一种图像传感器及其制造方法与流程

本发明属于半导体器件，特别涉及一种图像传感器及其制造方法。

背景技术：

1、图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置，被广泛应用于摄影摄像、安防系统、智能便携电话、传真机、扫描器以及医疗电子等领域。

2、在图像传感器上，识别不同颜色的光是通过设置彩色滤光片和像素器件组合在一起的方式来实现的。这种结构较为复杂，制作成本较高。且使用彩色滤光片作为滤波材料也会使得像素之间发生串扰，影响像素质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制造方法，可节省滤波工艺，并减少像素之间的串扰，进而提高图像传感器的像素质量。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括像素单元，每个所述像素单元包括至少三种类型的子像素，且所述图像传感器至少包括：

3、衬底；

4、隔离层，设置在所述衬底中，所述隔离层将所述衬底分成多层光吸收层；

5、光电感应区，设置在所述光吸收层中，在每类子像素中，至少有一层所述光吸收层中设置有所述光电感应区，且每类子像素中，所述光电感应区的位置不同；以及

6、垂直栅，设置在所述衬底上，所述垂直栅位于每类子像素中，且延伸入最底层的所述光吸收层中。

7、在本发明一实施例中，所述图像传感器中设置有两层所述隔离层，将所述衬底分成第一光吸收层、第二光吸收层和第三光吸收层。

8、在本发明一实施例中，所述像素单元中包括第一类子像素、第二类子像素和第三类子像素。

9、在本发明一实施例中，在每类所述子像素中，有一层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，且每类所述子像素中，所述光电反应区的位置不同。

10、在本发明一实施例中，在所述第一类子像素中，有一层所述光吸收层中设置有所述光电反应区；在所述第二类子像素，有两层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，其中一个所述光电反应区与所述第一类子像素中所述光电反应区的位置相同；在所述第三类子像素中，三层所述光吸收层中设置有所述光电反应区。

11、在本发明一实施例中，在所述第一类子像素中，有一层所述光吸收层中设置有所述光电反应区；在所述第二类子像素中，有一层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，其中所述第二类子像素中的所述光电反应区与所述第一类子像素中的所述光电反应区的位置不同；在所述第三类子像素中，三层所述光吸收层中设置有所述光电反应区。

12、在本发明一实施例中，在所述第一类子像素中，有两层所述光吸收层中设置有所述光电反应区；在所述第二类子像素中，有两层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，其中所述第二类子像素中有一个所述光电反应区与所述第一类子像素中的一个所述光电反应区位置相同，所述第二类子像素中的另一个所述光电反应区与所述第一类子像素中的另一个所述光电反应区位置不同；在所述第三类子像素中，三层所述光吸收层中设置有光电反应区。

13、在本发明一实施例中，在所述第一类子像素中，有两层光所述吸收层中设置有光电反应区；在所述第二类子像素，有两层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，其中所述第二类子像素中有一个所述光电反应区与所述第一类子像素中的一个所述光电反应区位置相同，所述第二类子像素中的另一个所述光电反应区与所述第一类子像素中的另一个所述光电反应区位置不同；在所述第三类子像素中，有两层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，其中所述第三类子像素中有一个所述光电反应区与所述第一类子像素中的一个所述光电反应区位置相同，但与所述第二类子像素中的两个所述光电反应区位置不同；所述第三类子像素中的另一个所述光电反应区与所述第二类子像素中的一个所述光电反应区位置相同，但与所述第一类子像素中的两个所述光电反应区位置不同。

14、在本发明一实施例中，位于所述第一光吸收层中的所述光电感应区的面积小于位于所述第二光吸收层和所述第三光吸收层中的所述光电感应区的面积。

15、本发明还提供一种图像传感器的制造方法，所述图像传感器包括像素单元，每个所述像素单元包括至少三种类型的子像素，且所述图像传感器的制造方法包括以下步骤：

16、提供一衬底；

17、在所述衬底中形成隔离层，将所述衬底分成多层光吸收层；

18、在所述光吸收层中形成光电感应区，且在每类子像素中，至少有一层所述光吸收层中设置有所述光电感应区，且每类子像素中，所述光电感应区的位置不同；以及

19、在所述衬底上形成垂直栅，所述垂直栅位于每类子像素中，且延伸入最底层的所述光吸收层中。

20、综上所述，本发明提供的一种图像传感器，利用在垂直栅搭配不同深度的光电感应区，来实现不同波长光吸收，节省滤波工艺。不同吸收深度之间采用隔离层隔离，防止信号串扰。且用不同吸收深度的子像素组合成像素单元，进行图形信息输出。使用垂直栅，可以进一步降低图像图像传感器的面积，增加集成度。

