CN107845651A - 图像传感器及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像传感器及其形成方法，其中，图像传感器包括：衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及包围各感光区的隔离区，各感光区分别包括中心区和包围所述中心区的***区；位于所述衬底第一面的介质结构，所述介质结构中具有反光结构，所述反光结构与所述衬底不接触，所述反光结构包括：位于所述中心区介质结构中的反光层，所述反光层与第一面之间的间距为第一间距；位于所述介质结构中的反光框，所述反光框位于所述隔离区、***区或自所述隔离区延伸至所述***区，所述反光框与第一面之间的间距为第二间距，所述第二间距小于第一间距。所述图像传感器能够提高量子转化效率，且减小光学串扰。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
背景技术
随着半导体技术的不断提高，图像传感器(Image Sensor)作为目前信息获取的一种基础器件在现代社会中得到越来越广泛的应用。
根据元件不同可以将图像传感器分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器两大类。随着半导体技术的发展，CMOS晶体管的性能逐渐提高，分辨率逐渐赶超CCD图像传感器。而CMOS图像传感器具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点。
CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成。
CMOS图像传感器根据结构可以分为：正照式CMOS图像传感器、背照式CMOS图像传感器和堆叠式CMOS图像传感器。在正照式CMOS图像传感器中，光电二极管位于电路晶体管后方，进光量会因遮挡受到影响。背照式CMOS图像传感器就是将光电二极管与电路晶体管的位置互换。堆叠式CMOS图像传感器由背照式CMOS图像传感器发展而来。堆叠式CMOS图像传感器将原本需紧靠感光组件的电路部分置于感光组件的下方，使得设备内部拥有更多的空间。在实现功能多样化的同时，还做到了小型化。背照式CMOS图像传感器和堆叠式CMOS图像传感器均让光线首先进入光电二极管从而增大感光量，能够显著提高低光照条件下的拍摄效果，从而被广泛应用于照相机、电子玩具、电视会议和保安***的摄像结构中。
然而，现有的CMOS图像传感器存在量子转化效率低，光学串扰较严重的缺点。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种图像传感器及其形成方法，能够提高图像传感器的量子转化效率，降低光学串扰。
为解决上述问题，本发明技术方案提供一种图传感器，包括：衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及包围各感光区的隔离区，各感光区衬底中分别具有感光元件，各感光区分别包括中心区和包围所述中心区的***区；位于所述衬底第一面表面的介质结构，所述介质结构中具有反光结构，所述反光结构包括：位于所述中心区介质结构中的反光层，所述反光层与第一面之间的间距为第一间距；位于所述介质结构中的反光框，所述反光框位于所述隔离区、***区或自所述隔离区延伸至所述***区，所述反光框与第一面之间的间距为第二间距，所述第二间距小于第一间距。
可选的，所述反光层完全覆盖所述感光区。
可选的，所述反光框位于所述隔离区，所述反光框边缘与所述反光层边缘接触。
可选的，所述反光框在第一面上的投影图形为环形；反光框在第一面上的投影图形包围一个或多个感光区。
可选的，相邻反光层边缘相互接触；相邻反光框的边缘相互接触。
可选的，所述反光层在沿垂直于所述第一面的方向上的尺寸为1300埃～2700埃；所述反光框在沿垂直于所述第一面的方向上的尺寸为700埃～1900埃；所述反光框在沿垂直于反光框侧壁的方向上的尺寸为300埃～1500埃。
可选的，所述反光层的材料为铜、铝或钨；所述反光框的材料为铜、铝或钨。
