[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

本发明公开了一种图像传感器及其形成方法，图像传感器包括：半导体衬底；位于半导体衬底内的吸收绿光的光电二极管、吸收蓝光的光电二极管、吸收红光的光电二极管及垂直电荷转移层，吸收绿光的光电二极管、吸收红光的光电二极管和垂直电荷转移层间隔分布，吸收蓝光的光电二极管位于吸收红光的光电二极管上且延伸至覆盖垂直电荷转移层；位于半导体衬底上的平坦化层；位于平坦化层上的滤光层和微透镜，滤光层包括绿色滤光器、品红滤光器和蓝色滤光器，绿色滤光器下对应有吸收绿光的光电二极管，品红滤光器下对应有吸收红光的光电二极管，蓝色滤光器下对应有垂直电荷转移层。本发明避免了光对垂直电荷转移层的串扰且提高了图像传感器的透光面积。

技术领域

本发明属于图像传感器制造工艺技术领域，具体涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术

一般来说，图像传感器是一种用于将光学图像转化为电信号的半导体器件。图像传感器分为电荷耦合器件(Charge-Coupled Device，CCD)和互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器。

传统的图像传感器采用红绿蓝三色滤光器，对应的滤光器下有吸收对应波长光的光电二极管。采用垂直像素结构利用可见光入射半导体材料后的吸收深度跟波长存在的相关性即短波长光的吸收深度小，长波长光的吸收深度大的特点可以实现在同一区域不同深度吸收不同波长的光。

现有技术中，一种基于垂直像素结构的图像传感器如图1所示，半导体衬底10内形成有吸收绿光的光电二极管11g、吸收红光的光电二极管11r、吸收蓝光的光电二极管11b、垂直电荷转移层12和电荷分离层13；半导体10上依次形成有抗反射层14、平坦化层15、滤光层(包括绿色滤光器17g和品红滤光器17r)和多个微透镜18。金属阻挡层16形成在平坦化层15内、对应于垂直电荷转移层12上的位置，用于使垂直电荷转移层12上的光被反射，以降低光对垂直电荷转移层12的串扰，然而，由于金属阻挡层16阻挡了光的入射，由此也造成了图像传感器部分透光面积的浪费。

发明内容

本发明技术方案要解决的技术问题是如何在降低光对垂直电荷转移层的串扰的同时，不浪费透光面积。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种图像传感器，包括：

半导体衬底；

位于所述半导体衬底内的吸收绿光的光电二极管、吸收蓝光的光电二极管、吸收红光的光电二极管及垂直电荷转移层，其中，所述吸收绿光的光电二极管、吸收红光的光电二极管和垂直电荷转移层间隔分布，所述吸收蓝光的光电二极管位于所述吸收红光的光电二极管上且延伸至覆盖所述垂直电荷转移层；

位于所述半导体衬底上的平坦化层；

位于所述平坦化层上的滤光层和微透镜，其中，所述滤光层包括绿色滤光器、品红滤光器和蓝色滤光器，所述绿色滤光器下对应有所述吸收绿光的光电二极管，所述品红滤光器下对应有所述吸收红光的光电二极管，所述蓝色滤光器下对应有所述垂直电荷转移层。

可选的，所述吸收蓝光的光电二极管的宽度等于所述吸收红光的光电二极管的宽度、垂直电荷转移层的宽度及所述吸收红光的光电二极管与垂直电荷转移层之间的间隔宽度的总和。

可选的，还包括位于所述半导体衬底表面的抗反射层，所述平坦化层位于所述抗反射层表面。

可选的，所述吸收绿光的光电二极管的深度范围为2.5μm～3μm，所述吸收蓝光的光电二极管的深度范围为0.5μm～1μm，所述吸收红光的光电二极管的深度范围为1μm～3μm，所述垂直电荷转移层的深度范围为1μm～3μm。

可选的，所述吸收绿光的光电二极管与所述半导体衬底上表面的间距范围为0～0.5μm，所述吸收蓝光的光电二极管与所述半导体衬底上表面的间距范围为0～0.5μm。