[发明专利]CMOS图像传感器结构及其形成方法

说明书

技术领域

本发明的实施例一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术

半导体图像传感器用于感测光。通常，半导体图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器，它们广泛用于各种应用中，诸如数字静态相加(DSC)、手机摄像头、数字视频(DV)和数字视频录像机(DVR)应用。这些半导体图像传感器利用图像传感器元件的阵列以吸收光并且将感测的光转换成数字数据或电信号，其中，每个图像传感器元件均包括光电二极管和其他元件。

前照式(FSI)CMOS图像传感器和背照式(BSI)CMOS图像传感器是两种类型的CMOS图像传感器。FSI CMOS图像传感器可用于检测从其前侧投射的光，而BSI CMOS图像传感器可用于检测从其背侧投射的光。BSI图像传感器可以缩短光学路径并且增大填充因子(fill factor)以提高每单位面积的光强度以及量子效率，并且可以降低串扰和光响应不均匀性。因此，可以显著提高CMOS图像传感器的图像质量。此外，BSI图像传感器具有较高的主射线角度，这允许实施更短的透镜高度，从而实现更薄的相机模块。因此，BSI CMOS图像传感器技术正在变成主流技术。

然而，传统的BSI CMOS图像传感器和制造BSI CMOS图像传感器的方法不能在每一方面都完全满足要求。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种CMOS图像传感器结构，包括：衬底；以及多个像素部分，设置为在所述衬底上彼此邻近，其中，每一个像素部分都包括多个交叉区域、多个边界区域和中心区域，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且所述中心区域被所述交叉区域和所述边界区域围绕，其中，所述每一个像素部分都包括：器件层，在所述衬底上设置在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中，其中，多个沟槽形成在所述器件层和所述衬底中以分别对应于所述边界区域；抗反射涂层，共形地覆盖所述器件层、所述衬底和所述沟槽；多个分立的反射结构，分别设置在所述沟槽中的抗反射涂层上；多个分立的金属阻挡结构，在所述交叉区域中分别位于所述抗反射涂层上面；钝化层，共形地覆盖所述金属阻挡结构、所述抗反射涂层和所述反射结构；和滤色器，在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中设置在所述钝化层上。

根据本发明的另一方面，提供了一种CMOS图像传感器结构，包括：衬底；以及多个像素部分，设置为在所述衬底上彼此邻近，其中，每一个像素部分都包括多个交叉区域、多个边界区域和中心区域，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且所述中心区域被所述交叉区域和所述边界区域围绕，其中，所述每一个像素部分都包括：器件层，在所述衬底上设置在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中，其中，多个沟槽形成在所述器件层和所述衬底中以分别对应于所述交叉区域；抗反射涂层，共形地覆盖所述器件层、所述衬底和所述沟槽；多个分立的反射结构，分别设置在所述沟槽中的抗反射涂层上；多个分立的金属阻挡结构，在所述边界区域中分别位于所述抗反射涂层上面；钝化层，共形地覆盖所述金属阻挡结构、所述抗反射涂层和所述反射结构；和滤色器，在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中设置在所述钝化层上。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于制造CMOS图像传感器结构的方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成器件层；形成从所述器件层延伸至所述衬底的多个沟槽；形成共形地覆盖所述器件层、所述衬底和所述沟槽的抗反射涂层；在所述沟槽中的抗反射涂层上分别形成多个分立的反射结构；在所述抗反射涂层上方形成金属栅格结构，其中，所述金属栅格结构形成为包括多个分立的金属阻挡结构，并且所述金属阻挡结构和所述反射结构交错并且限定所述衬底上方的多个像素部分；形成钝化层以共形地覆盖所述金属阻挡结构、所述抗反射涂层和所述反射结构；以及在所述像素部分中，多个滤色器分别形成在所述钝化层上。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。

图1A是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的金属栅格结构的布局的示意图。

图1B是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的反射结构的布局的示意图。

图1C是沿着图1A和图1B的线A-A截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。