一种CMOS图像传感器及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种CMOS图像传感器及其制作方法，该CMOS图像传感器包括衬底、光电二极管、分布式布拉格反射镜及金属布线层，其中，衬底包括相对设置的正面与背面；光电二极管位于衬底中；分布式布拉格反射镜位于衬底的正面；金属布线层位于分布式布拉格反射镜背离衬底的一面。本发明专利技术采用分布式布拉格反射镜代替传统的金属反射镜来实现近红外光的反射，有利于降低成本，并可避免金属反射镜的相关问题，性能更优异。此外，通过结合深沟槽隔离技术、背面散射技术，可以进一步增大近红外光的光程，将近红外光有效地限制在光电二极管内部，实现近红外光的吸收增强，有利于进一步缩小光电二极管的深度，实现像素器件的小型化。实现像素器件的小型化。实现像素器件的小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种CMOS图像传感器及其制作方法


[0001]本专利技术属于图像传感器
，涉及一种CMOS图像传感器及其制作方法。

技术介绍

[0002]近年来，近红外图像传感器在安防监控、汽车夜视系统等领域的市场规模初显，如何增强近红外波段的灵敏度是一个重要的发展方向。然而，以硅基工艺为基础的CMOS图像传感器(CIS)，由于硅材料自身带隙的限制，导致其在红光至近红外波段的灵敏度衰减严重。在不涉及到材料替代的情况下，传统近红外吸收增强的方法包括厚硅技术、掺杂技术等。随着像素尺寸的不断缩小，上述方法难以满足需求。在不增大衬底厚度的情况下，如何通过器件结构的设计来实现近红外增强很重要。
[0003]其中，在正面引入内反射镜结构将近红外光限制在光电二极管(PD)内部充分吸收，是实现近红外增强的一种常用结构。通常内反射镜为金属结构，成本较高，且容易存在寄生效应或者漏电，影响图像传感器电学特性。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种CMOS图像传感器及其制作方法，用于解决现有技术中图像传感器成本较高，且电学特性有待提高的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种背照式CMOS图像传感器，包括：
[0006]衬底，包括相对设置的正面与背面；
[0007]光电二极管，位于所述衬底中；
[0008]分布式布拉格反射镜，位于所述衬底的正面；
[0009]金属布线层，位于所述分布式布拉格反射镜背离所述衬底的一面。
[0010]可选地，所述分布式布拉格反射镜包括在垂直方向上堆叠的至少一组双层结构，所述双层结构包括在垂直方向上依次堆叠的第一绝缘层及第二绝缘层，所述第一绝缘层的折射率小于所述第二绝缘层的折射率。
[0011]可选地，所述第一绝缘层包括SiO2层，所述第二绝缘层包括Si3N4层及TiO2层中的一种。
[0012]可选地，所述分布式布拉格反射镜包括在垂直方向上堆叠的2-100组所述双层结构。
[0013]可选地，所述背照式CMOS图像传感器还包括深沟槽隔离结构，所述深沟槽隔离结构在垂直方向上贯穿所述衬底。
[0014]可选地，所述深沟槽隔离结构的材质包括SiO2、高K介质及金属中的至少一种。
[0015]可选地，所述背照式CMOS图像传感器还包括背面散射结构，所述背面散射结构在垂直方向上贯穿所述衬底的背面，并往所述衬底的正面方向延伸。
[0016]可选地，所述背面散射结构的折射率小于所述衬底的折射率。
[0017]可选地，所述背面散射结构的材质包括Si3N4及SiO2中的一种。
[0018]可选地，所述背面散射结构的水平截面呈圆形、十字型或回字形。
[0019]可选地，所述背面散射结构在水平面上的垂直投影位于所述光电二极管所在区域，且所述背面散射结构朝向所述衬底的正面的一端与所述光电二极管间隔预设距离。
[0020]可选地，所述背照式CMOS图像传感器还包括滤光片及微透镜，所述滤光片位于所述衬底的背面，所述微透镜与所述滤光片连接。
[0021]本专利技术还提供一种CMOS图像传感器的制作方法，包括以下步骤：
[0022]提供一衬底，所述衬底包括相对设置的正面与背面；
[0023]从所述衬底的正面形成光电二极管于所述衬底中；
[0024]形成分布式布拉格反射镜于所述衬底的正面；
[0025]形成金属布线层于所述分布式布拉格反射镜背离所述衬底的一面。
[0026]可选地，在所述衬底的正面交替沉积第一绝缘层及第二绝缘层至少一次以得到所述分布式布拉格反射镜，所述第一绝缘层的折射率小于所述第二绝缘层的折射率。
[0027]可选地，所述第一绝缘层包括SiO2层，所述第二绝缘层包括Si3N4层及TiO2层中的一种。
[0028]可选地，形成所述分布式布拉格反射镜的方法包括等离子增强化学气相沉积法。
[0029]可选地，还包括形成深沟槽隔离结构的步骤：
[0030]提供一基板，将所述基板与所述金属布线层键合；
[0031]从所述衬底的背面减薄所述衬底；
[0032]从所述衬底的背面形成第一沟槽于所述衬底中，所述第一沟槽在垂直方向上贯穿所述衬底；
[0033]形成第一填充材料于所述第一沟槽中以得到所述深沟槽隔离结构。
[0034]可选地，还包括形成背面散射结构的步骤：
[0035]从所述衬底的背面形成第二沟槽于所述衬底中，所述第二沟槽自所述衬底的背面开口，并往所述衬底的正面方向延伸，但未到达所述衬底的正面；
[0036]形成第二填充材料于所述第二沟槽中以得到所述背面散射结构。
[0037]可选地，所述背面散射结构的折射率小于所述衬底的折射率。
[0038]可选地，所述背面散射结构在水平面上的垂直投影位于所述光电二极管所在区域，且所述背面散射结构朝向所述衬底的正面的一端与所述光电二极管间隔预设距离。
