专利名称：一种cmos图像传感器结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种CMOS图像传感器像素结构，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了小尺寸像素成像质量的关键因素之一。传统的CMOS图像传感器(以三层金属的像素结构为例)如图I所示，在P型衬底材料100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102之间用浅沟槽绝缘(STI)IOl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，金属与娃的隔离层。光电二极管102表面自下而上的介质层是第一 ILD-Si3N4103a、第二 ILD-SiO2 103b、第一 MD105、第二 MD107、第三 IMD109a 和钝化层-Si3N4 109b,其中钝化层-Si3N4 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100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 fi Iterarray) 11 Ia和11 Ib,其作用是将入射光分解成红、绿、蓝三种基本单色光,在colorfilter array 上面是微透镜(micro lens) 112。传统的图像传感器的入射光在折射率较大的光密介质Si3N4 109b和折射率较小的光疏介质SiO2 109a的界面时，入射光将发生全反射(Color filter材料的折射率约为
I.5，介质材料SiO2折射率约为I. 45，Si3N4折射率约为2. 0)，从而影响了入射光的利用率。其次，传统图像传感器从微透镜(micro lens) 112底部到光电二极管102的上表面总的介质厚度约在2微米以上，如此长的光路通道不利于入射光有效的到达像素表面，并且传统的图像传感器结构无法避免入射光到达金属表面或侧面，如图I中的入射光103经金属反射最终到达相邻的光电二极管102表面引起串扰。另外，介质层(ILD-SiO2 103b，第一MD105，第二 MD107和第三MD109a)虽然都是SiO2材料，但是在实际的集成电路工艺制程中，介质层的淀积常常采用不同的化学气相淀积(CVD)设备和方法来完成，如等离子体化学气相淀积(PECVD)、低温气相化学淀积(LPCVD)等，因此介质层实际是一种特殊的复合层，层内的折射率存在微小的差异，当入射光经过复合层时会发生不同程度的反射。
发明内容本实用新型提供了一种新型CMOS图像传感器结构，该结构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；该结构感光通道和平坦层有效的抑制了入射光在通道外的介质中发生折射，从而屏蔽了光的串扰；该结构图像传感器将CFA材料替代传统结构的介质材料避免了入射光因介质折射率差异造成的反射。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的—种CMOS图像传感器结构，包括高反射率薄膜、两层金属连线和彩色滤光片阵列，用于屏蔽入射光的高反射率薄膜设置在两层金属连线的四周和顶部，所述彩色滤光片阵列设置在所述CMOS图像传感器结构的感光通道中。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；该结构感光通道和平坦层有效的抑制了入射光在通道外的介质中发生折射，从而屏蔽了光的串扰；该结构图像传感器将CFA材料替代传统结构的介质材料避免了入射光因介质折射率差异造成的反射。该结构图像传感器采用减薄的金属连线和介质层，有效的缩短了入射光到达像素表面 的距离。
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。
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所示，包括高反射率薄膜207、两层金属连线204和彩色滤光片阵列208，用于屏蔽入射光的高反射率薄膜207设置在两层金属连线204的四周和顶部，彩色滤光片阵列208设置在CMOS图像传感器结构的感光通道中。其中，金属连线和CMOS图像传感器内部对应位置的介质层减薄I μ m-2 μ m。具体的，本具体实施方式
提出的新型的CMOS图像传感器结构是在传统的CMOS图像传感器的基础上采用两层金属连线204，且金属连线204及介质层均进行减薄以缩短入射光到达光电二极管102表面的距离。金属连线204四周和顶部淀积一层高反射率薄膜207以屏蔽入射光因金属层反射引起的串扰。光电二极管102表面淀积有一层高折射率薄膜201作为防反射层，其中的高折射率薄膜采用Si3N4,防反射层上面分布着彩色滤光片阵列208，将彩色滤光片阵列208置于光电二极管102表面，一方面避免了入射光在不同介质中发生反射，同时也简化了工艺。结合图3入射光示意图进一步说明本具体实施方式
提供的CMOS图像传感器的结构，第一入射光301和第二入射光302是两束不同位置的入射光,第一入射光301以一定的倾斜角度经过彩色滤光片阵列208入射到高反射率薄膜207的表面，高反射率薄膜207具有高的反射从而使第一入射光301发生反射，反射后的光线到达彩色滤光片阵列208和防反射薄膜Si3N4 201界面，界面材料Si3N4的折射率(约为2. O)高于彩色滤光片阵列208的折射率(约为I. 5)，因此光线在此界面发生折射后到达光电二极管102的表面。第二入射光302以一定的角度照射到金属层上方的高反射率薄膜207上面，高反射系数的薄膜207使第二入射光302发生反射，从而抑制了入射光到达金属表面和侧面。本具体实施方式
提供的CMOS图像传感器中的P型衬底材料100、浅沟槽绝缘101、接触孔202和微透镜209与图I中现有的CMOS图像传感器相同，故在此不再敷述。 采用具体实施方式
提供的技术方案，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；该结构感光通道和平坦层有效的抑制了入射光在通道外的介质中发生折射，从而屏蔽了光的串扰；该结构图像传感器将CFA材料替代传统结构的介质材料避免了入射光因介质折射率差异造成的反射。该结构图像传感器采用减薄的金属连线和介质层，有效的缩短了入射光到达像素表面的距离。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图像传感器结构，包括高反射率薄膜、两层金属连线和彩色滤光片阵列，其特征在于，用于屏蔽入射光的高反射率薄膜设置在两层金属连线的四周和顶部，所述彩色滤光片阵列设置在所述CMOS图像传感器结构的感光通道中。
2.根据权利要求I所述的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述CMOS图像传感器的光电二极管表面淀积有一层高折射率薄膜。
3.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述高折射率薄膜采用Si3N4。
4.根据权利要求I所述的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述金属连线和CMOS图像传感器内部对应位置的介质层减薄I μ m-2 μ m。
专利摘要本实用新型提供了一种CMOS图像传感器结构，包括高反射率薄膜、两层金属连线和彩色滤光片阵列，用于屏蔽入射光的高反射率薄膜设置在两层金属连线的四周和顶部，所述彩色滤光片阵列设置在所述CMOS图像传感器结构的感光通道中。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；该结构感光通道和平坦层有效的抑制了入射光在通道外的介质中发生折射，从而屏蔽了光的串扰；该结构图像传感器将CFA材料替代传统结构的介质材料避免了入射光因介质折射率差异造成的反射。
文档编号H01L27/146GK202816945SQ20122006414
公开日2013年3月20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