专利名称：一种cmos图像传感器的感光通道的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种CMOS图像传感器的感光通道，属于图像传感器技术领域。
背景技术：
现代图像传感器的广泛应用驱使CMOS图像传感器向越来越小的尺寸发展。随着像素尺寸的缩小，与之密切相关的感光二极管电容、灵敏度、量子效率等参数面临着严峻的挑战。因此，使得光能够更加有效的被感光二极管吸收的方法或者设备成为为小尺寸像素成像质量的关键因素之一。CMOS图像传感器的感光部分(以三层金属的像素结构为例)如图I所示，在P型外延层101上通过光刻、离子注入、腐蚀和扩散等传统的集成电路制造工艺形成光电二极管102，光电二极管之间用浅沟槽绝缘(STI) 100结构隔离。通过溅射工艺在光电二极管102上面形成控制信号的金属线。通过化学气相淀积(CVD)工艺形成介质层作为金属与金属， 金属与娃表面的隔离层。光电二极管102表面自下而上的介质层是第一 ILD-Si3N4 103a,第二 ILD-SiO2 103b，第一頂D105，第二頂D107，第三頂D109a和钝化层-Si3N4 109b，其中10%有两个作用，一是保护表面，二是作为后文中提到的彩色滤光片阵列Illa和Illb的平坦层。在介质层间分布着控制光电二极管102正常工作的金属线第一 metall06,第二metall08,第三metalllO,其中第一 metall06通过接触孔104与P型外延层101上形成的器件相连接。图像传感器另外一个重要的组成部分是彩色滤光片阵列(color filterarray) Illa 和 111b,在 color filter array 上面是微透镜(micro lens) 112。彩色滤光片阵列(color filter array) Illa和Illb将micro_lensll2聚集的白色光过滤成彩色图片所需的红、绿、蓝三种基本单色光。传统的感光通道，介质ILD-SiO2 103b，第一頂D105，第二頂D107，第三頂D109a的材料均为SiO2，其折射率约为I. 45，ILD-Si3N4 103a和钝化层-Si3N4 109b的材料为Si3N4,其折射率约为2. 0，当入射光到达折射率较大的光密介质Si3N4 109b与折射率较小的光疏介质SiO2 109a的界面时，入射光会在此界面上发生较大的反射，部分入射光会发生全反射，因此降低了光电二极管的灵敏度和量子效率。另一方面，进入介质层的部分入射光将通过metal表面的反射进入相邻的光电二极管，从而导致光学串扰的发生。
发明内容本实用新型提供了一种CMOS图像传感器中的感光通道，能够有效的将入射光引导至光电二极管的表面，从而改善了光电二极管的灵敏度和量子效率，同时该结构感光通道和平坦层抑制了入射光在通道外的介质中发生折射，从而有效的屏蔽了光的串扰。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种CMOS图像传感器的感光通道，包括第一高折射率材料和第二高折射率材料，所述第一高折射率材料和第二高折射率材料依次设置在所述CMOS图像传感器的光电二极管与彩色滤光片阵列之间。[0008]由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型能够有效的将入射光引导至光电二极管的表面，从而改善了光电二极管的灵敏度和量子效率，同时该结构感光通道和平坦层抑制了入射光在通道外的介质中发生折射，从而有效的屏蔽了光的串扰。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图I为现有技术中的CMOS图像传感器感光结构示意图；图2为本实用新型具体实施方式
提供的CMOS图像传感器的感光通道的结构示意图；图3为本实用新型具体实施方式
提供的CMOS图像传感器的感光通道中入射光光路不意图；图4-图6为本实用新型实施方式提供的CMOS图像传感器感光通道的制造分步骤成型示意图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。本具体实施方式
提供了一种CMOS图像传感器的感光通道，如图2至图6所示，包括第一高折射率材料201a和第二高折射率材料201b，第一高折射率材料201a和第二高折射率材料201b依次设置在CMOS图像传感器的光电二极管102与彩色滤光片阵列111之间。具体的，本具体实施方式
提供了一种新型的CMOS图像传感器感光通道，如图2所示，该感光通道的结构是在传统感光通道的基础上采用第一高折射率材料201a取代传统感光通道低折射率材料，即光电二极管102表面的金属介质层(如图I中的103a、103b、105、107和109a)，同时感光通道该结构采用第二高折射率材料201b取代传统的平坦层材料(如图I中的109b)。第二高折射率材料201b的折射率大于彩色滤光片阵列111的折射率(彩色滤光片阵列的折射率约为I. 57)，当入射光到达第二高折射率材料201b与彩色滤光片阵列111的界面时，入射光发生折射进入第一高折射率材料201a和第二高折射率材料201b。如图3所示，301a和301b是入射至第一高折射率材料201a侧壁的两束不同角度的入射光，301c是入射至第二高折射率材料201b下表面的入射光，302a和302b分别是301c和301a(或301b)的界面法线。本具体实施方式
