背照式图像传感器及其形成方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种背照式图像传感器及其形成方法。

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。按照其依据的原理不同，可以区分为ccd(电荷耦合元件)图像传感器以及cmos(金属氧化物半导体元件)图像传感器。由于cmos图像传感器是采用传统的cmos电路工艺制作，因此可将图像传感器以及其所需要的外围电路加以整合，从而使得cmos图像传感器具有更广泛的应用前景。

2、按照接受光线的位置的不同，cmos图像传感器可以被分为前照式图像传感器以及背照式图像传感器。由于在背照式图像传感器中，辐射光从背面进入，而诸如金属布线层等可能影响辐射光接收的部件形成在正面，因此背照式图像传感器显著地提高了低辐射照条件下的拍摄效果。

3、半导体工业正努力减小背照式图像传感器中的像素间距，以减小器件尺寸，增加像素密度。在此情形下，如何提高辐射光吸收量，同时减少感光区的光串扰己成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种背照式图像传感器及其形成方法，以提高辐射光吸收量并减少感光区的光串扰。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种背照式图像传感器的形成方法，包括：

3、提供一衬底，所述衬底包括正面和背面，所述衬底的正面包括多个像素区域，所述衬底的背面形成有多个用于隔离相邻所述像素区域的深沟槽；

4、对所述衬底的背面执行刻蚀工艺形成第一内置透镜，所述第一内置透镜与所述像素区域相对应；

5、在所述第一内置透镜的顶部形成第二内置透镜；

6、形成填充层，所述填充层填充所述深沟槽并覆盖所述第二内置透镜；

7、去除所述第二内置透镜上方的所述填充层，所述深沟槽处保留的填充层构成深沟槽隔离结构。

8、可选的，每个所述像素区域内形成有至少一个所述第一内置透镜。

9、可选的，所述第一内置透镜和所述第二内置透镜的曲率相同。

10、可选的，每个所述像素区域内形成有多个所述第一内置透镜。

11、可选的，所述刻蚀工艺中，将掩模板上的图形转移到所述衬底的背面，且每个所述像素区域内形成多个所述第一内置透镜的掩模板中的图形纵截面的宽度小于每个所述像素区域内形成一个所述第一内置透镜的掩模板中的图形纵截面的宽度。

12、可选的，所述第一内置透镜和所述第二内置透镜均为凸透镜。

13、可选的，所述第一内置透镜和所述第二内置透镜的曲率不同。

14、可选的，采用化学气相沉积工艺形成所述第二内置透镜。

15、可选的，所述填充层的材质为氧化硅、高k介电层和金属中的至少一种。

16、可选的，所述第二内置透镜的材质为氧化硅。

17、基于同一发明构思，本发明还提供一种背照式图像传感器，采用上述任一项所述的背照式图像传感器的形成方法形成，包括：

18、衬底，所述衬底包括正面和背面，所述衬底的正面包括多个像素区域；

19、第一内置透镜，位于所述衬底的背面且与所述像素区域相对应；

20、第二内置透镜，位于所述衬底的背面且位于所述第一内置透镜的顶部；

21、深沟槽隔离结构，用于隔离相邻的所述像素区域。

22、在本发明提供的一种背照式图像传感器及其形成方法中，在背照式图像传感器中设置第一内置透镜和第二内置透镜，即双内置透镜。意想不到的效果是，将辐射光进行二次聚光，减少了辐射光损耗，并结合衬底背面的深沟槽隔离结构将相邻像素区域的光串扰现象降到最低，以达到最大程度的光吸收量，从而提高背照式图像传感器的成像质量。进一步的，每个像素区域形成多个第一内置透镜，以使能量低的辐射光得到聚集而被光电二极管转换成对应的电信号。

技术特征：

1.一种背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，每个所述像素区域内形成有至少一个所述第一内置透镜。

3.根据权利要求2所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一内置透镜和所述第二内置透镜的曲率相同。

4.根据权利要求2所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，每个所述像素区域内形成有多个所述第一内置透镜。

5.根据权利要求4所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述刻蚀工艺中，将掩模板上的图形转移到所述衬底的背面，且每个所述像素区域内形成多个所述第一内置透镜的掩模板中的图形纵截面的宽度小于每个所述像素区域内形成一个所述第一内置透镜的掩模板中的图形纵截面的宽度。

6.根据权利要求1所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一内置透镜和所述第二内置透镜均为凸透镜。

7.根据权利要求1所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，采用化学气相沉积工艺形成所述第二内置透镜。

8.根据权利要求1所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述填充层的材质为氧化硅、高k介电层和金属中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的背照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第二内置透镜的材质为氧化硅。

10.一种背照式图像传感器，其特征在于，采用如权利要求1~9任一项所述的背照式图像传感器的形成方法形成，包括：

技术总结
本发明提供一种背照式图像传感器及其形成方法，所述背照式图像传感器包括衬底，提供一衬底，衬底包括正面和背面，衬底的正面包括多个像素区域，衬底的背面形成有多个用于隔离相邻所述像素区域的深沟槽；对衬底的背面执行刻蚀工艺形成第一内置透镜，第一内置透镜与像素区域相对应；在第一内置透镜的顶部形成第二内置透镜；形成填充层，填充层填充深沟槽并覆盖所述第二内置透镜；去除第二内置透镜上方的所述填充层，深沟槽处保留的填充层构成深沟槽隔离结构。通过设置双内置透镜，极大减少了辐射光损耗，并结合衬底背面的深沟槽隔离方式将相邻像素区域的光串扰现象降到最低，从而提高背照式图像传感器的成像质量。

技术研发人员：汪丹丹,郭哲劭
受保护的技术使用者：合肥晶合集成电路股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13