[发明专利]CMOS图像传感器及其形成方法

说明书

本发明技术方案公开了一种CMOS图像传感器及其形成方法，所述CMOS图像传感器包括：基底层，包括多个光电器件；金属互连层，位于所述基底层上；多个间隔排列的微透镜，位于所述金属互连层上且分别对应于所述多个光电器件；多个滤色片，对应覆盖所述多个微透镜；隔离介质，填充所述微透镜之间的间隔，所述隔离介质的厚度大于或等于所述微透镜的高度和滤色片的厚度之和，所述隔离介质的折射率小于所述滤色片的折射率。本发明技术方案提高了CMOS图像传感器的填充因子，减小了光线的串扰，由此提高了CMOS图像传感器的光学性能。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及CMOS图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器分为电荷耦合器件(CCD，Charge-coupled Device)和互补金属氧化物半导体图像传感器(CIS，CMOS Image Sensor)，与CCD相比，CIS具有更方便的驱动模式并且能够实现各种扫描类型。而且，将信号处理电路集成到单个芯片中使得小型化CIS成为可能。此外，通过使用广泛兼容的CMOS技术，CIS有助于更低的功耗并降低制造成本。因而，CIS具有更广泛的应用。

为了增强CIS的光敏性，一种技术可以是提高CIS的填充因子(FF，fill factor)，填充因子定义为光电二极管(PD，photodiode)面积和图像传感器的整个面积之比。另一种技术是改变入射到不是光电二极管的区域的光的路径，以将光聚焦到光电二极管的技术。

聚焦技术的典型例子包括微透镜(ML，microlens)形成。在微透镜形成中，凸起的微透镜由光电二极管上的优异光透射材料所形成，使得可以通过折射入射光将光引导到光电二极管区。

图1是现有的一种CIS的结构示意图，所示的CIS包括：基底层10，具有感光区(未标示)；光电二极管102，位于基底层10的感光区；金属互连层11，位于基底层10上，滤色层12，位于金属互连层11上；微透镜13，位于滤色层12上，且与位于感光区的光电二极管102对应。

发明内容

本发明技术方案要解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器及其形成方法，以提高CIS的光敏性。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种CMOS图像传感器，包括：基底层，包括多个光电器件；金属互连层，位于所述基底层上；多个间隔排列的微透镜，位于所述金属互连层上且分别对应于所述多个光电器件；多个滤色片，对应覆盖所述多个微透镜；隔离介质，填充所述微透镜之间的间隔，所述隔离介质的厚度大于或等于所述微透镜的高度和滤色片的厚度之和，所述隔离介质的折射率小于所述滤色片的折射率。

可选的，所述微透镜顶部的滤色片的厚度范围为500nm至700nm。

可选的，所述微透镜上的滤色片具有均匀厚度。

可选的，所述微透镜的高度范围为1μm至2.5μm。

可选的，所述隔离介质的宽度小于或等于400nm。

可选的，所述隔离介质的材料为氧化物、氮化硅或有机材料。

为解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种CMOS图像传感器的形成方法，包括：提供基底层，所述基底层包括多个光电器件；在所述基底层上形成金属互连层；在所述金属互连层上形成多个间隔排列的微透镜，所述多个微透镜分别对应于所述多个光电器件；形成多个覆盖所述微透镜的滤色片；在各个微透镜之间的间隔填充隔离介质，所述隔离介质的厚度大于或等于所述微透镜的高度和滤色片的厚度之和，所述隔离介质的折射率小于所述滤色片的折射率。

可选的，所述CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，还包括：调整所述微透镜上的滤色片的厚度，形成厚度均匀的滤色片。

可选的，采用回流工艺，形成厚度均匀的滤色片。