图像传感器及其形成方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术：

图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以cmos图像传感器(cmosimagesensors，简称cis)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。

以后照式(back-sideillumination，简称bsi)cis为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件以及金属互连结构，然后采用承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合，进而对半导体衬底的背部进行减薄，进而在半导体衬底的背面形成cis的后续工艺，例如在所述像素器件的半导体衬底背面形成介质层，进而在介质层的表面形成滤光器(colorfilter)矩阵等。

其中，滤光器矩阵通常包括多个最小重复单元，以拜耳(bayer)滤光器阵列为例，所述最小重复单元中通常包括绿色滤光器、红色滤光器以及蓝色滤光器。具体而言，红色光线的波长大于绿色光线的波长，绿色光线的波长大于蓝色光线的波长。

然而，在现有技术中，红光和绿光的波长更长，导致在红光和绿光穿过光电二极管的过程中，光吸收更少，难以产生足够的光电子，致使灵敏度更低，甚至发生光线通过折射和反射进入相邻的光电二极管造成光学串扰的问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，有助于产生足够的光电子，提高所述图像传感器的灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；多个像素器件，位于所述半导体衬底内；多个具有不同滤光颜色的滤光器，设置于所述半导体衬底的表面；其中，每个滤光器与位于其下的像素器件之间设置有光吸收薄膜，且具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率，所述滤光颜色的光线波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低。

可选的，所述多个具有不同滤光颜色的滤光器包括绿色滤光器、红色滤光器以及蓝色滤光器，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的材料相同，且所述红色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度大于所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度，所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度大于所述蓝色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度。

可选的，所述多个具有不同滤光颜色的滤光器包括绿色滤光器、红色滤光器以及蓝色滤光器，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的厚度相同，且所述红色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度小于所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度，所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度小于所述蓝色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度。

可选的，所述光吸收薄膜的材料选自：sige、gaas、pbs、pbse、pbte、gasb以及inn。

可选的，所述的图像传感器还包括：填充层，所述填充层覆盖所述光吸收薄膜的一部分，并暴露出至少一种滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜；其中，所述填充层的表面与所述半导体衬底的表面齐平。

可选的，所述填充层的材料选自：氧化硅、氮化硅、无定形碳以及无定形硅。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有像素器件；在所述半导体衬底的表面，形成多个具有不同滤光颜色的滤光器；其中，每个滤光器与位于其下的像素器件之间设置有光吸收薄膜，且具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率，所述滤光颜色的光线波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低。

可选的，在所述形成多个具有不同滤光颜色的滤光器之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：在所述半导体衬底的表面形成堆叠的多层填充层；每形成一层填充层后，刻蚀当前已经形成的多层填充层以形成沟槽，所述沟槽的位置与对应滤光颜色的滤光器的位置相同；在每次形成所述沟槽后，向所述沟槽内填充与所述滤光颜色对应的光吸收薄膜；其中，后一层填充层覆盖前一层填充层的表面以及前一层填充层内的光吸收薄膜的表面，且在形成沟槽时，按照滤光颜色的波长从短到长的顺序，依次形成各种滤光颜色的滤光器对应的沟槽。

可选的，所述多个具有不同滤光颜色的滤光器包括绿色滤光器、红色滤光器以及蓝色滤光器，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的材料相同，且所述红色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度大于所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度，所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度大于所述蓝色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度。

可选的，在所述形成多个具有不同滤光颜色的滤光器之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：形成覆盖所述半导体衬底的填充层；多次刻蚀所述填充层以形成沟槽，每次刻蚀形成的沟槽的位置与对应滤光颜色的滤光器的位置相同；在每次形成所述沟槽后，向所述沟槽内填充与所述滤光颜色对应的光吸收薄膜。

可选的，所述多个具有不同滤光颜色的滤光器包括绿色滤光器、红色滤光器以及蓝色滤光器，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的厚度相同，且所述红色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度小于所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度，所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度小于所述蓝色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度。

可选的，所述填充层的材料选自：氧化硅、氮化硅、无定形碳以及无定形硅。

可选的，所述光吸收薄膜的材料选自：gaas、pbs、pbse、pbte、gasb以及inn。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