相应的，本发明技术方案还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及包围各感光区的隔离区，各感光区衬底中分别具有感光元件；在所述衬底第一面形成介质结构以及位于所述介质结构中的反光结构，所述反光结构包括：位于所述中心区介质结构中的反光层，所述反光层与第一面之间的间距为第一间距；位于所述介质结构中的反光框，所述反光框位于所述隔离区、***区或自所述隔离区延伸至所述***区，所述反光框与第一面之间的间距为第二间距，所述第二间距小于第一间距。
可选的，所述衬底还包括连接区；所述介质结构包括：位于所述衬底第一面的第一介质结构；位于所述第一介质结构表面的第二介质结构；所述形成方法还包括：在所述连接区第一介质层中形成第一插塞；在所述第一插塞表面形成第一互联金属；在所述连接区第二介质层中形成第二插塞，在所述第二插塞表面形成第二互联金属，所述第二互联金属位于所述第二插塞表面，所述第二插塞与所述第一互联金属电连接；所述反光框和所述反光层位于所述第二介质结构中；形成所述介质结构、第一插塞、第一互联金属、第二插塞和第二互联金属的步骤包括：在所述衬底表面形成第一介质结构，所述连接区第一介质结构中具有第一插塞以及位于所述第一插塞表面的第一互联金属；在所述第一介质结构表面形成第二介质结构，所述感光区第二介质结构中具有第一孔，所述隔离区第二介质结构中具有第二孔，所述连接区第二介质结构中具有第三孔以及位于所述第三孔底部的第四孔，所述第三孔与第四孔贯穿所述第二介质结构；在所述第一孔、第二孔、第三孔和第四孔中，以及所述第二介质结构表面形成金属层；对所述金属层进行平坦化处理，去除所述第二介质结构表面的金属层，在所述第一孔中形成反光层，在所述第二孔中形成反光框，在所述第三孔中形成第二互联金属，在所述第四孔中形成第二插塞；或者，所述反光层位于所述隔离区第二介质结构表面；形成所述介质结构、第一插塞、第一互联金属、第二插塞和第二互联金属的步骤包括：在所述衬底表面形成第一介质结构，所述第一介质结构中具有第一插塞以及位于所述第一插塞表面的第一互联金属；在所述第一介质结构表面形成第二介质结构；在所述连接区第二介质结构中形成第二插塞；在所述隔离区第二介质结构中形成反光框；在所述第二插塞表面形成第二互联金属；在所述感光区第二介质结构表面形成反光。
可选的，所述第二介质结构的个数为多个，多个第二介质结构层叠设置；所述反光框位于任意一个或多个第二介质结构中，所述反光层位于任意一个或多个第二介质结构中。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案提供的图像传感器中，所述介质结构中具有反光结构。所述图像传感器在工作过程中，透过所述感光元件到达所述反光结构的光线能够被反光结构反射回感光元件中，使所述感光元件将该部分光线转换为电信号，从而能够增加图像传感器的量子转化效率。所述反光结构包括位于所述感光区的反光层以及位于所述介质结构中的反光框，所述反光框能够使照射到所述反光框表面的光线反射回所述感光元件中，从而能够进一步增加图像传感器的量子转化效率。另外，所述反光框能够防止从某一感光区的光线透过隔离区介质结构进入相邻感光区，并被相邻感光区的感光元件吸收，因此所述反光框能够减小图像传感器的光学串扰，改善图像传感器的性能。
进一步，所述反光层完全覆盖所述感光区衬底，能够增加反光层对透过所述感光二极管的光线的反射，从而增加所述图像传感器的量子转换效率。
进一步，所述反光框位于所述隔离区，所述反光层边缘与所述反光框侧壁边缘接触，所述反光框能够使透射到所述隔离区介质结的光线反射回所述感光元件中，从而增加所述图像传感器的量子效率。
本发明技术方案提供的图像传感器的形成方法中，所述介质结构中具有反光结构。所述图像传感器在工作过程中，透过所述感光元件到达所述反光结构的光线，能够被反光结构反射回感光元件中，使所述感光元件将该部分光线转换为电信号，从而能够增加图像传感器的量子转化效率。所述反光结构包括位于所述感光区的反光层以及位于所述介质结构中的反光框，所述反光框能够使照射到所述反光框表面的光线反射回所述感光元件中，从而能够进一步增加图像传感器的量子转化效率。另外，所述反光框能够防止从某一感光区的光线透过隔离区介质结构进入相邻感光区，并被相邻感光区的感光元件吸收，从而所述反光框能够减小图形传感器的光学串扰，改善图像传感器的性能。
进一步，所述反光框和所述反光层位于所述第二介质结构中，所述第二插塞和第二互联金属位于所述第二介质结构中。所述反光框和反光层能够与所述第二插塞和第二互联金属在相同的工艺中形成，从而能够简化工艺流程，降低工艺成本。
