图像传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种图像传感器。
【背景技术】
[0002] 图1示出传统的前照式图像传感器的结构，如图中带箭头的虚线所示，入射光经 微透镜层会聚和滤光膜层过滤后，先穿过金属互连层104然后进入器件层100,经器件层 100中的感光器件103 (例如光电二极管）吸收后转化为电信号，并由金属互连层104形成 的电路导出。由于金属互连层104的遮挡，部分光线在金属互连层104中被反射或吸收，造 成入射光的损失，减少了感光器件103的感光量，进而影响图像传感器的成像效果。
[0003] 为此提出了背照式图像传感器，如图2所示，入射光经微透镜层会聚和滤光膜层 过滤后，直接进入器件层200从而被感光器件203吸收，因而不受金属互连层204的挡光影 响，减少了入射光的损失，增加了感光器件203的感光量，显著提高了低光照条件下的成像 效果。然而，由于通常器件层200的厚度都比较小（2-3 ym)，对一些长波长光不能充分吸 收，从而造成长波长光的感光灵敏度较低，并且该部分没有吸收的长波长光在穿透器件层 200之后又在金属互连层204中被反射回器件层200,由于工艺的限制，金属互连层204与 器件层200之间不可避免地存在间隙，反射光的方向很难控制，因此容易进入相邻像素的 感光器件203,造成相邻像素之间信号的串扰，最终造成图像锐度下降，质量变差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种图像传感器，W提高长波长光的感光灵敏度，降低相 邻像素之间的信号串扰，改善图像传感器的成像效果。
[0005] 为解决上述问题，本发明采用如下技术方案： 一种图像传感器，包括；器件层，其具有相对的第一面和第二面，入射光从第一面进入 所述器件层；位于所述器件层的第二面上的介质层，所述介质层具有高反射特性。
[0006] 优选地，所述介质层邻接所述器件层的第二面。
[0007] 优选地，所述介质层包括具有不同折射率且交替叠置的第一介质层和第二介质 层，其中每一介质层的厚度等于入射光在该介质层中的波长的（2j+l)/4倍，j=0，l，2…。
[0008] 优选地，所述第一介质层的折射率大于所述第二介质层的折射率，所述第一介质 层的层数比所述第二介质层的层数多1层。
[0009] 优选地，所述第一介质层为氮化娃层，所述第二介质层为氧化娃层。
[0010] 优选地，所述第一介质层为氮氧化娃层，所述第二介质层为氧化娃层。
[0011] 优选地，所述第一介质层和所述第二介质层的总层数为奇数层。
[0012] 优选地，所述介质层的反射率至少为90%。
[0013] 优选地，所述图像传感器还包括位于所述器件层的第二面上的金属互连层。
[0014] 优选地，所述图像传感器还包括位于所述器件层的第一面上的金属互连层。
[0015] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点： 本发明的图像传感器，通过具有高反射特性的介质层将从器件层透射出来的光反射回 到器件层，使其再次被感光器件吸收，从而提高了长波长光的吸收效率和感光灵敏度，该对 希望充分利用长波长光进行图像采集的大像素监控装置尤其有利，同时降低了透射光线被 反射到其他像素的机会，从而降低了相邻像素之间的信号串扰，改善了图像传感器的成像 效果。
[0016]
【附图说明】
[0017] 通过说明书附图W及随后与说明书附图一起用于说明本发明某些原理的具体实 施方式，本发明所具有的其它特征和优点将变得清楚或得W更为具体地阐明。其中： 图1为现有技术的前照式图像传感器的结构示意图； 图2为现有技术的背照式图像传感器的结构示意图； 图3为本发明第一实施例的图像传感器的结构示意图； 图4为本发明第一实施例的图像传感器中介质层的结构示意图； 图5为本发明第一实施例的图像传感器中介质层的总层数与反射率的关系曲线图； 图6为本发明第二实施例的图像传感器的结构示意图； 图7为本发明第H实施例的图像传感器的结构示意图； 图8为本发明第四实施例的图像传感器的结构示意图。
[0018]
【具体实施方式】
[0019] 为解决上述技术问题，本发明提供一种图像传感器，通过具有高反射特性的介质 层将从器件层透射出来的光反射回到器件层，使其再次被感光器件吸收，从而提高了长波 长光的吸收效率和感光灵敏度，该对希望充分利用长波长光进行图像采集的大像素监控装 置尤其有利，同时降低了透射光线被反射到其他像素的机会，从而降低了相邻像素之间的 信号串扰，改善了图像传感器的成像效果。
[0020] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0021] 图3示出根据本发明第一实施例的图像传感器。本实施例的图像传感器为背照式 图像传感器，其包括器件层300,该器件层300中形成有多个感光器件303,图中示出H个感 光器件303。器件层300具有相对的第一面301和第二面302,入射光从第一面301进入器 件层300,金属互连层304位于器件层300的第二面302上。
