差，因此像素(pixel)尺寸的縮小受到了限制；同時感光單元頂部的濾光板也進一步限制了像素尺寸的縮小。

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，用于解決傳統光電二極管尺寸難以進一步縮小的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種CMOS圖像傳感器的制作方法，包括以下步驟：

形成金屬濾光層；

形成多個濾光孔于所述金屬濾光層中，所述濾光孔在垂直方向上貫穿所述金屬濾光層；

形成隔離介質層于所述濾光孔的側壁；

依次形成底部透明電極、感光層及頂部透明電極于所述濾光孔中。

可選地，多個所述濾光孔呈周期性排列。

可選地，多個所述濾光孔包括多個第一濾光孔、多個第二濾光孔及多個第三濾光孔，所述第一濾光孔、所述第二濾光孔及所述第三濾光孔的孔徑互不相同。

可選地，所述第一濾光孔用于透過紅光，所述第二濾光孔用于透過綠光，所述第三濾光孔用于透過藍光。

可選地，多個所述濾光孔呈拜耳陣列排布或蜂窩陣列排布。

可選地，所述感光層包括有機感光材料。

可選地，所述有機感光材料包括富勒烯衍生物。

可選地，所述感光層的厚度范圍是50-100nm，所述金屬濾光層的厚度范圍是70-120nm。

可選地，還包括提供一襯底，并形成讀出電路及互連層的步驟，所述讀出電路位于所述襯底中，所述互連層位于所述襯底與所述金屬濾光層之間以電連接所述讀出電路及所述底部透明電極。

本發明還提供一種CMOS圖像傳感器，包括：

金屬濾光層；

多個濾光孔，位于所述金屬濾光層中，并在垂直方向上貫穿所述金屬濾光層；

隔離介質層，位于所述濾光孔的側壁；

三明治結構，位于所述濾光孔中，并自下而上依次包括底部透明電極、感光層及頂部透明電極。

可選地，多個所述濾光孔呈周期性排列。

可選地，多個所述濾光孔包括多個第一濾光孔、多個第二濾光孔及多個第三濾光孔，所述第一濾光孔、所述第二濾光孔及所述第三濾光孔的孔徑互不相同。