[发明专利]一种图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及传感器领域。

背景技术

图像传感器是从物理接收光信号且将光信号转化为电信号的器件。电信号然后可以被传输用于进一步的处理，诸如数字化，然后再诸如存储器、光盘或磁盘的存储器件中存储，或用于在显示器上显示、打印等。图像传感器现在被广泛地用于数字相机、摄像机、打印机、传真机等。

根据元件不同，图像传感器分为电荷藕合器件(CCD，ChargeCoupled Device，电荷耦合元件)传感器和金属氧化物半导体元件(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)传感器，两者皆采用感光元件作为影像捕获的基本手段，两者感光元件的核心也都是一个感光二极管(photodiode)，该二极管在接受光线照射之后能够产生输出电流，而电流的强度则与光照的强度对应，因此，图像传感器的灵敏度和光敏器件(如光电二极管)能够捕捉到的入射光息息相关。CCD传感器是应用在摄影摄像方面的高端技术元件，其优点在于低噪音运转和器件均匀度；CMOS传感器则应用于较低影像品质的产品中，其优点在于制造成本较CCD更低，功耗也低得多，并且其由于高帧能力可以在高速运行。进一步地，所述CMOS传感器分为黑白CMOS图像传感器和彩色CMOS图像传感器。其中，黑白CMOS传感器没有色彩还原度指标，只有灰度没有色彩，而彩色CMOS图像传感器由于带有红外滤色片而导致大约60％光线能量损失，另外由于其每个像素上面都有三色滤色片R/G/B(红光/绿光/蓝光)还会导致大约20％光线能量损失，所以入射光到达其光敏元件组成的像素去大约只有32％左右。由此，本领域技术人员应该理解，黑白CMOS传感器可以使接近100％能量到达像素，所以黑白CMOS传感器较彩色CMOS图像传感器拥有更高的感光度。

在如今的CMOS传感器技术中，顶层钝化层结构与标准CMOS制造流程基本类似。所述顶层钝化层是用于分隔内部电路和外部环境，以防止来自外部环境的诸如湿气、腐蚀性化合物等带来的不利影响。厚度较厚的氮化硅(SiN)层通常用于制造CMOS传感器的钝化层。然而，由于相较与普通绝缘层/介质层(诸如二氧化硅层(SiO₂))，氮化硅有较高的光子(Photon)吸收率和折射率，因此，在CMOS传感器中，入射光透过作为钝化层的氮化硅层带来的能够到达光敏器件将不同程度地被减少，这将导致CMOS传感器的灵敏度下降和退化。为了解决上述缺陷，业内对CMOS感应器的钝化层进行了改进。例如，公开号为US2006011813的美国专利申请就揭示了通过在CMOS传感器中完全去除在主像素区顶层的氮化硅钝化层来克服上述缺陷。