[发明专利]背照式图像传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，特别涉及一种背照式图像传感器及其制作方法。

背景技术

在传统的图像传感器（Image Sensor）中，在光线的传输中，光线首先通过金属互连层，进一步入射至感光二极管，由于感光二极管位于电路晶体管后方，从而进光量会因金属互连层中的至少一层的层间金属层及相关的栅极结构的遮挡受到影响，为此，随着图像传感器技术的发展，产生了背照式图像传感器，所谓背照式图像传感器就是相对于传统的前照式图像传感器，将图像传感器调转方向，让光线首先入射感光二极管，从而增大感光量，显著提高低光照条件下的成像效果。

背照式（Backside Illuminated）CMOS（complementary metal oxide semiconductor）图像传感器相比传统的前照式（Frontside Illuminated）CMOS图像传感器，由于其采用从图像传感器芯片背面感光，因而不受图像传感器芯片正面电路挡光影响，可以通过降低入射光遇到金属连线和其他介质损失的量来提高器件性能，在相同芯片尺寸的条件下，具有感光面积大，图像亮度高，暗光下图像清晰的优点。但是，如附图1所示，由于光线”L”可能漫射到邻近的图像传感器芯片或在光线“L”由于通过设置于图像传感器正面外的金属互连层的折射，光线会形成串扰而产生损耗,像素间的串扰是背照式图像传感器的一个相对比较大的问题。

如图1所示，现有技术中的背照式图像传感器，主要包括：（1）电子器件层1，该电子器件层内主要包括用于感光的光电二极管（PD）101，以及起到信号传输与处理的若干晶体管电路102，传统多采用3T、4T或5T的结构，该电子器件层1有相对接收入射光的背面与出射光的正面；（2）后端电路层2，有多层金属互连层203与204，电性连接金属互连层的金属导电柱205以及介电层201组成，该后端电路层2位于电子器件层的正面，其主要功能为将器件层的电信号通过制作出的金属互连层的电路导出；（3）入光层3，主要包括依次置于电子器件层1背面的滤光膜层和微透镜层，该层的主要作用是将入射光汇聚并过滤成单色光，然后将其引入电子器件层感光区。由于通常电子器件层厚度都比较小（2um左右），对于波长较长的光会有一部分穿透电子器件层，这些透射光在后端电路层又会反射回电子器件层，由于角度的原因，这些反射光有可能会反射到相邻的感光区，从而造成相邻像素单元之间信号的串扰，最终造成图像锐度下降，质量变差。

综上所述，提供一种有效降低相邻图像传感器芯片像素单元之间的相互串扰的背照式图像传感器及其制作方法，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种利用吸光层吸收从器件层透射过来的光线，由此大大降低透射光线被反射到其它像素的机会，从而降低相邻像素之间的相互串扰。

为了达到上述目的，本发明提供一种背照式图像传感器，包括：

硅片层，其包括用于感光产生电信号的光电二极管，所述硅片层具有正表面和背表面；后端层，其设置于所述硅片层的正表面，所述后端层包括晶体管栅极、栅氧化层、导线层和介电层；入光层，其包括微透镜层和滤光膜层，所述入光层设置于所述硅片层背表面；所述后端层还包括：吸光层，其设置于所述后端层预设位置，所述吸光层用于吸收从硅片层透射过来的光线。

优选地，所述吸光层设置于所述后端层的介电层内部的预设区域内。

优选地，所述吸光层设置于所述硅片层正表面与所述介电层之间预设区域内。

优选地，所述吸光层与所述介电层为同一结构层，即所述介电层采用吸光材料构成从而使所述介电层具有绝缘功能的同时又具有吸光功能。

优选地，所述吸光层设置于所述光电二极管所处位置的硅片层正表面下方，所述吸光层横截面的面积不小于所述光电二极管横截面的面积。

优选地，所述吸光材料是对所述传感器的探测波段光吸收率为50%-100%的材料。

优选地，所述吸光材料为石墨、碳或者三氧化铬。

本发明同时提供一种制作背照式图像传感器的方法，包括：制作包括光电二极管与晶体管电路的硅片层，所述硅片层具有正表面和背表面；制作所述后端层，所述后端层形成于所述硅片层的正表面，所述后端层包括晶体管栅极、栅氧化层、导线层和介电层；在所述后端层预设位置形成吸光层；在所述硅片层的背表面制作包括滤光膜层以及微透镜层的入光层。