在本发明实施例中，所述图像传感器包括：半导体衬底；多个像素器件，位于所述半导体衬底内；多个具有不同滤光颜色的滤光器，设置于所述半导体衬底的表面；其中，每个滤光器与位于其下的像素器件之间设置有光吸收薄膜，且具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率，所述滤光颜色的光线波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低。采用上述方案，通过设置光吸收薄膜，对应于不同颜色的滤光器的区域的光吸收薄膜具有不同的透光率，且对应于滤光器的光线的波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低，可以使得波长较长的光线在穿过图像传感器的过程中，穿出的入射光子减少，使得吸收的入射光子增多，从而有助于产生足够的光电子，提高所述图像传感器的灵敏度。

进一步地，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的材料相同，且所述红色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度大于所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度，所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度大于所述蓝色滤光器下方的光吸收薄膜的厚度。采用本发明实施例的方案，可以使得波长较长的光线穿过更厚的光吸收薄膜，从而被吸收更多的入射光子，有助于提高所述图像传感器的灵敏度。

进一步地，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的厚度相同，且所述红色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度小于所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度，所述绿色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度小于所述蓝色滤光器下方的光吸收薄膜的材料的带隙宽度。采用本发明实施例的方案，可以使得波长较长的光线穿过带隙宽度更小的光吸收薄膜，由于具有更小的能带宽度的半导体材料通常能够比具有更大的能带宽度的半导体材料吸收更多的光，从而使得波长较长的光线被吸收更多的入射光子，有助于提高所述图像传感器的灵敏度。

进一步，通过设置覆盖所述光吸收薄膜的一部分的填充层，并暴露出至少一种滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜，且所述填充层的表面与所述半导体衬底的表面齐平，可以在设置所述光吸收薄膜具有不同厚度之后，避免由于多个光吸收薄膜的表面不平而影响滤光器矩阵的效果。

附图说明

图1是现有技术中一种图像传感器的俯视图；

图2是图1中沿切割线a1-a2的剖面图；

图3是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；

图4至图12是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图；

图13是本发明实施例中一种图像传感器的俯视图；

图14是图13中沿切割线b1-b2的剖面结构示意图；

图15是本发明实施例中另一种图像传感器的剖面结构示意图。

具体实施方式

在现有技术中，通常在半导体衬底内形成像素器件，所述像素器件可以包括光电二极管，然后在半导体衬底的背面形成具有不同滤光颜色的滤光器。由于红光和绿光的波长更长，导致在红光和绿光穿过光电二极管的过程中，光吸收更少，难以产生足够的光电子，致使灵敏度更低，甚至发生光线通过折射和反射进入相邻的光电二极管造成光学串扰的问题。

结合参照图1和图2，图1是现有技术中一种图像传感器的俯视图，图2是图1中沿切割线a1-a2的剖面图。

所述图像传感器可以包括半导体衬底100、像素器件102、滤光器矩阵。其中，所述像素器件102可以包括光电二极管，可以位于所述半导体衬底100内。

在具体实施中，所述滤光器矩阵可以包括多个最小重复单元140，以拜耳滤光器阵列为例，每个最小重复单元140可以包含四个滤光器，分别为红色滤光器141、绿色滤光器142、绿色滤光器143以及蓝色滤光器144。

进一步地，各个滤光器之间可以采用格栅(grid)结构150隔开。所述格栅结构150可以为网格状，用于隔离入射光，从而降低通过不同滤光器接收到的入射光的光学串扰，所述格栅结构150可以具有多个网格开口，各个滤光器位于所述格栅结构150的网格开口内。其中，所述格栅结构150可以为金属格栅(metalgrid)结构。

进一步地，所述图像传感器还可以包括介质层110，所述介质层110可以位于所述半导体衬底100的表面，在具体实施中，可以采用介质材料形成所述介质层110，例如可以采用氧化硅层、氮化硅层，还可以采用氧化硅和氮化硅的堆叠层。

