專利名稱：一種cmos圖像傳感器的感光通道的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種CMOS圖像傳感器的感光通道，屬于圖像傳感器技術領域。
背景技術：
現(xiàn)代圖像傳感器的廣泛應用驅使CMOS圖像傳感器向越來越小的尺寸發(fā)展。隨著像素尺寸的縮小，與之密切相關的感光二極管電容、靈敏度、量子效率等參數(shù)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，使得光能夠更加有效的被感光二極管吸收的方法或者設備成為為小尺寸像素成像質量的關鍵因素之一。CMOS圖像傳感器的感光部分(以三層金屬的像素結構為例)如圖I所示，在P型外延層101上通過光刻、離子注入、腐蝕和擴散等傳統(tǒng)的集成電路制造工藝形成光電二極管102，光電二極管之間用淺溝槽絕緣(STI) 100結構隔離。通過濺射工藝在光電二極管102上面形成控制信號的金屬線。通過化學氣相淀積(CVD)工藝形成介質層作為金屬與金屬， 金屬與娃表面的隔離層。光電二極管102表面自下而上的介質層是第一 ILD-Si3N4 103a,第二 ILD-SiO2 103b，第一頂D105，第二頂D107，第三頂D109a和鈍化層-Si3N4 109b，其中10%有兩個作用，一是保護表面，二是作為后文中提到的彩色濾光片陣列Illa和Illb的平坦層。在介質層間分布著控制光電二極管102正常工作的金屬線第一 metall06,第二metall08,第三metalllO,其中第一 metall06通過接觸孔104與P型外延層101上形成的器件相連接。圖像傳感器另外一個重要的組成部分是彩色濾光片陣列(color filterarray) Illa 和 111b,在 color filter array 上面是微透鏡(micro lens) 112。彩色濾光片陣列(color filter array) Illa和Illb將micro_lensll2聚集的白色光過濾成彩色圖片所需的紅、綠、藍三種基本單色光。傳統(tǒng)的感光通道，介質ILD-SiO2 103b，第一頂D105，第二頂D107，第三頂D109a的材料均為SiO2，其折射率約為I. 45，ILD-Si3N4 103a和鈍化層-Si3N4 109b的材料為Si3N4,其折射率約為2. 0，當入射光到達折射率較大的光密介質Si3N4 109b與折射率較小的光疏介質SiO2 109a的界面時，入射光會在此界面上發(fā)生較大的反射，部分入射光會發(fā)生全反射，因此降低了光電二極管的靈敏度和量子效率。另一方面，進入介質層的部分入射光將通過metal表面的反射進入相鄰的光電二極管，從而導致光學串擾的發(fā)生。
發(fā)明內容本實用新型提供了一種CMOS圖像傳感器中的感光通道，能夠有效的將入射光引導至光電二極管的表面，從而改善了光電二極管的靈敏度和量子效率，同時該結構感光通道和平坦層抑制了入射光在通道外的介質中發(fā)生折射，從而有效的屏蔽了光的串擾。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種CMOS圖像傳感器的感光通道，包括第一高折射率材料和第二高折射率材料，所述第一高折射率材料和第二高折射率材料依次設置在所述CMOS圖像傳感器的光電二極管與彩色濾光片陣列之間。[0008]由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型能夠有效的將入射光引導至光電二極管的表面，從而改善了光電二極管的靈敏度和量子效率，同時該結構感光通道和平坦層抑制了入射光在通道外的介質中發(fā)生折射，從而有效的屏蔽了光的串擾。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。圖I為現(xiàn)有技術中的CMOS圖像傳感器感光結構示意圖；圖2為本實用新型具體實施方式
提供的CMOS圖像傳感器的感光通道的結構示意圖；圖3為本實用新型具體實施方式
提供的CMOS圖像傳感器的感光通道中入射光光路不意圖；圖4-圖6為本實用新型實施方式提供的CMOS圖像傳感器感光通道的制造分步驟成型示意圖。
具體實施方式
下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。本具體實施方式
提供了一種CMOS圖像傳感器的感光通道，如圖2至圖6所示，包括第一高折射率材料201a和第二高折射率材料201b，第一高折射率材料201a和第二高折射率材料201b依次設置在CMOS圖像傳感器的光電二極管102與彩色濾光片陣列111之間。具體的，本具體實施方式
