Cmos感光元件及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图形传感器制备领域，具体涉及一种CMOS感光元件的设计和制备方 法。
【背景技术】
[0002] CMOS图像传感器属于光电元器件，CMOS图像传感器由于其制造工艺和现有集成 电路制造工艺兼容，同时其性能比原有的电荷耦合器件（CXD)图像传感器有很多优点，而 逐渐成为图像传感器的主流。CMOS图像传感器可以将驱动电路和像素集成在一起，简化了 硬件设计，同时也降低了系统的功耗。CMOS图像传感器由于在采集光信号的同时就可以取 出电信号，还能实时处理图像信息，速度比C⑶图像传感器快，同时CMOS图像传感器还具 有价格便宜，带宽较大，防模糊，访问的灵活性和较大的填充系数的优点而得到了大量的使 用，广泛应用于工业自动控制和消费电子等多种产品中，如监视器，视频通讯，玩具等。鉴于 CMOS图像传感器的诸多优点，现在CIS的研究和发展是要利用其系统集成的优点来实现多 功能和智能化；利用其具有访问灵活的优点，可以通过只读出感光面上感兴趣的小区域来 实现高的帧速率CMOS ;同时CMOS图像传感器宽动态范围，高分辨率和低噪声技术也在不断 发展。
[0003] 日本Canon公司于2013年公开了一种基于谐振原理的提升特定波长感光效率的 CMOS感光元件（日本公开专利号No. 2013-93553)，其原理为通过在层（photo diode，光 电二极管，简称ro层）上部构建横向光栅结构，对于特定波长的光线起到谐振效果，从而使 得光线在ro层停留更长的时间，从而提升其感光效率。然而该结构，对于特定波长更高的 感光效率的提升仍然有限。
[0004] 中国专利（CN 102664185A)公开了一种CMOS图像传感器及其制作方法，通过形成 于感光器件表面的、或形成于介质层中的、或形成于金属布线层中的纳米金属颗粒层，利用 纳米金属颗粒层的表面等离子体激元，增强位于其下的感光器件对光的吸收效率；通过控 制表面金属颗粒层的纳米金属颗粒的大小，增强对于特定波长光的吸收。本发明不仅增强 了 CMOS图像传感器原本可吸收波段光的吸收效率，而且有效地提高了该图像传感器对波 长在500~1000 nm之间的较长波长光的吸收效率。该专利是通过纳米金属颗粒层来增强 针对特定波长的光线吸收效率，但是该发明对光线的吸收效率有限，而且制作实现难度也 较大。
[0005] 因此如何在不影响对其他光线的前提下，进一步提高CMOS感光元件对波长较长 的光线的感光率，并有效控制生产成本，一直为本领域技术人员孜孜不倦所研究的技术方 向。
【发明内容】
[0006] 一种CMOS感光元件，其中，所述CMOS感光元件包括一衬底，所述衬底中设置有ro 层，位于该衬底顶部设置有一 ILD层，位于所述ILD层中设置有第一反射镜，位于所述衬底 的下表面设置有第二反射镜；
[0007] 在所述第一反射镜和第二反射镜之间形成法布里-珀罗谐振腔（Fabry-Perot cavity，简称FP腔），以提高所述CMOS感光元件对特定光波的感光效率。
[0008] 上述的CMOS感光元件，其中，所述第一反射镜和第二反射镜均为布拉格反射镜。
[0009] 上述的CMOS感光元件，其中，所述第一反射镜自下而上依次包括有若干层间隔设 置的第一反射层和第二反射层；
[0010] 所述第二反射镜自下而上依次包括有若干层间隔设置的所述第二反射层和所述 第一反射层。
[0011] 上述的CMOS感光兀件，其中，所述第一反射层为SiO2，所述第二反射层为SiN。
[0012] 上述的CMOS感光元件，其中，所述特定光波为红光光波。
[0013] 上述的CMOS感光元件，其中，所述CMOS感光元件还设置有微透镜（U-Iens)。
[0014] -种CMOS感光元件的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0015] 提供一衬底，并在所述衬底中制备ro层；
[0016] 在所述衬底之上沉积一层ILD层；
[0017] 在所述ILD层的上表面制备第一反射镜；
[0018] 在所述第一反射镜的上表面沉积一层氧化物后进行接触孔制备工艺，并完成后段 制程后作为器件片；
[0019] 提供一空白晶圆，并在所述空白晶圆的上表面制备第二反射镜，作为支撑片；
[0020] 对所述器件片背面进行减薄，并将所述器件片的背面和所述支撑片的正面键合；
[0021] 其中，所述第一反射镜和第二反射镜之间形成法布里-珀罗腔，从而提高所述 CMOS感光元件对特定光波的感光效率。
[0022] 上述的方法，其中，所述第一反射镜和第二反射镜均为布拉格反射镜。
[0023] 上述的方法，其中，制备所述第一反射镜的步骤如下：
[0024] 沉积第一反射层覆盖在所述ILD层的上表面，继续沉积第二反射层覆盖在所述第 一反射层的上表面，之后进行反复多次沉积所述第一反射层和所述第二反射层，形成所述 第一反射镜；以及
[0025] 制备所述第二反射镜的步骤如下：
[0026] 沉积所述第二反射层覆盖在所述空白晶圆层的上表面，继续沉积所述第一反射层 覆盖在所述第二反射层的上表面，之后进行反复多次沉积所述第二反射层和所述第一反射 层，形成所述第二反射镜。
[0027] 上述的方法，其中，所述第一反射层为SiO2，所述第二反射层为SiN。
[0028] 上述的方法，其中，所述特定光波为红光光波。
[0029] 本发明提供了一种CMOS感光元件，通过在传统的CMOS感光元件的ILD层中和硅 基底中的F 1D层下方，分别引入周期相等、且结构相反的bragg reflector(布拉格反射镜） 结构，从而形成所谓的法布里-珀罗谐振腔，以限定红光波段的光束滞留在ro层以提高 CMOS感光元件对于红光波段的感光效率，对于不在FP腔控制范围内的其他波长的光束的 感光效率，则受新添加的反射镜的影响较小。
【附图说明】
[0030] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外 形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例 绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0031] 图1为本发明提供的一种CMOS感光元件的结构图；
[0032] 图2为本发明所提供的第一反射镜的示意图；
[0033] 图3为本发明所提供的第二反射镜的示意图；
[0034] 图4为本发明提供的一种CMOS感光元件的流程图。
【具体实施方式】
[0035] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以 实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。
[0036] 应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的 实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给 本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终 相同附图标记表示相同的元件。
[0037] 应当明白，当元件或层被称为"在...上"、"与...相邻"、"连接到"或"耦合到"其 它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层， 或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为"直接在...上"、"与...直接相邻"、 "直接连接到"或"直接耦合到"其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管 可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区