本发明的发明人经过研究发现，在现有技术中，对于不同滤光颜色的滤光器，所述像素器件102至滤光器之间的材料及其厚度均保持一致，导致对不同颜色的光线，光吸收不同。具体而言，对波长更长的光线，更容易发生光吸收更少，难以产生足够的光电子的问题。

在本发明实施例中，所述图像传感器包括：半导体衬底；多个像素器件，位于所述半导体衬底内；多个具有不同滤光颜色的滤光器，设置于所述半导体衬底的表面；其中，每个滤光器与位于其下的像素器件之间设置有光吸收薄膜，且具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率，所述滤光颜色的光线波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低。采用上述方案，通过设置光吸收薄膜，对应于不同颜色的滤光器的区域的光吸收薄膜具有不同的透光率，且对应于滤光器的光线的波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低，可以使得波长较长的光线在穿过图像传感器的过程中，穿出的入射光子减少，使得吸收的入射光子增多，从而产生足够的光电子，提高所述图像传感器的灵敏度。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图3，图3是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图。所述图像传感器的形成方法可以包括步骤s21至步骤s22：

步骤s21：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有像素器件；

步骤s22：在所述半导体衬底的表面，形成多个具有不同滤光颜色的滤光器，其中，每个滤光器与位于其下的像素器件之间设置有光吸收薄膜，且具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率，所述滤光颜色的光线波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低。

下面结合图4至图12对上述各个步骤进行说明。

图4至图12是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。

参照图4，提供半导体衬底200，所述半导体衬底200内具有像素器件202，在所述半导体衬底的表面形成第一填充层211。

其中，所述像素器件202可以位于所述半导体衬底200内，所述第一填充层211可以位于所述半导体衬底200的表面。

具体地，所述半导体衬底200可以为硅衬底，或者所述半导体衬底200的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等适当的应用于图像传感器的材料，所述半导体衬底200还可以为绝缘体表面的硅衬底或者绝缘体表面的锗衬底，或者是生长有外延层(epitaxylayer，简称epilayer)的衬底。优选地，所述半导体衬底200可以为轻掺杂的半导体衬底，且掺杂类型与漏区相反。具体地，可以通过向所述半导体衬底200进行离子注入，实现深阱掺杂(deepwellimplant)

所述像素器件202可以包括光电二极管(photodiode，简称pd)以及像素电路，其中，所述像素电路可以包括形成选择晶体管、重置晶体管以及源随晶体管等各种适当的晶体管的器件，例如可以包括传输栅极(transfergate，简称tg)以及浮置扩散区(floatingdiffusion，简称fd)。需要指出的是，在本发明实施例中，对于具体的像素电路的组成不作限制。

进一步地，在所述像素器件202的表面，还可以形成金属互连结构，所述金属互连结构可以包括多层金属层，所述多层金属层之间可以通过通孔连接且通过层间介质层分离。需要指出的是，所述金属互连结构形成于所述半导体衬底的正面，所述第一填充层211形成于所述半导体衬底的背面。

进一步地，所述第一填充层211的材料可以选自：氧化硅、氮化硅、无定形碳以及无定形硅，还可以为氧化硅和氮化硅的叠层。

其中，所述氧化硅例如可以为sio2，所述氮化硅例如可以为si3n4。

参照图5，形成覆盖所述第一填充层211的第一层掩膜层(photoresist，简称pr)261，露出第一种滤光颜色的滤光器区域；然后以所述第一层掩膜层261为掩膜，对所述第一填充层211进行刻蚀，以形成沟槽271，所述沟槽271的位置与对应于第一种滤光颜色的滤光器的位置相同。

在本发明实施例中，当形成沟槽时，可以按照滤光颜色的波长从短到长的顺序，依次形成各种滤光颜色的滤光器对应的沟槽。

具体而言，所述不同滤光颜色的光线可以包括红外光、红光、绿光、蓝光以及紫外光为例，由于上述光线的波长从短到长依次为紫外光、蓝光、绿光、红光以及红外光，因此所述第一种滤光颜色可以为紫外光。

