本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种CMOS图像传感器及其制作方法。
背景技术：
图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，可分为CCD(ChargeCoupledDevice，电荷耦合元件)和CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件)两大类。随着CMOS集成电路制造工艺特别是CMOS图像传感器设计及制造工艺的不断发展，CMOS图像传感器已经逐渐取代CCD图像传感器成为主流。CMOS图像传感器相比较具有工业集成度更高、功率更低等优点。
在现有的CMOS图像传感器产品中，世界各地集成电路设计公司和制造厂的工艺不尽相同，却有一个共同的特点，即后端金属布线不少于三层。对于感光区，从芯片表面到感光表面的距离比较大，这就使入射光线必须经过一个较长的路程才能被感光区吸收，不仅光线衰减较大，而且使芯片的CRA(ChiefRayAngle:主光线与成像面法线方向的夹角)不能太大，从而影响了图像传感器的广泛应用。
另外光在传播的过程中，由于不同介质层的存在，使得光会发生反射、折射，从而使得光产生损失，造成能量减小，这样从芯片表面到达光电二极管底部的电子数目减小，降低了光的感度，影响了图像传感器的性能。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种CMOS图像传感器及其制作方法，能够提高感光区的光接收总量，提高图像显示效果。
本发明的技术方案是一种CMOS图像传感器，包括外围电路与内部电路，所述外围电路与内部电路均包括衬底、位于衬底上的各层金属层以及位于顶层的金属层上的钝化层，其特征在于，所述内部电路钝化层的厚度小于所述外围电路钝化层的厚度。
进一步的，还包括位于所述各层金属层之间以及底层的金属层与所述衬底之间的介质层。
进一步的，所述内部电路的衬底内形成有光电二极管。
进一步的，所述光电二极管上的介质层采用的材料为高折射率材料，所述高折射率材料能使入射至其中的光线在传输过程中发生全反射。
进一步的，所述光电二极管上的钝化层采用的材料为高折射率材料，所述高折射率材料能使入射至其中的光线在传输过程中发生全反射。
进一步的，所述高折射率材料为氧化硅。
本发明还提供一种CMOS图像传感器的制作方法,包括以下步骤：
步骤S01：提供一衬底，在所述衬底上形成各层金属层；
步骤S02：在顶层的金属层上沉积钝化层；
步骤S03：通过刻蚀减薄内部电路上所述钝化层的厚度。
进一步的，在步骤S01中，通过在所述衬底上进行介质层沉积和平坦化、通孔及金属层工艺，并重复该步骤在所述衬底上形成各层金属层。
进一步的，所述内部电路的衬底中形成有光电二极管。
进一步的，在步骤S02之前还包括：对所述光电二极管上的介质层进行刻蚀，形成沟槽，并填充高折射率材料，所述高折射率材料能使入射至其中的光线在传输过程中发生全反射。
进一步的，在步骤S02之后还包括：对所述光电二极管上的钝化层、介质层进行刻蚀，形成沟槽，并填充高折射率材料，所述高折射率材料能使入射至其中的光线在传输过程中发生全反射。
进一步的，所述高折射率材料为氧化物。
与现有技术相比，本发明提供的CMOS图像传感器及其制作方法具有以下有益效果：
1、本发明通过刻蚀减薄内部电路上钝化层的厚度，使内部电路感光区的厚度比外围电路薄，在不影响外围电路金属布线和感光区功能的情况下，有效地减小了感光区入射光线到光电二极管表面的传输距离，减少了光路传输过程中因光电子吸收和散射而产生的损失，提高了入射光线的透光率并增大了CAR的范围；
2、本发明通过对光电二极管上的介质层与钝化层进行刻蚀，并填充高折射率材料，使入射光线在所述高折射率材料中发生全反射，从而减小入射光因反射或折射而产生的损失，提高光电二极管的感光度，从而提高图像的显示效果。
附图说明
图1为本发明实施例一所提供的CMOS图像传感器的横截面示意图。
