[发明专利]一种背照式图像传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种背照式图像传感器及其制备方法，包括M个像素单元，每个像素单元包括微透镜、彩色滤光片、感光衬底和布线衬底，所述感光衬底位于布线衬底的上方，所述感光衬底中包括光电二极管以及环绕光电二极管的深沟槽隔离，所述深沟槽隔离的底部与光电二极管的底部平行，且所述深沟槽隔离中填充光屏蔽层；所述彩色滤光片位于感光衬底的上方，所述微透镜覆盖于彩色滤光片的上方且位于光电二极管的垂直上方。本发明可以很好地避免相邻像素之间的串扰，并且精确控制光电二极管与微透镜之间的关系，提高背照式图像传感器的入射率以及光电转换效率。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，具体涉及一种背照式图像传感器及其制备方法。

背景技术

图像传感器包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)，CCD制造工艺复杂，成本较高，CMOS太容易出现杂点，并且工艺复杂。目前常用的背面照光技术(BSI)型的CMOS采用晶片键合技术，来改变元件内部的结构，即将感光层的元件调转方向，让光能从背面直射进去，避免了传统CMOS传感器结构中光线会受到微透镜和光二极管之间的电路和晶体管的影响，从而显著提高光的效能，大大改善低光照条件下的拍摄效果；同时背面照光型的CMOS改变了传统CMOS传感器中像素间隔离的方式。

在BSI型的传感器中，入射光从晶片背面射入到达光电二极管，在光传输过程中，会发生光电转换产生载流子，通过一定的设备读出这些载流子信号。近些年来，作为半导体集成电路发展的一部分，对于半导体图像传感器，辐射感应像素的尺寸稳步减小。随着像素和邻近像素之间的间隔尺寸缩小，相邻像素单元之间的载流子、入射光以及电荷都很容易进入相邻像素单元中，从而影响图像传感器的感光性以及灵敏度。

为了避免相邻像素之间的串扰现象，现有技术中通常采用沟槽隔离来隔离相邻的像素单元，但是沟槽隔离因为深度不能完全覆盖图像传感器中的背面衬底，在其未覆盖的背面衬底底下，入射光或者光电二极管产生的载流子还是会影响到相邻的像素单元。并且在现有技术中的沟槽隔离中，光电二极管周边产生的载流子经过沟槽隔离中隔离层的折射可能会进入相邻的像素单元中，从而影响相邻像素单元中入射光的精确性。

随着背照式图像传感器的尺寸越来越小，在制作背照式图像传感器的过程中，微透镜以及彩色滤光片距离光电二极管的距离往往很难控制，若这一距离控制不好就会严重影响图像传感器的入射率以及光电转换效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种背照式图像传感器及其制备方法，该背照式图像传感器采用填充光屏蔽层的深沟槽隔离作为隔离相邻像素的隔离区域，能够避免与相邻像素的串扰，并且降低噪音载流子，从而提高图像传感器的感光性和灵敏度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种背照式图像传感器，包括M个像素单元，每个像素单元包括微透镜、彩色滤光片、感光衬底和布线衬底，所述感光衬底位于布线衬底的上方，所述感光衬底中包括光电二极管以及环绕光电二极管的深沟槽隔离，所述深沟槽隔离的底部与光电二极管的底部平行，且所述深沟槽隔离中填充光屏蔽层；所述彩色滤光片位于感光衬底的上方，所述微透镜覆盖于彩色滤光片的上方且位于光电二极管的垂直上方，其中，M为大于等于1的整数。

进一步地，所述光屏蔽层包括至少两层隔离膜。

进一步地，所述隔离膜为金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物、硅基氧化物、硅基氮化物、硅基氮氧化物中的一种。

进一步地，所述光屏蔽层包括三层隔离膜。

进一步地，所述深沟槽隔离中从中心到外围的隔离膜依次为TiN层、Si₃N₄层和SiO₂层。

进一步地，所述深沟槽隔离的深度与其开口宽度的比例大于2。

进一步地，所述感光衬底和布线衬底之间通过钨塞导通。