在图5示出的本发明实施例中，以所述不同滤光颜色的光线包括红光、绿光、蓝光为例进行说明，则所述第一种滤光颜色可以为波长最短的蓝光。

参照图6，向所述沟槽271(参照图5)内填充与蓝光对应的光吸收薄膜221。

具体地，形成所述光吸收薄膜221的步骤可以包括：向所述沟槽271内填充光吸收薄膜材料，所述光吸收薄膜材料的表面高于所述第一填充层211的表面，然后对所述光吸收薄膜材料进行平坦化，以形成光吸收薄膜221。

其中，所述光吸收薄膜221的材料可以选自：锗化硅(sige)、砷化镓(gaas)、硫化铅(pbs)、锡化铅(pbse)、碲化铅(pbte)、锑化镓(gasb)以及氮化铟(inn)。

具体地，具有较小的带隙宽度(energybandgap)的半导体材料，又称为窄带隙半导体材料，其中的电子由价带被激发到导带(conductionband)所必须获得的最低能量较小，容易被激发，因此也容易吸收进入其中的光。

优选地，可以采用sige形成所述光吸收薄膜221，其中，锗(ge)的含量越高，带隙宽度越小。具体地，可以在采用沉积工艺形成sige薄膜的过程中，通过调整反应源气体中ge的比例，形成具有不同带隙宽度的光吸收薄膜221。

需要指出的是，可以采用导通结构将光吸收薄膜221吸收的光传导至像素器件(例如光电二极管或者浮置扩散区)，所述导通结构例如可以采用多晶硅(poly)、金属硅化物、金属材料等。本发明实施例对于具体的光传导方式不作限制。

参照图7，形成第二填充层212，所述第二填充层212覆盖第一填充层211的表面以及所述第一填充层211内的光吸收薄膜221的表面，

进一步地，所述第二填充层212的材料可以选自：氧化硅、氮化硅、无定形碳以及无定形硅，还可以为氧化硅和氮化硅的叠层。

参照图8，形成覆盖所述第二填充层212的第二层掩膜层262，露出第二种滤光颜色的滤光器区域；然后以所述第二层掩膜层262为掩膜，对所述第二填充层212进行刻蚀，以形成沟槽272，所述沟槽272的位置与对应于第二种滤光颜色的滤光器的位置相同。

在本发明实施例中，以所述不同滤光颜色的光线包括红光、绿光、蓝光为例进行说明，则所述第二种滤光颜色可以为绿光。

参照图9，向所述沟槽272(参照图8)内填充与绿光对应的光吸收薄膜222。

具体地，形成所述光吸收薄膜222的步骤可以包括：向所述沟槽272内填充光吸收薄膜材料，所述光吸收薄膜材料的表面高于所述第二填充层212的表面，然后对所述光吸收薄膜材料进行平坦化，以形成光吸收薄膜222。

其中，所述光吸收薄膜222的材料可以与所述光吸收薄膜221的材料相同，以降低工艺实施难度和研发复杂度。

参照图10，形成第三填充层213，所述第三填充层213覆盖第二填充层212的表面以及所述第二填充层212内的光吸收薄膜222的表面，

进一步地，所述第三填充层213的材料可以选自：氧化硅、氮化硅、无定形碳以及无定形硅，还可以为氧化硅和氮化硅的叠层。

参照图11，形成覆盖所述第三填充层213的第三层掩膜层263，露出第三种滤光颜色的滤光器区域；然后以所述第三层掩膜层263为掩膜，对所述第三填充层213进行刻蚀，以形成沟槽273，所述沟槽273的位置与对应于第三种滤光颜色的滤光器的位置相同。

在本发明实施例中，以所述不同滤光颜色的光线包括红光、绿光、蓝光为例进行说明，则所述第三种滤光颜色可以为波长最长的红光。

参照图12，向所述沟槽273(参照图11)内填充与红光对应的光吸收薄膜223。

具体地，形成所述光吸收薄膜223的步骤可以包括：向所述沟槽273内填充光吸收薄膜材料，所述光吸收薄膜材料的表面高于所述第三填充层213的表面，然后对所述光吸收薄膜材料进行平坦化，以形成光吸收薄膜223。