图2为本发明实施例一所提供的CMOS图像传感器的横截面示意图。
图3为本发明实施例二所提供的CMOS图像传感器的制作方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本发明的限定。
本发明的核心思想是：通过刻蚀减薄内部电路上钝化层的厚度，使内部电路感光区的厚度比外围电路薄，在不影响外围电路金属布线和感光区功能的情况下，有效地减小了感光区入射光线到光电二极管表面的传输距离，减少了光路传输过程中因光电子吸收和散射而产生的损失，提高了入射光线的透光率并增大了CAR的范围。
【实施例一】
图1为本发明实施例一所提供的CMOS图像传感器的横截面示意图，如图1所示，本发明提出一种CMOS图像传感器10，包括外围电路11与内部电路12，所述外围电路11与内部电路12内均包括衬底100、位于衬底上的各层金属层M1、M2、……、Mn，图1中仅示出三层，底层的金属层M1、中间的金属层M2及顶层的金属层M3，以及位于所述顶层的金属层M3上的钝化层102，所述内部电路12中钝化层102的厚度小于所述外围电路11中钝化层102的厚度。
所述CMOS图像传感器10还包括位于所述各层金属层之间以及所述底层的金属层M1与所述衬底100之间的介质层101。并且在所述内部电路12的衬底100内形成有光电二极管121，所述光电二极管121所在的区域为感光区。
所述内部电路12中钝化层102的厚度小于所述外围电路11中钝化层102的厚度，使得内部电路12感光区的厚度比外围电路的厚度11薄，在不影响外围电路11金属布线和感光区功能的情况下，有效地减小了感光区入射光线到光电二极管表面的传输距离，减少了光路传输过程中因光电子吸收和散射而产生的损失，提高了入射光线的透光率并增大了CAR的范围。
优选的，所述光电二极管121上的介质层为高折射率材料，所述高折射率材料能够使入射至其中的光线在传输过程中发生全反射。优选的，所述光电二极管121上的钝化层为高折射率材料，所述高折射率材料能够使入射至其中的光线在传输过程中发生全反射。最佳的，位于所述光电二极管121上方的介质层及钝化层均为高折射率材料，如图2中所示，在所述光电二极管121上方的钝化层102、介质层101中形成沟槽122，并在其中填充高折射率材料。在感光区，入射至所述高折射率材料的光线在传输过程中发生全反射，从而减小入射光因反射折射而产生的损失，提高光电二极管的感光度，提高图像的显示效果。
所述高折射率材料的折射率大于相邻的介质层及钝化层的折射率，入射至所述高折射率材料中的光线在其中进行反射或折射时，是由光密介质射向光疏介质，当入射角超过某一角度C(临界角)时，折射光完全消失，只剩下反射光线，即光线在所述高折射率材料中发生全反射，直至光线进入光电二极管121。所述高折射率材料为透明材料，不会对入射光线产生影响，可以是使入射光在其中产生全反射的任何材料，需要根据与所述高折射率材料相邻的介质层或钝化层的折射率来确定，一般可以选择含有硅和氧的化合物，例如氧化硅，根据硅与氧含量的不同来实现不同的折射率。
需要说明的是，在本发明实施例提供的上述CMOS图像传感器中，所述外围电路11的金属层的层数为三层，所述内部电路12的金属层的层数为两层，在具体实施例中，可以根据实际情况，选择不同层数的金属层，在此不作限定。
本实施例主要通过降低内部电路感光区的厚度来减少入射光的传输距离，然后通过将光电二极管上方的材质更换为高折射率材料，使光线发生全反射来减小因入射光反射或折射而产生的损失，在本实施例中，所述两种方案同时实施，可以理解的是，在其他实施例中，可以根据实际的工艺条件只实施一种。
【实施例二】
图3为本发明实施例二所提供的CMOS图像传感器的制作方法的流程图，如图3所示，本发明提出一种CMOS图像传感器的制作方法，包括以下步骤：
步骤S01：提供一衬底100，在所述衬底100上形成各层金属层；
步骤S02：在顶层金属层上沉积钝化层102；
步骤S03：通过刻蚀减薄内部电路12上所述钝化层102的厚度。