[0022] 与现有背照式图像传感器不同的是，本实施例的背照式图像传感器还包括位于器 件层300的第二面302上的介质层305,介质层305覆盖器件层300的整个第二面302。由 于介质层305具有高反射特性，可W将从器件层300透射出来的光反射回到器件层300,使 其再次被感光器件303吸收，从而提高了长波长光的吸收效率和感光灵敏度，该对希望充 分利用长波长光进行图像采集的大像素监控装置尤其有利，同时降低了透射光线被反射到 其他像素的机会，从而降低了相邻像素之间的信号串扰，改善了图像传感器的成像效果。
[0023] 本实施例的背照式图像传感器的制造方法，至少包括如下步骤： 在器件层(器件晶圆）300中形成感光器件303 ; 在器件层300的第二面302上形成具有高反射特性的介质层305,介质层305覆盖器件 层300的整个第二面302 ; 在介质层305上形成金属互连层304 ; 从器件层300的第二面302与支承晶圆306键合； 从器件层300的第一面301减薄； 在器件层300的第一面301上形成滤光膜层和微透镜层。
[0024] 优选地，介质层305邻接器件层300的第二面302设置。例如，在器件层300中形 成感光器件303之后，直接在器件300的第二面302上沉积形成具有高反射特性的介质层 305,使得透过某一感光器件303 (例如图3中最右侧的感光器件303)的光线立刻被介质层 305反射回到该感光器件303中，降低了透射光线被反射到其他像素的机会。
[00巧]优选地，介质层305的结构如图4所示，其包括具有不同折射率且交替叠置的第一 介质层A和第二介质层B，例如交替叠置的氮化娃层和氧化娃层，或者交替叠置的氮氧化娃 层和氧化娃层，它们都可W使用CVD (化学气相沉积）的方式交替沉积形成。其中每一介质 层的厚度化等于入射光在该介质层中的波长的（2j+l)/4倍，j=0, 1，2…。根据光的折射特 性，该样一组全介质多层膜能够实现很高的反射率，W便将从器件层透射出来的大部分光 反射回到器件层。
[0026] W第一介质层A为氮化娃层，第二介质层B为氧化娃层，入射光为绿光为例，绿光 在氮化娃层中的折射率为％=2. 0,在氧化娃层中的折射率为ne=l. 46,通过仿真计算得到介 质层的总层数与反射率的关系如表1和图5所示。其中，当总层数为奇数层时，反射率较高 的氮化娃层的层数比反射率较低的氧化娃层的层数多1层。由表1和图5的数据可知，总 层数为奇数层时的反射率明显高于总层数为相近的偶数层时的反射率。特别是，当总层数 为13层W上的奇数层时，介质层的反射率至少为90% W上。
[0027] 表1
【主权项】
1. 一种图像传感器，其特征在于，包括： 器件层，其具有相对的第一面和第二面，入射光从第一面进入所述器件层； 位于所述器件层的第二面上的介质层，所述介质层具有高反射特性。
2. 如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述介质层邻接所述器件层的第二 面。
3. 如权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述介质层包括具有不同折射率 且交替叠置的第一介质层和第二介质层，其中每一介质层的厚度等于入射光在该介质层中 的波长的（2j+l)/4倍，j=0, 1，2…。
4. 如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述第一介质层的折射率大于所述 第二介质层的折射率，所述第一介质层的层数比所述第二介质层的层数多1层。
5. 如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述第一介质层为氮化娃层，所述第 二介质层为氧化娃层。
6. 如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述第一介质层为氮氧化娃层，所述 第二介质层为氧化娃层。
7. 如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述第一介质层和所述第二介质层 的总层数为奇数层。
8. 如权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述介质层的反射率至少为 90〇/〇。
9. 如权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，还包括位于所述器件层的第二面 上的金属互连层。
10. 如权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，还包括位于所述器件层的第一 面上的金属互连层。
【专利摘要】本发明提供一种图像传感器，包括：器件层，其具有相对的第一面和第二面，入射光从第一面进入所述器件层；位于所述器件层的第二面上的介质层，所述介质层具有高反射特性。本发明的图像传感器，通过具有高反射特性的介质层将从器件层透射出来的光反射回到器件层，使其再次被感光器件吸收，从而提高了长波长光的吸收效率和感光灵敏度，这对希望充分利用长波长光进行图像采集的大像素监控装置尤其有利，同时降低了透射光线被反射到其他像素的机会，从而降低了相邻像素之间的信号串扰，改善了图像传感器的成像效果。
【IPC分类】H01L27-146
【公开号】CN104637969
【申请号】CN201510081042
【发明人】李 杰
【申请人】格科微电子（上海）有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月15日