[发明专利]一种高灵敏度图像传感器像素结构及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，尤其涉及一种高灵敏度图像传感器像素结构及制作方法。

背景技术

CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器被广泛地应用于数码相机、移动手机、儿童玩具、医疗器械、汽车电子、安防及其航空航天等诸多领域。CMOS图像传感器的广泛应用驱使其尺寸向越来越小的方向发展。然而随着像素(Pixel)尺寸的缩小,光线吸收效率的降低使得感光二极管(Photodiode)的灵敏度(Sensitivity)下降，导致图像质量很大程度的恶化，因此提高CMOS图像传感器，尤其是小尺寸(pixel尺寸小于1.4um)图像传感器的感光灵敏度成为现有CMOS图像传感器结构和制造技术的难点之一。

现有CMOS图像传感器，如图1所示，包括硅基底100，相邻的三个感光器件1021～1023，浅槽隔离槽101，正面的金属互连线104～106，正面金属互连线介质层103，平坦层107，正面彩色滤光片1081～1083，正面微透镜1091～1093，同时图1给出了一束入射光线110，当入射光110经过微透镜1091汇聚，依次穿过彩色滤光片1081、平坦层107和正面介质层103到达感光器件1021。图1所示现有图像传感器所存在的不足之处有两点，一是现有图像传感器介质层103相对较厚，当入射光110经过介质层103时会有损失，103越厚，入射光损失越严重。第二点不足之处是对于波长较长的入射光，如红色光会穿过感光二极管1021而造成入射光吸收率下降。现有图像传感器以上两点不足均会导致感光二极管的灵敏度下降而造成图像质量恶化。因此，提高入射光的吸收率对高性能图像传感器，尤其是对小尺寸(pixel尺寸小于1.4um)图像传感器的尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高入射光吸收率和感光灵敏度的高灵敏度图像传感器像素结构及制作方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高灵敏度图像传感器像素结构，包括硅基底，所述硅基底中设有多个感光器件，相邻的感光器件之间设有浅槽隔离槽，所述多个感光器件的上方和下方分别设有正面平坦层和背面平坦层，所述正面平坦层的上面形成正面介质浅槽，所述背面平坦层的下面依次形成背面窄槽和背面宽槽，所述背面窄槽中设有多个背面微透镜，每个背面微透镜对应一个感光器件。

本发明的上述的高灵敏度图像传感器像素结构的制作方法，所述感光器件上面形成正面介质浅槽的方法包括步骤：

A.旋涂光刻胶；

B.曝光并显影，去除像素阵列区域上面的光刻胶；

C.进一步的，采用刻蚀工艺去除像素阵列上面无光刻胶区域的部分介质层，形成正面介质浅槽；

D.清洗光刻胶，将所有光刻胶去除；

E.在减薄介质层上面制作平坦层；

F.在平坦层上制作彩色滤光片；

G.在滤光片上面制作微透镜。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高灵敏度图像传感器像素结构及制作方法，由于感光器件上面的正面介质浅槽缩短了入射光到达感光器件的距离，因此入射光的吸收效率得以提高；同时，由于感光器件下面的背面微透镜得存在，当长波入射光穿过感光器件后被背面微透镜进一步汇聚返回至感光器件从而提高了入射光的吸收效率，因此，本发明提供的图像传感器像素结构有效的提高了入射光的吸收效率，从而改善了图像传感器的灵敏度和图像性能。

附图说明

图1为现有技术中的图像传感器像素结构示意图。

图2为本发明实施例提供的高灵敏度图像传感器像素结构的示意图。

图3～图13为本发明实施例二中高灵敏度图像传感器像素结构制作方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的高灵敏度图像传感器像素结构，其较佳的具体实施方式是：

包括硅基底，所述硅基底中设有多个感光器件，相邻的感光器件之间设有浅槽隔离槽，所述多个感光器件的上方和下方分别设有正面平坦层和背面平坦层，所述正面平坦层的上面形成正面介质浅槽，所述背面平坦层的下面依次形成背面窄槽和背面宽槽，所述背面窄槽中设有多个背面微透镜，每个背面微透镜对应一个感光器件。

所述正面介质浅槽的深度为1～2um，所述背面宽槽的深度为100～300um，所述背面窄槽的深度为20～50um。

所述背面窄槽位于所述背面宽槽内，所述背面窄槽边缘距离所述背面宽槽的边缘2～5um。