其中，所述光吸收薄膜223的材料可以与所述光吸收薄膜221以及光吸收薄膜222的材料相同，以降低工艺实施难度和研发复杂度。

需要指出的是，当所述不同滤光颜色的光线包括更多光线，例如还包括波长更长的红外线时，则可以继续形成覆盖前一层填充层的表面以及前一层填充层内的光吸收薄膜的表面的填充层，然后刻蚀当前已经形成的多层填充层以形成沟槽，进而向所述沟槽内填充与所述红外线对应的光吸收薄膜。在本发明实施例中，形成的填充层、光吸收薄膜的层数与所述不同滤光颜色的光线相关，而对具体的层数数量不作限制。

在本发明实施例中，通过设置覆盖所述光吸收薄膜的一部分的填充层，并暴露出至少一种滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜，且所述填充层的表面与所述半导体衬底200的表面齐平，可以在设置所述光吸收薄膜具有不同厚度之后，避免由于多个光吸收薄膜的表面不平，影响滤光器矩阵的效果。

进一步地，可以在所述第三填充层213的表面形成保护层(图未示)，后续形成的滤光器矩阵位于所述保护层的表面。

进一步地，所述保护层的材料可以选自：氧化硅、氮化硅、无定形碳以及无定形硅。

在本发明实施例中，通过形成覆盖所述填充层的保护层，有助于在后续形成滤光器矩阵时，对填充层以及光吸收薄膜进行保护，避免对其产生伤害。

结合参照图13和图14，图13是本发明实施例中一种图像传感器的俯视图，图14是图13中沿切割线b1-b2的剖面结构示意图。

形成滤光器矩阵，所述滤光器矩阵堆叠于所述第三填充层213以及光吸收薄膜223上，每个所述滤光器矩阵包括多种不同颜色的滤光器。

所述滤光器矩阵可以包括多个最小重复单元240，以拜耳滤光器阵列为例，每个最小重复单元240可以包含四个滤光器，分别为红色滤光器241、绿色滤光器242、绿色滤光器243以及蓝色滤光器244。

需要指出的是，虽然图中以包含4个最小重复单元240为例进行描述，在本发明实施例中，对于最小重复单元240的重复个数不作限制，对于每个最小重复单元240中的各个滤光器的具体颜色、放置位置及顺序也不作限制。

所述滤光器矩阵可以位于所述半导体衬底200的正面，还可以位于所述半导体衬底200的背面。在图8示出的背照式cis中，所述滤光器矩阵位于所述半导体衬底200的背面。

具体而言，在现有技术中，cis可以包括前照式(front-sideillumination，简称fsi)cis和后照式cis，所述后照式cis也可以称为背照式cis。在前照式cis中，光线从半导体衬底的正面照射到光电二极管上产生光生载流子，进而形成电信号。在背照式cis中，光线从半导体衬底的背面照射到光电二极管上产生光生载流子，进而形成电信号。

进一步地，各个滤光器之间可以采用格栅结构250隔开。所述格栅结构250可以为网格状，可以具有多个网格开口，各个滤光器位于所述格栅结构250的网格开口内。其中，所述格栅结构250可以为金属格栅结构。

进一步地，所述图像传感器还可以包括透镜结构260，所述透镜结构260可以用于获取入射光。

在本发明实施例中，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的材料相同，且所述红色滤光器241下方的光吸收薄膜223的厚度大于所述绿色滤光器242下方的光吸收薄膜222的厚度，所述绿色滤光器242下方的光吸收薄膜222的厚度大于所述蓝色滤光器243下方的光吸收薄膜221的厚度。采用本发明实施例的方案，可以使得波长较长的光线穿过更厚的光吸收薄膜，从而被吸收更多的入射光子，有助于提高所述图像传感器的灵敏度。

在本发明实施例中，通过设置光吸收薄膜，对应于不同颜色的滤光器的区域的光吸收薄膜具有不同的透光率，且对应于滤光器的光线的波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低，可以使得波长较长的光线在穿过图像传感器的过程中，穿出的入射光子减少，使得吸收的入射光子增多，从而产生足够的光电子，提高所述图像传感器的灵敏度。