技术特征：

1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括像素单元，每个所述像素单元包括至少三种类型的子像素，且所述图像传感器至少包括：

2.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器中设置有两层所述隔离层，将所述衬底分成第一光吸收层、第二光吸收层和第三光吸收层。

3.根据权利要求2所述的一种图像传感器，其特征在于，所述像素单元中包括第一类子像素、第二类子像素和第三类子像素。

4.根据权利要求3所述的一种图像传感器，其特征在于，在每类所述子像素中，有一层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，且每类所述子像素中，所述光电反应区的位置不同。

5.根据权利要求3所述的一种图像传感器，其特征在于，在所述第一类子像素中，有一层所述光吸收层中设置有所述光电反应区；在所述第二类子像素，有两层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，其中一个所述光电反应区与所述第一类子像素中所述光电反应区的位置相同；在所述第三类子像素中，三层所述光吸收层中设置有所述光电反应区。

6.根据权利要求3所述的一种图像传感器，其特征在于，在所述第一类子像素中，有一层所述光吸收层中设置有所述光电反应区；在所述第二类子像素中，有一层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，其中所述第二类子像素中的所述光电反应区与所述第一类子像素中的所述光电反应区的位置不同；在所述第三类子像素中，三层所述光吸收层中设置有所述光电反应区。

7.根据权利要求3所述的一种图像传感器，其特征在于，在所述第一类子像素中，有两层所述光吸收层中设置有所述光电反应区；在所述第二类子像素中，有两层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，其中所述第二类子像素中有一个所述光电反应区与所述第一类子像素中的一个所述光电反应区位置相同，所述第二类子像素中的另一个所述光电反应区与所述第一类子像素中的另一个所述光电反应区位置不同；在所述第三类子像素中，三层所述光吸收层中设置有光电反应区。

8.根据权利要求3所述的一种图像传感器，其特征在于，在所述第一类子像素中，有两层光所述吸收层中设置有光电反应区；在所述第二类子像素，有两层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，其中所述第二类子像素中有一个所述光电反应区与所述第一类子像素中的一个所述光电反应区位置相同，所述第二类子像素中的另一个所述光电反应区与所述第一类子像素中的另一个所述光电反应区位置不同；在所述第三类子像素中，有两层所述光吸收层中设置有所述光电反应区，其中所述第三类子像素中有一个所述光电反应区与所述第一类子像素中的一个所述光电反应区位置相同，但与所述第二类子像素中的两个所述光电反应区位置不同；所述第三类子像素中的另一个所述光电反应区与所述第二类子像素中的一个所述光电反应区位置相同，但与所述第一类子像素中的两个所述光电反应区位置不同。

9.根据权利要求3所述的一种图像传感器，其特征在于，位于所述第一光吸收层中的所述光电感应区的面积小于位于所述第二光吸收层和所述第三光吸收层中的所述光电感应区的面积。

10.一种图像传感器的制造方法，其特征在于，所述图像传感器包括像素单元，每个所述像素单元包括至少三种类型的子像素，且所述图像传感器的制造方法包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种图像传感器及其制造方法，所述图像传感器包括像素单元，每个所述像素单元包括至少三种类型的子像素，且所述图像传感器至少包括：衬底；隔离层，设置在所述衬底中，所述隔离层将所述衬底分成多层光吸收层；光电感应区，设置在所述光吸收层中，在每类子像素中，至少有一层所述光吸收层中设置有所述光电感应区，且每类子像素中，所述光电感应区的位置不同；以及垂直栅，设置在所述衬底上，所述垂直栅位于每类子像素中，且延伸入最底层的所述光吸收层中。通过本发明提供的一种图像传感器，可提高图像传感器的像素质量。

技术研发人员：赵庆贺,范春晖,李岩,夏小峰
受保护的技术使用者：合肥海图微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12