[0039]可选地，还包括以下步骤：
[0040]形成滤光片于所述衬底的背面；
[0041]形成微透镜，所述微透镜与所述滤光片连接。
[0042]如上所述，本专利技术的背照式CMOS图像传感器及其制作方法采用分布式布拉格反射镜(DBR)代替传统的金属反射镜来实现近红外光的反射，采用DBR结构的优点在于：(1)在前段光电二极管和后段的金属布线之间原本就需要制备绝缘层，只需要将绝缘层做成DBR结构，即可实现相关功能。(2)本专利技术中DBR可采用多层SiO2和Si3N4的周期性结构，与CMOS工艺相兼容，避免了金属反射镜的相关问题。此外，通过结合深沟槽隔离(DTI)技术、背面散射技术(BST)，可以进一步增大近红外光的光程，将近红外光有效地限制在PD内部，实现近红外光的吸收增强。
附图说明
[0043]图1显示为本专利技术的CMOS图像传感器的剖面结构示意图。
[0044]图2显示为4T像素的基本结构图。
[0045]图3显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法的工艺流程图。
[0046]图4显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法提供一衬底的示意图。
[0047]图5显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法从所述衬底的正面形成光电二极管于所述衬底中的示意图。
[0048]图6显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成分布式布拉格反射镜于所述衬底的正面的示意图。
[0049]图7显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成金属布线层于所述分布式布拉格反射镜背离所述衬底的一面的示意图。
[0050]图8显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法提供一基板，将所述基板与所述金属布线层键合的示意图。
[0051]图9显示为本专利技术的CMOS图像传感器的制作方法形成深沟槽隔离结构及背面散射结构的示意图。
[0052]图10显示为本专利技术的CMO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种背照式CMOS图像传感器，其特征在于，包括：衬底，包括相对设置的正面与背面；光电二极管，位于所述衬底中；分布式布拉格反射镜，位于所述衬底的正面；金属布线层，位于所述分布式布拉格反射镜背离所述衬底的一面。2.根据权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于：所述分布式布拉格反射镜包括在垂直方向上堆叠的至少一组双层结构，所述双层结构包括在垂直方向上依次堆叠的第一绝缘层及第二绝缘层，所述第一绝缘层的折射率小于所述第二绝缘层的折射率。3.根据权利要求2所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于：所述第一绝缘层包括SiO2层，所述第二绝缘层包括Si3N4层及TiO2层中的一种。4.根据权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于：所述分布式布拉格反射镜包括在垂直方向上堆叠的2-100组所述双层结构。5.根据权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于：所述背照式CMOS图像传感器还包括深沟槽隔离结构，所述深沟槽隔离结构在垂直方向上贯穿所述衬底。6.根据权利要求5所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于：所述深沟槽隔离结构的材质包括SiO2、高K介质及金属中的至少一种。7.根据权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于：所述背照式CMOS图像传感器还包括背面散射结构，所述背面散射结构在垂直方向上贯穿所述衬底的背面，并往所述衬底的正面方向延伸。8.根据权利要求7所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于：所述背面散射结构的折射率小于所述衬底的折射率。9.根据权利要求7所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述背面散射结构的材质包括Si3N4及SiO2中的一种。10.根据权利要求7所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述背面散射结构的水平截面呈圆形、十字型或回字形。11.根据权利要求7所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述背面散射结构在水平面上的垂直投影位于所述光电二极管所在区域，且所述背面散射结构朝向所述衬底的正面的一端与所述光电二极管间隔预设距离。12.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述背照式CMOS图像传感器还包括滤光片及微透镜，所述滤光片位于所述衬底的背面，所述微透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁恺，陈世杰，
申请(专利权)人：联合微电子中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：