[发明专利]一种图像传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种图像传感器及其制备方法。

背景技术

图像传感器，或称感光元件，是一种将光学图像转换成电子信号的设备，它被广泛地应用在数码相机和其他电子光学设备中。早期的图像传感器采用模拟信号，如摄像管(video camera tube)。随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，市场和业界都面临着跨越各平台的视讯、影音、通讯大整合时代的到来，勾划着未来人类的日常生活的美景。以其在日常生活中的应用，无疑要属数码相机产品，其发展速度可以用日新月异来形容。短短的几年，数码相机就由几十万像素，发展到400、500万像素甚至更高。不仅在发达的欧美国家，数码相机已经占有很大的市场，就是在发展中的中国，数码相机的市场也在以惊人的速度在增长，因此，其关键零部件--图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为CCD、CMOS以及CIS传感器三种。

图像传感器的各项性能指标直接影响检测效果，其中，入射光线的转换效率及灵敏度尤为重要。如果照射到图像传感器的光线由于反射或散射而无法被感光元件接收到并有效转化为电信号，则会导致误检，极大影响图像传感器的检测性能。

因此，如何提高入射光线的吸收率，进而提高图像传感器的转换效率及灵敏度已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制备方法，用于解决现有技术中图像传感器的光电转换效率低、灵敏度差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种图像传感器，所述图像传感器至少包括：

感光元件阵列，用于将光信号转换为电信号；

曲面镜阵列，形成于所述感光元件阵列的受光面上，其中，各曲面镜朝入射光线的方向凸起，用于对照射到各感光元件上的光线进行聚光，以提高各感光元件对光的吸收率；

隔离结构，形成于各相邻感光元件之间；

介电层，形成于所述曲面镜阵列及所述隔离结构上；

彩色滤光片阵列，形成于所述介电层的受光面上，各彩色滤光片与各感光元件的位置一一对应，用于对所述入射光线进行滤光；

微透镜阵列，形成于所述彩色滤光片阵列的受光面上，各微透镜朝所述入射光线的方向凸起，用于对所述入射光线进行聚光。

优选地，所述图像传感器还包括金属互连层，形成于所述感光元件阵列的背光面，用于实现各感光元件的电连接。

优选地，所述图像传感器还包括金属栅格，形成于所述介电层的受光面，与各隔离结构的位置一一对应。

优选地，所述隔离结构为深沟槽隔离结构。

优选地，所述感光元件包括光门、PN型光电二极管或PIN型光电二极管。

优选地，所述曲面镜的曲率半径设定为2nm～200nm。

优选地，所述曲面镜的材料为透明材料。

更优选地，所述曲面镜的材料包括硅、二氧化硅或掺锡氧化铟。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种图像传感器的制备方法，所述图像传感器的制备方法至少包括：

提供一衬底，于所述衬底上形成感光元件阵列及位于所述感光元件阵列上的金属互连层；

将所述衬底翻转，于各相邻感光元件之间形成隔离沟槽；

于各感光元件上形成曲面镜，以提高各感光元件对光的吸收效率；

填充所述隔离沟槽形成隔离结构，并于所述隔离结构及所述曲面镜上依次形成介电层、彩色滤光片阵列及微透镜阵列。

优选地，翻转所述衬底后，刻蚀所述衬底以形成所述隔离沟槽，并刻蚀各感光元件上的衬底材料以形成所述曲面镜。

优选地，翻转所述衬底后，于所述衬底上沉积曲面镜材料层，刻蚀所述曲面镜材料层及所述衬底以形成所述隔离沟槽，并刻蚀各感光元件上的所述曲面镜材料层以形成所述曲面镜。

优选地，所述衬底包括硅、绝缘体上硅或碳化硅。

优选地，所述隔离沟槽采用干法刻蚀的方式形成。

优选地，所述隔离结构采用深沟槽隔离技术形成。

优选地，所述曲面镜采用湿法刻蚀或干法刻蚀的方式形成，且各曲面镜的边缘刻蚀速率大于中心刻蚀速率。

如上所述，本发明的图像传感器及其制备方法，具有以下有益效果：