参照图15，图15是本发明实施例中另一种图像传感器的剖面结构示意图。

具体地，形成图15所示的另一种图像传感器的步骤可以包括：提供半导体衬底300，所述半导体衬底内具有像素器件302；形成覆盖所述半导体衬底的填充层314；多次刻蚀所述填充层314以形成沟槽，每次刻蚀形成的沟槽的位置与对应滤光颜色的滤光器的位置相同；在每次形成所述沟槽后，向所述沟槽内填充与所述滤光颜色对应的光吸收薄膜，以分别形成蓝色滤光器343下方的光吸收薄膜321、绿色滤光器342下方的光吸收薄膜322以及红色滤光器341下方的光吸收薄膜323。

其中，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的厚度相同，且所述红色滤光器341下方的光吸收薄膜323的材料的带隙宽度小于所述绿色滤光器342下方的光吸收薄膜322的材料的带隙宽度，所述绿色滤光器342下方的光吸收薄膜322的材料的带隙宽度小于所述蓝色滤光器343下方的光吸收薄膜321的材料的带隙宽度。

具体地，具有较小的带隙宽度(energybandgapwidth)的半导体材料，其中的电子由价带被激发到导带(conductionband)所必须获得的最低能量较小，容易被激发，因此也容易吸收进入其中的光。同样厚度的半导体材料，具有更小的带隙宽度的半导体材料通常能够吸收比具有更大的带隙宽度的半导体材料更多的光。

具体地，入射光在媒介中待计算位置的光强度i可以采用下述光强度方程式进行计算：

i＝i0exp(-αx)；

其中，i用于表示入射光在媒介中待计算位置的光强度；i0用于表示入射光进入媒介时的原始光强度；α用于表示光吸收系数；x用于表示入射光从入射位置传播至所述待计算位置的传播距离。

由上可知，在媒介中待计算位置的光强度i与光吸收系数α以及传播距离x有关，光吸收系数α越高，传播距离x越长，光强度i越小，越有助于吸收越多的光，以产生足够的光电子。

进一步地，所述光吸收系数α可以采用下述公式进行计算：

α＝4πk/λ；

其中，k用于表示消光系数，为表征光能的衰减程度的参数，与媒介的类型有关；λ用于表示入射光的波长。

由上可知，在媒介一致的前提下，光吸收系数α与原始光强度i0无关，而与入射光的波长λ有关，所述入射光的波长λ越长(例如采用红外线)，所述光吸收系数α越小，致使吸收的光越少，难以产生足够的光电子。

在本发明实施例中，通过选择不同带隙宽度的半导体材料，相当于调整消光系数k，进而调整光吸收系数α，从而使得具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率。

具体而言，所述光吸收薄膜的材料可以选自：sige、gaas、pbs、pbse、pbte、gasb以及inn。

其中，gaas的带隙宽度约为1.42ev，pbs的带隙宽度约为0.3ev，pbse的带隙宽度约为0.28ev，pbte的带隙宽度约为0.31ev，gasb的带隙宽度约为0.725ev，inn的带隙宽度约为0.7ev，可以通过选择适当的材料，使得具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率。

优选地，可以采用sige形成所述光吸收薄膜，并且在采用沉积工艺形成sige薄膜的过程中，通过调整反应源气体中ge的比例，形成具有不同带隙宽度的光吸收薄膜221。其中，ge的含量越高，带隙宽度越小。

优选地，由于si的带隙宽度约为1.12ev，可以选择带隙宽度小于si的材料，有助于提高光吸收薄膜对光线的吸收程度，降低透光率。

在本发明实施例中，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的厚度相同，且所述红色滤光器341下方的光吸收薄膜323的材料的带隙宽度小于所述绿色滤光器342下方的光吸收薄膜322的材料的带隙宽度，所述绿色滤光器342下方的光吸收薄膜322的材料的带隙宽度小于所述蓝色滤光器343下方的光吸收薄膜321的材料的带隙宽度。采用本发明实施例的方案，可以使得波长较长的光线穿过带隙宽度更小的光吸收薄膜，由于具有更小的能带宽度的半导体材料通常能够比具有更大的能带宽度的半导体材料吸收更多的光，从而使得波长较长的光线被吸收更多的入射光子，有助于提高所述图像传感器的灵敏度。

