[發明專利]CMOS圖像傳感器

在審

• 申請號: 202110344989.8
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112885859A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 程劉鎖;陳廣龍;王函;張繼亮;錢江勇
• 申請（專利權）人: 華虹半導體（無錫）有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種CMOS圖像傳感器，其特征在于，包括：

CMOS圖像傳感器的像素區中包括多個像素單元，各所述像素單元中包括一個光電二極管，各所述光電二極管形成于半導體襯底上；

入射到所述光電二極管的入射光從所述半導體襯底的第一表面進入；

在所述半導體襯底的第一表面上形成有第一介質層，所述第一介質層具有第一折射率；

在所述第一介質層中形成有多個下微透鏡，所述下微透鏡的底部表面呈弧形下凹結構；所述下微透鏡的材料具有第二折射率；各所述下微透鏡位于對應的所述光電二極管的正上方；

在所述第一介質層的頂部表面上形成有多個上微透鏡，所述上微透鏡的頂部表面呈弧形上凸結構，所述上微透鏡的材料具有第三折射率；各所述上微透鏡位于對應的所述下微透鏡的正上方；

所述第三折射率大于等于所述第二折射率，所述第二折射率大于所述第一折射率；

所述上微透鏡和所述下微透鏡在所述入射光的路徑上形成組合微透鏡，所述組合微透鏡使所述入射光入射到所述光電二極管時的入射角增加。

2.如權利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述CMOS圖像傳感器為前照式CMOS圖像傳感器，所述半導體襯底的第一表面為正面。

3.如權利要求2所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述半導體襯底包括硅襯底。

4.如權利要求2所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述像素單元還包括CMOS像素讀取電路，所述CMOS像素讀取電路用于對所述光電二極管的光生電子進行讀取。

5.如權利要求4所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述CMOS圖像傳感器包括3T型CMOS圖像傳感器，4T型CMOS圖像傳感器；

所述3T型CMOS圖像傳感器中，所述CMOS像素讀取電路包括復位管、放大管和選擇管；

所述4T型CMOS圖像傳感器中，所述CMOS像素讀取電路包括復位管、放大管、選擇管、轉移晶體管和浮空有源區。

6.如權利要求5所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述復位管、所述放大管、所述選擇管和所述轉移晶體管都為NMOS管。

7.如權利要求5所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述半導體襯底的第一表面之上還形成有金屬互聯結構，所述金屬互聯結構中包括多層金屬連線，相鄰的所述金屬連線之間通過通孔連接以及通過層間膜隔離。

8.如權利要求7所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：在各所述光電二極管的正上方未設置所述金屬連線和所述通孔并從而形成入射通道。

9.如權利要求2所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：各所述光電二極管的N型區由形成于所述半導體襯底上的N型離子注入區或者N型外延層組成，各所述光電二極管的P型區由所述N型區底部的P型摻雜的所述半導體襯底組成。

10.如權利要求9所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：在各所述光電二極管之間設置有隔離結構，所述隔離結構用于實現所述光電二極管之間的光線或電學隔離。

11.如權利要求10所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述隔離結構包括深溝槽隔離。

12.如權利要求8所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述下微透鏡的頂部表面和所述第一介質層的頂部表面相平，所述上微透鏡的底部表面和所述第一介質層的頂部表面相平，所述下微透鏡的頂部表面和所述上微透鏡的底部表面相接觸。

13.如權利要求12所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述下微透鏡的頂部表面和所述上微透鏡的底部表面的大小相等且完全對齊。