提供的CMOS图像传感器中的P型衬底材料101、浅沟槽绝缘100、接触孔104、第一 metall06，第二 metall08，第三metalllO和微透镜112与图I中现有的CMOS图像传感器相同，且图3至图6中的第一 ILD-Si3N4 103a，第二 ILD-SiO2 103b，第一MD105，第二頂D107，第三頂D109a和钝化层-Si3N4 109b均与图I中相同，故在此不再敷述。用第一高折射率材料201a填充的感光通道的形状呈上宽下窄的倒梯形，第一高折射率材料201a上部宽度不大于第一高折射率材料201a所位于的像素的微透镜和彩色滤光片的宽度，第一高折射率材料201a下部宽度不大于第一高折射率材料201a所位于的像素的光电二极管透光部分的宽度。感光通道的上部与平坦层连接，平坦层材料与感光通道的填充材料相同，第一高折射率材料和第二高折射率材料的折射率高于下部介质的折射率和与感光通道上部连接的彩色滤光片的折射率。感光通道的下部与光电二极管的透光部分相连接。这种倒梯形形状符合上部连接的微透镜、彩色滤光片和平坦层透光面积较大，下部光电二极管透光面积较小的形状，能够减少对高折射率材料的使用。第一高折射率材料201a的折射率高于介质层(如图I中的103a、103b、105、107和109a)的折射率，当第一入射光301a和第二入射光301b到达第一高折射率材料201a与介质层的界面时发生全反射，经反射后的入射光将最终被引导至光电二极管102的表面。当第三入射光301c到达第二高折射率材料201b和第三MD109a的界面时，第二高折射率材料201b的折射率大于第三IMD109a的折射率，第三入射光301c发生全反射，反射后光线到达第二高折射率材料201b 和彩色滤光片阵列111的界面，因第二高折射率材料201b的折射率大于彩色滤光片阵列111的折射率，第三入射光301c再次发生全反射进入感光通道的第一高折射率材料201a，最终经第一高折射率材料201a引导至光电二极管102的表面。采用具体实施方式
提供的技术方案，本实用新型的感光通道包括了改进的平坦层和介质层中的结构，在介质层的感光通道中，通过使用高折射率的材料，将通过微透镜、彩色滤光片和平坦层入射到感光通道中的光线，在感光通道中形成全反射，并有效的将入射光引导至光电二极管的表面，从而改善了光电二极管的灵敏度和量子效率，同时该结构感光通道抑制了入射光在通道外的介质中发生折射，并且感光通道外的光线无法进入到感光通道内部，从而有效的屏蔽了 CMOS图像传感器内部光的串扰。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种CMOS图像传感器的感光通道，包括第一高折射率材料和第二高折射率材料，其特征在于，所述第一高折射率材料和第二高折射率材料依次设置在所述CMOS图像传感器的光电二极管与彩色滤光片阵列之间。
2.根据权利要求I所述的CMOS图像传感器的感光通道，其特征在于，所述第一高折射率材料的形状为上宽下窄的倒梯形，所述第一高折射率材料的上部宽度不大于所述第一高折射率材料位于的像素的微透镜和彩色滤光片的宽度，所述第一高折射率材料的下部宽度不大于所述第一高折射率材料位于的像素的光电二极管透光部分的宽度。
3.根据权利要求I所述的CMOS图像传感器的感光通道，其特征在于，所述第一高折射率材料的折射率高于所述CMOS图像传感器的介质层的折射率。
4.根据权利要求I所述的CMOS图像传感器的感光通道，其特征在于，所述感光通道的上部与所述CMOS图像传感器的平坦层连接，所述平坦层材料与所述感光通道的填充材料相同，所述第一高折射率材料和第二高折射率材料的折射率高于下部介质的折射率和与所述感光通道上部连接的彩色滤光片的折射率。
专利摘要本实用新型提供了一种CMOS图像传感器的感光通道，包括第一高折射率材料和第二高折射率材料，所述第一高折射率材料和第二高折射率材料依次设置在所述CMOS图像传感器的光电二极管与彩色滤光片阵列之间。本实用新型能够有效的将入射光引导至光电二极管的表面，从而改善了光电二极管的灵敏度和量子效率，同时该结构感光通道和平坦层抑制了入射光在通道外的介质中发生折射，从而有效的屏蔽了光的串扰。
文档编号H01L27/146GK202712190SQ20122006413
公开日2013年1月30日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者陈多金, 赵文霖, 旷章曲 申请人:北京思比科微电子技术股份有限公司