在本发明实施例中，通过设置光吸收薄膜，对应于不同颜色的滤光器的区域的光吸收薄膜具有不同的透光率，且对应于滤光器的光线的波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低，可以使得波长较长的光线在穿过图像传感器的过程中，穿出的入射光子减少，使得吸收的入射光子增多，从而产生足够的光电子，提高所述图像传感器的灵敏度。

在本发明实施例中，还提供了一种图像传感器，参照图14，所述图像传感器可以包括：半导体衬底200；多个像素器件202，位于所述半导体衬底200内；多个具有不同滤光颜色的滤光器，设置于所述半导体衬底200的表面；其中，每个滤光器与位于其下的像素器件之间设置有光吸收薄膜，且具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率，所述滤光颜色的光线波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低。

进一步地，所述多个具有不同滤光颜色的滤光器包括绿色滤光器242、红色滤光器241以及蓝色滤光器243，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的材料相同，且所述红色滤光器241下方的光吸收薄膜223的厚度大于所述绿色滤光器242下方的光吸收薄膜222的厚度，所述绿色滤光器242下方的光吸收薄膜222的厚度大于所述蓝色滤光器243下方的光吸收薄膜221的厚度。

进一步地，所述光吸收薄膜的材料可以选自：sige、gaas、pbs、pbse、pbte、gasb以及inn。

进一步地，所述图像传感器还可以包括：填充层，所述填充层覆盖所述光吸收薄膜的一部分，并暴露出至少一种滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜；其中，所述填充层的表面与所述半导体衬底200的表面齐平。

进一步地，所述填充层的材料可以选自：氧化硅、氮化硅、无定形碳以及无定形硅。

进一步地，所述的图像传感器还可以包括：保护层(图未示)，覆盖所述填充层；其中，所述滤光器矩阵位于所述保护层的表面。

关于该图像传感器的原理、具体实现和有益效果请参照前文及图3至图14示出的关于图像传感器的形成方法的相关描述，此处不再赘述。

在本发明实施例中，还提供了一种图像传感器，参照图15，所述图像传感器可以包括：半导体衬底300；多个像素器件302，位于所述半导体衬底300内；多个具有不同滤光颜色的滤光器，设置于所述半导体衬底300的表面；其中，每个滤光器与位于其下的像素器件之间设置有光吸收薄膜，且具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜具有不同的透光率，所述滤光颜色的光线波长越长，所述光吸收薄膜的透光率越低。

进一步地，所述多个具有不同滤光颜色的滤光器包括绿色滤光器342、红色滤光器341以及蓝色滤光器343，具有不同滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜的厚度相同，且所述红色滤光器341下方的光吸收薄膜323的材料的带隙宽度小于所述绿色滤光器342下方的光吸收薄膜322的材料的带隙宽度，所述绿色滤光器342下方的光吸收薄膜322的材料的带隙宽度小于所述蓝色滤光器343下方的光吸收薄膜321的材料的带隙宽度。

进一步地，所述光吸收薄膜的材料可以选自：sige、gaas、pbs、pbse、pbte、gasb以及inn。

进一步地，所述图像传感器还可以包括：填充层314，所述填充层314覆盖所述光吸收薄膜的一部分，并暴露出至少一种滤光颜色的滤光器下方的光吸收薄膜；其中，所述填充层314的表面与所述半导体衬底300的表面齐平。

进一步地，所述填充层314的材料可以选自：氧化硅、氮化硅、无定形碳以及无定形硅。

进一步地，所述的图像传感器还可以包括：保护层(图未示)，覆盖所述填充层314；其中，所述滤光器矩阵位于所述保护层的表面。

关于该图像传感器的原理、具体实现和有益效果请参照前文及图3至图15示出的关于图像传感器的形成方法的相关描述，此处不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。