[发明专利]图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及图像传感器。

背景技术

众所周知，图像传感器是一种能将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器大体上可以分为电荷耦合元件（Charge-Coupled Device，简称“CCD”）和互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称“CMOS”）图像传感器。不论是哪一种类型的图像传感器，都需要在感光器件上方加滤色器（color filter），以达到区分不同颜色光线的目的。

现有技术中，是利用不同颜色的树脂制作滤色器，在硅片制备完成后，再在每个独立的芯片上添加。

图1是现有技术中图像传感器的滤色器分布平面图；图2是现有技术中图像传感器的滤色器截面图。具体地说，如图1和图2所示，现有图像传感器包括：半导体衬底、位于半导体衬底上的图像传感器电路和感光元件、用于连接感光元件的金属互连层、位于金属互连层之间的绝缘介质层以及用于电路保护和绝缘的钝化层，在钝化层上设置有滤色器。图2中附图标记21和22表示的就是金属互连层，绝缘介质层及钝化层即为该结构的层间介质层。

然而，现有技术中，由于需要将滤色器和半导体衬底上的感光元件对准和连接，且树脂滤色器与CMOS工艺并不兼容，大大增加了芯片封装的复杂程度，此外，采用不同颜色的树脂作为滤色器，其滤色效率取决于树脂材料本身，可控性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像传感器，可以简化工艺，提高成品率，而且具有较高的滤色效率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种图像传感器，包括多个像素区域，像素区域包括感光结构，在感光结构的垂直上方设置有滤色结构，该滤色结构包括第一介质材料和第二介质材料交替形成的周期性叠层结构，其中第一介质材料和第二介质材料的介电常数不同。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

在图像传感器结构上直接制备包括第一介质材料和第二介质材料交替形成的周期性叠层结构的滤色结构，可以简化工艺，提高成品率，而且具有较高的滤色效率。

进一步地，采用ABAB...叠层作为滤色结构，可以通过选择适当的介质材料和周期实现对不同范围入射光的滤色，使滤色结构具有较高的滤色效率，并提高入射光的传输效率以及吸收效率。

进一步地，滤色结构的表面积大于等于感光结构的表面积，可以更好地实现对入射光的滤色，提高滤色效率。

进一步地，多个周期性叠层结构的滤色结构，进一步增大了禁带宽度，更容易实现特定波长或波段入射光的需求。

进一步地，可以根据设计要求调整材料或结构参数，以满足滤色要求，适应性强。

进一步地，将滤色结构置于层间介质层中，在提供滤色的同时，进一步缩短了曝光过程中入射光在介质层中传播的光程，提高了曝光效率，使图像传感器具有更高的灵敏度。

附图说明

图1是现有技术中图像传感器的滤色器分布平面图；

图2是是现有技术中图像传感器的滤色器截面图；

图3是本发明第一实施方式中一种图像传感器的结构示意图；

图4是本发明第一实施方式中一种图像传感器的滤色结构的结构示意图；

图5是一种3T型结构的像素读出电路的结构示意图；

图6是一种4T型结构的像素读出电路的结构示意图；

图7是本发明第一实施方式中一种图像传感器的滤色结构的透射谱示意图；

图8是本发明第二实施方式中一种图像传感器的滤色结构的结构示意图；

图9是本发明第三实施方式中一种图像传感器的滤色结构的结构示意图；

图10是本发明第四实施方式中一种图像传感器的结构示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种图像传感器。图3是该图像传感器的结构示意图。