提供了一種新型的CMOS圖像傳感器感光通道，如圖2所示，該感光通道的結構是在傳統(tǒng)感光通道的基礎上采用第一高折射率材料201a取代傳統(tǒng)感光通道低折射率材料，即光電二極管102表面的金屬介質層(如圖I中的103a、103b、105、107和109a)，同時感光通道該結構采用第二高折射率材料201b取代傳統(tǒng)的平坦層材料(如圖I中的109b)。第二高折射率材料201b的折射率大于彩色濾光片陣列111的折射率(彩色濾光片陣列的折射率約為I. 57)，當入射光到達第二高折射率材料201b與彩色濾光片陣列111的界面時，入射光發(fā)生折射進入第一高折射率材料201a和第二高折射率材料201b。如圖3所示，301a和301b是入射至第一高折射率材料201a側壁的兩束不同角度的入射光，301c是入射至第二高折射率材料201b下表面的入射光，302a和302b分別是301c和301a(或301b)的界面法線。本具體實施方式
提供的CMOS圖像傳感器中的P型襯底材料101、淺溝槽絕緣100、接觸孔104、第一 metall06，第二 metall08，第三metalllO和微透鏡112與圖I中現(xiàn)有的CMOS圖像傳感器相同，且圖3至圖6中的第一 ILD-Si3N4 103a，第二 ILD-SiO2 103b，第一MD105，第二頂D107，第三頂D109a和鈍化層-Si3N4 109b均與圖I中相同，故在此不再敷述。用第一高折射率材料201a填充的感光通道的形狀呈上寬下窄的倒梯形，第一高折射率材料201a上部寬度不大于第一高折射率材料201a所位于的像素的微透鏡和彩色濾光片的寬度，第一高折射率材料201a下部寬度不大于第一高折射率材料201a所位于的像素的光電二極管透光部分的寬度。感光通道的上部與平坦層連接，平坦層材料與感光通道的填充材料相同，第一高折射率材料和第二高折射率材料的折射率高于下部介質的折射率和與感光通道上部連接的彩色濾光片的折射率。感光通道的下部與光電二極管的透光部分相連接。這種倒梯形形狀符合上部連接的微透鏡、彩色濾光片和平坦層透光面積較大，下部光電二極管透光面積較小的形狀，能夠減少對高折射率材料的使用。第一高折射率材料201a的折射率高于介質層(如圖I中的103a、103b、105、107和109a)的折射率，當?shù)谝蝗肷涔?01a和第二入射光301b到達第一高折射率材料201a與介質層的界面時發(fā)生全反射，經反射后的入射光將最終被引導至光電二極管102的表面。當?shù)谌肷涔?01c到達第二高折射率材料201b和第三MD109a的界面時，第二高折射率材料201b的折射率大于第三IMD109a的折射率，第三入射光301c發(fā)生全反射，反射后光線到達第二高折射率材料201b 和彩色濾光片陣列111的界面，因第二高折射率材料201b的折射率大于彩色濾光片陣列111的折射率，第三入射光301c再次發(fā)生全反射進入感光通道的第一高折射率材料201a，最終經第一高折射率材料201a引導至光電二極管102的表面。采用具體實施方式
提供的技術方案，本實用新型的感光通道包括了改進的平坦層和介質層中的結構，在介質層的感光通道中，通過使用高折射率的材料，將通過微透鏡、彩色濾光片和平坦層入射到感光通道中的光線，在感光通道中形成全反射，并有效的將入射光引導至光電二極管的表面，從而改善了光電二極管的靈敏度和量子效率，同時該結構感光通道抑制了入射光在通道外的介質中發(fā)生折射，并且感光通道外的光線無法進入到感光通道內部，從而有效的屏蔽了 CMOS圖像傳感器內部光的串擾。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種CMOS圖像傳感器的感光通道，包括第一高折射率材料和第二高折射率材料，其特征在于，所述第一高折射率材料和第二高折射率材料依次設置在所述CMOS圖像傳感器的光電二極管與彩色濾光片陣列之間。
2.根據(jù)權利要求I所述的CMOS圖像傳感器的感光通道，其特征在于，所述第一高折射率材料的形狀為上寬下窄的倒梯形，所述第一高折射率材料的上部寬度不大于所述第一高折射率材料位于的像素的微透鏡和彩色濾光片的寬度，所述第一高折射率材料的下部寬度不大于所述第一高折射率材料位于的像素的光電二極管透光部分的寬度。
3.根據(jù)權利要求I所述的CMOS圖像傳感器的感光通道，其特征在于，所述第一高折射率材料的折射率高于所述CMOS圖像傳感器的介質層的折射率。
4.根據(jù)權利要求I所述的CMOS圖像傳感器的感光通道，其特征在于，所述感光通道的上部與所述CMOS圖像傳感器的平坦層連接，所述平坦層材料與所述感光通道的填充材料相同，所述第一高折射率材料和第二高折射率材料的折射率高于下部介質的折射率和與所述感光通道上部連接的彩色濾光片的折射率。
專利摘要本實用新型提供了一種CMOS圖像傳感器的感光通道，包括第一高折射率材料和第二高折射率材料，所述第一高折射率材料和第二高折射率材料依次設置在所述CMOS圖像傳感器的光電二極管與彩色濾光片陣列之間。本實用新型能夠有效的將入射光引導至光電二極管的表面，從而改善了光電二極管的靈敏度和量子效率，同時該結構感光通道和平坦層抑制了入射光在通道外的介質中發(fā)生折射，從而有效的屏蔽了光的串擾。
文檔編號H01L27/146GK202712190SQ20122006413
公開日2013年1月30日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權日2012年2月23日
發(fā)明者陳多金, 趙文霖, 曠章曲 申請人:北京思比科微電子技術股份有限公司