[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

本公开涉及图像传感器及其制造方法。图像传感器包括：衬底，包括感光单元阵列；在衬底之上的滤色器层，包括滤色器阵列和将滤色器阵列中的滤色器分隔开的滤色器隔离CFI结构，其中滤色器阵列包括在感光单元阵列中的多个感光单元上方对应地设置的多个滤色器；在相邻滤色器之间，在平行于衬底的方向上，CFI结构包括两个或更多个第一隔离部件以及一个或多个第二隔离部件，其中每个第二隔离部件布置在两个第一隔离部件之间；以及其中两个或更多个第一隔离部件中的各第一隔离部件的折射率小于滤色器阵列中的各滤色器的折射率，并且一个或多个第二隔离部件中的各第二隔离部件被配置为能够吸收入射到其中的光。

技术领域

本公开一般涉及半导体技术领域，更具体地，涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术

许多现代电子设备涉及使用图像传感器的电子装置，例如，单反相机、普通数码相机、摄像机、手机、汽车电子等等。可由互补金属氧化物半导体(CMOS)技术或电荷耦合装置(CCD)技术来制造常规的图像传感器。典型的图像传感器的操作如下：光入射在微透镜上，然后由微透镜聚焦，之后通过滤光器从而集中到下方的感光单元上。感光单元将光转换为与入射光的强度成比例的电信号。在图像传感器中，感光单元中电信号被耦合到放大及读出电路(例如CMOS晶体管)以基于感光单元中所捕获的光来产生图像。

然而，随着图像传感器中的像素单元减小，每个像素单元吸收的光量减少。因此，存在使入射到每个像素单元的光量增加的需求。此外，光可能被相邻的或邻近的感光单元检测到，这使得因为不恰当的感光单元检测到光而会导致串扰。串扰可能降低图像传感器的性能、增加噪声以及减少图像传感器产生的信号。因此，本领域中一直存在对具有增大的光收集和减小的串扰的图像传感器的需求。

发明内容

本公开的实施例的目的之一是提供一种新型的图像传感器及其制造方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种图像传感器，其包括：衬底，包括感光单元阵列；在所述衬底之上的滤色器层，所述滤色器层包括滤色器阵列，其中所述滤色器阵列包括在所述感光单元阵列中的多个感光单元上方对应地设置的多个滤色器，所述滤色器层还包括在所述衬底之上的将所述滤色器阵列中的多个滤色器分隔开的滤色器隔离CFI结构；在所述多个滤色器中的相邻滤色器之间，在平行于所述衬底的方向上，所述CFI结构包括两个或更多个第一隔离部件以及一个或多个第二隔离部件，其中所述一个或多个第二隔离部件中的每个第二隔离部件布置在所述两个或更多个第一隔离部件中的两个第一隔离部件之间；以及其中所述两个或更多个第一隔离部件中的各第一隔离部件的折射率小于所述滤色器阵列中的各滤色器的折射率，并且所述一个或多个第二隔离部件中的各第二隔离部件被配置为能够吸收入射到其中的光。

根据本公开的另一方面，提供了一种制造图像传感器的方法，其包括：提供衬底，其包括感光单元阵列；在所述衬底之上形成第一层；去除与所述感光单元阵列中的多个感光单元对应的所述第一层以形成多个第一开口，并保留所述多个第一开口中的第一开口之间的所述第一层以形成多个第一栅格；在所述第一层上形成第一材料层，所述第一材料层至少覆盖所述多个第一开口中的每个第一开口的侧壁；去除所述第一材料层的一部分并保留所述多个第一开口中的每个第一开口的侧壁上的第一材料层，从而形成多个第一隔离部件；在侧壁被第一隔离部件覆盖的每个第一开口中形成滤色器，其中各滤色器的折射率大于与其邻接的各第一隔离部件的折射率；去除所述多个第一栅格以形成多个第二开口；在所述多个第二开口中的每个第二开口中形成第二隔离部件，其中各第二隔离部件被配置为能够吸收入射到其中的光；以及其中在相邻滤色器之间，在平行于所述衬底的方向上，由两个第一隔离部件以及其间的第二隔离部件形成滤色器隔离CFI结构。