[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

一种图像传感器及其形成方法，所述图像传感器包括：半导体衬底；多个像素器件，位于所述半导体衬底内；多个具有不同滤光颜色的滤光器，设置于所述半导体衬底的表面；其中，每个滤光器与位于其下的像素器件之间设置有光吸收薄膜，且具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率，所述滤光颜色的光线波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低。本发明方案有助于产生足够的光电子，提高所述图像传感器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以CMOS图像传感器(CMOS Image Sensors，简称CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。

以后照式(Back-side Illumination，简称BSI)CIS为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件以及金属互连结构，然后采用承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合，进而对半导体衬底的背部进行减薄，进而在半导体衬底的背面形成CIS的后续工艺，例如在所述像素器件的半导体衬底背面形成介质层，进而在介质层的表面形成滤光器(Color Filter)矩阵等。

其中，滤光器矩阵通常包括多个最小重复单元，以拜耳(Bayer)滤光器阵列为例，所述最小重复单元中通常包括绿色滤光器、红色滤光器以及蓝色滤光器。具体而言，红色光线的波长大于绿色光线的波长，绿色光线的波长大于蓝色光线的波长。

然而，在现有技术中，红光和绿光的波长更长，导致在红光和绿光穿过光电二极管的过程中，光吸收更少，难以产生足够的光电子，致使灵敏度更低，甚至发生光线通过折射和反射进入相邻的光电二极管造成光学串扰的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，有助于产生足够的光电子，提高所述图像传感器的灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；多个像素器件，位于所述半导体衬底内；多个具有不同滤光颜色的滤光器，设置于所述半导体衬底的表面；其中，每个滤光器与位于其下的像素器件之间设置有光吸收薄膜，且具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率，所述滤光颜色的光线波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低。

可选的，所述多个具有不同滤光颜色的滤光器包括绿色滤光器、红色滤光器以及蓝色滤光器，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的材料相同，且所述红色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度大于所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度，所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度大于所述蓝色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度。

可选的，所述多个具有不同滤光颜色的滤光器包括绿色滤光器、红色滤光器以及蓝色滤光器，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的厚度相同，且所述红色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度小于所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度，所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度小于所述蓝色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度。

可选的，所述光吸收薄膜的材料选自：SiGe、GaAs、PbS、PbSe、PbTe、GaSb以及InN。

可选的，所述的图像传感器还包括：填充层，所述填充层覆盖所述光吸收薄膜的一部分，并暴露出至少一种滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜；其中，所述填充层的表面与所述半导体衬底的表面齐平。

可选的，所述填充层的材料选自：氧化硅、氮化硅、无定形碳以及无定形硅。