具体的，在步骤S01中，提供一衬底100，所述衬底100可以是硅衬底，比如单晶硅、多晶硅或非晶硅中的一种，也可以是绝缘体上硅(SiliconOnInsulator，SOI)，还可以是硅锗化合物。本实施例中，所述衬底100为硅衬底。所述硅衬底包括外围电路11与内部电路12，需要说明的是，在所述内部电路12中的衬底100上已经形成有栅极、源极和漏极等半导体结构(图中未示出)，该半导体结构通过金属互连结构及焊垫结构可以与外界电连，从而实现器件的各种功能，所述内部电路12的衬底上还形成有光电二极管121，所述光电二极管121所在的区域为感光区。
接着，通过在所述衬底100上进行介质层沉积和平坦化、通孔及金属层工艺，并重复该步骤在所述衬底100上形成各层金属层。详细的，在所述衬底100上进行介质层101化学气相沉积与平坦化，然后进行通孔及金属层工艺，形成底层的金属层M1，然后重复进行介质层101沉积和平坦化、通孔及金属层工艺，形成中间的金属层M2以及顶层的金属层M3，或者形成所需数量的金属层。
在步骤S02中，在顶层金属层M3上沉积钝化层102。形成所述钝化层102的工艺方法包括但不限于物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)工艺。
在步骤S03中，通过刻蚀减薄内部电路12上所述钝化层102的厚度。在所述钝化层102上沉积一层光刻胶，通过曝光与显影，形成图形化的光刻胶，暴露出所述内部电路12上的钝化层，以图形化的光刻胶为掩膜，刻蚀掉部分厚度的所述钝化层102，使得所述内部电路12上的钝化层的厚度小于所述外围电路11上的钝化层的厚度。所述内部电路12上保留的钝化层的厚度范围可以为例如或者根据实际的工艺条件，尽可能多的刻蚀所述钝化层102，所述钝化层越薄，则内部电路12感光区的厚度越薄，从而有效地减小感光区入射光线到光电二极管表面的传输距离，减少光路传输过程中的因光电子吸收和散射而产生的损失，提高了入射光线的透光率并增大了CAR的范围。
优选的，在步骤S02之前还包括：对所述光电二极管121上的介质层101进行刻蚀，停止在所述衬底100之上，形成沟槽，并在所述沟槽中填充高折射率材料，所述高折射率材料能使入射至其中的光线发生全反射。由此减少入射光的损失。
优选的，也可以在步骤S02之后，对所述光电二极管121上的钝化层102、介质层101进行刻蚀，停止在所述衬底100之上，在所述光电二极管121上形成沟槽，然后在所述沟槽中填充高折射率材料，所述高折射率材料能使入射至其中的光线发生全反射，从而尽可能的较少、入射光的损失，提高光电二极管的感光度，提高图像的显示效果。
所述高折射率材料的折射率大于相邻的介质层及钝化层的折射率，入射至所述高折射率材料中的光线在其中进行反射或折射时，是由光密介质射向光疏介质，当入射角超过某一角度C(临界角)时，折射光完全消失，只剩下反射光线，即光线在所述高折射率材料中发生全反射，直至光线进入光电二极管121。所述高折射率材料为透明材料，不会对入射光线产生影响，可以是使入射光在其中产生全反射的任何材料，需要根据与所述高折射率材料相邻的介质层或钝化层的折射率来确定，一般可以选择含有硅和氧的化合物，例如氧化硅，根据硅与氧含量的不同来实现不同的折射率。
综上所述，本发明提供的CMOS图像传感器及其制作方法，通过刻蚀减薄内部电路上钝化层的厚度，使内部电路感光区的厚度比外围电路薄，在不影响外围电路金属布线和感光区功能的情况下，有效地减小了感光区入射光线到光电二极管表面的传输距离，减少了光路传输过程中因光电子吸收和散射而产生的损失，提高了入射光线的透光率并增大了CAR的范围；本发明通过对光电二极管上的介质层与钝化层进行刻蚀，填充高折射率材料，使入射光线在所述高折射率材料中发生全反射，从而减小入射光因反射或折射而产生的损失，提高光电二极管的感光度，从而提高图像的显示效果。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。