[发明专利]包括颜色微透镜的CMOS图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法，更加具体地，涉及一种包括颜色微透镜的CMOS图像传感器及其制造方法，其中通过将由透明材料制成的微透镜替代为由具有与滤色器的特性相似特性的材料制成的微透镜，改进了微透镜的颜色特性。

背景技术

通常，图像传感器为将光学图像转换为电信号的半导体装置，其中电荷耦合装置(CCD)为在其中单独的MOS(金属氧化硅)电容彼此非常接近并且电荷载体存储在电容中并被传播的元件，以及CMOS图像传感器为采用切换方案的元件，在该切换方案中，利用CMOS工艺制造与像素的数量相应的MOS晶体管以及利用MOS晶体管顺序地检测输出，所述CMOS工艺利用控制电路以及信号处理电路作为外围电路。

在此类图像传感器中，滤色器置于从外部接收光并且产生及聚集光致电荷的光电检测单元之上，以及滤色器阵列(CFA)可包括红、绿以及蓝三种颜色，或者其它颜色。

进一步地，为了改进图像传感器中的光敏性，已经出现了用于改变入射光的路径并将光收集到光电检测单元的光收集工艺。针对此类光收集，图像传感器利用在滤色器上形成微透镜的方法。

与此同时，利用传统的前侧照明(以下称为FSI)机制的图像传感器存在的问题在于：由于形成层或者串扰的互连的干扰，光敏性降低。为了克服该问题，利用后侧照明(以下称为BSI)机制的图像传感器近来被使用。

图1为说明传统BSI CMOS图像传感器的单元像素的示意图。

如图1所示，所述BSI CMOS图像传感器的单元像素具有在其中金属互连层110、光电检测层120、抗反射层130、滤色器层140、外敷层150、以及透镜层160顺序地堆叠的结构。

为了优化所述CMOS图像传感器的光效率，外敷层(OCL)为用于平坦化以及台阶差异调整的附加层，需要相对于每个像素被提供于滤色器之上或者之下。

此在情形下，抗反射层、外敷层(OCL)、滤色器、外敷层(OCL)、以及微透镜(ML)顺序地彼此相连，从而存在多个交界面。由于在这些交界面中发生的光的反射或者折射，光收集变得困难并且实际产生通过初始微透镜的入射光的损耗。

发明内容

技术问题

相应地，本发明致力于解决背景技术中存在的问题，并且本发明的目的在于提供一种包括颜色微透镜的CMOS图像传感器及其制造方法，通过将由透明材料制成的微透镜替代为由具有与滤色器的特性相似特性的材料制成的微透镜，改进了微透镜的颜色特性。

技术方案

为了实现上述目标，根据本发明的一个方面，提供了一种包括颜色微透镜的CMOS图像传感器，其包括：光电检测层，其形成在半导体基底之上并包括至少一个用于接收至少一种颜色的光的光电二极管；抗反射层，其形成在光电检测层之上；滤色器层，其形成在抗反射层之上并包括形成在与至少一个光电二极管各自对应的位置的至少一个滤色器；外敷层，其形成在滤色器层之上并包括形成在与至少一个滤色器各自对应的位置的至少一个外敷；以及颜色微透镜层，其形成在外敷层之上并包括形成在与至少一个滤色器各自对应的位置的至少一个颜色微透镜。

为了实现上述目标，根据本发明的另一方面，提供了一种包括颜色微透镜的CMOS图像传感器，其包括：光电检测层，其形成在半导体基底之上并包括至少一个用于接收至少一种颜色的光的光电二极管；抗反射层，其形成在光电检测层之上；以及颜色微透镜层，其用作滤色器并包括颜色微透镜，所述滤色器形成于抗反射层之上，所述颜色微透镜用作形成在与至少一个光电二极管各自对应的位置的至少一个滤色器。

为了实现上述目标，根据本发明的另一方面，提供了一种包括颜色微透镜的CMOS图像传感器，其包括：光电检测层，其形成在半导体基底之上并包括至少一个用于接收至少一种颜色的光的光电二极管；抗反射层，其形成在光电检测层之上；以及颜色微透镜层，其形成在抗反射层之上并包括形成在与至少一个光电二极管各自对应的位置的至少一个颜色微透镜。