附图说明
图1是一种CMOS图像传感器的结构示意图；
图2是另一种CMOS图像传感器的结构示意图；
图3至图8本发明的图像传感器的形成方法一实施例各步骤的结构示意图；
图9是本发明的图像传感器的形成方法另一实施例的结构示意图；
图10和图11是本发明的图像传感器另一实施例的结构示意图；
图12是本发明的图像传感器的又一实施例的结构示意图。
具体实施方式
图像传感器存在诸多问题，例如：量子转化效率较低，且光学串扰较严重。
现结合一种CMOS图像传感器，分析所述CMOS图像传感器量子转化效率低，光学串扰严重的原因：
图1是一种CMOS图像传感器的结构示意图。
请参考图1，所述CMOS图像传感器包括：衬底100，所述衬底100包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区M，所述感光区M衬底100中具有光电二极管110，所述衬底100第一面表面具有栅极结构121；位于所述衬底100第一面和栅极结构121表面的介质层120，所述介质层120中具有电连接结构150，所述电连接结构150与所述栅极结构电连接；位于所述衬底100第二面的多个分立的滤光片130；位于各个滤光片130表面的微透镜140。
所述CMOS图像传感器在工作过程中，光线透过所述微透镜140和滤光片130照射到所述光电二极管110上，激发出电子和空穴，位于所述感光二级管110中的耗尽层内的电子和空穴在内建电场的作用下分离，使所述光电二极管内积聚电荷。CMOS图像传感器衬底100内还设置有载流子采集器，所述载流子采集器收集感光二级管产生的电子或空穴，形成电压信号，并使获取的电子或空穴的电荷量与电压信号对应，从而将光信号转换为电信号。
CMOS图像传感器中的介质层120的材料为氧化硅，氧化硅具有良好的绝缘性。然而，氧化硅为透明材料，对光线的透射率较高，反射率较低。在CMOS图像传感器工作过程中，光线穿过所述微透镜140和滤波片130到达所述光电二极管。光电二极管吸收部分光线，将光信号转换为电信号。由于所述介质层120的反射率较低，未被光电二极管吸收的光线容易透过所述介质层120，从而导致CMOS图像传感器的量子转化效率较低，图像质量较差。
图2是另一种CMOS图像传感器的结构示意图。
请参考图2，所述CMOS图像传感器与图1所示CMOS图像传感器的不同之处在于：所述介质层120中具有多个分立的反光层160，各反光层160覆盖所述感光区M。
其中，所述反光层160能够使透过衬底100感光区M照射到所述反光层160上的光被反射回光电二极管110，从而使光电二极管110将反射回来的光信号转换为电信号，进而提高CMOS图像传感器的量子转化效率。
然而，由于所述反光层160为平板状结构，部分照射到所述反光层160表面的光线被反射后从介质层120的侧面射出，从而导致所述CMOS图像传感器的量子转化效率仍然较低。此外，透过某一感光区M介质层120的光线容易到达另一感光区M反光层160表面，经感光层160反射会被该感光区M光电二极管吸收。因此，相邻反光层160之间的反光层160反射的光线1容易发生光学串扰，从而影响成像质量。
为解决所述技术问题，本发明提供了一种图像传感器，包括：位于衬底第一面的介质结构，所述介质结构中具有反光结构，所述反光结构与所述衬底不接触，所述反光结构包括：位于所述中心区介质结构中的反光层，所述反光层与第一面之间的间距为第一间距；位于所述介质结构中的反光框，所述反光框位于所述隔离区、***区或自所述隔离区延伸至所述***区，所述反光框与第一面之间的间距为第二间距，所述第二间距小于第一间距。所述图像传感器能够提高量子转化效率，且减小光学串扰。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明实施例中的“位于某结构层表面的另一结构层”、“某结构层位于另一结构层表面”、以及“在某结构层表面形成另一结构层”中的“表面”仅表示两结构层之间的位置关系，两层结构层之间可以具有其他结构层。
图3至图8是本发明图像传感器的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。
请参考图3，提供衬底200，所述衬底200包括相对的第一面和第二面，所述衬底200包括多个分立的感光区A以及包围各感光区A的隔离区B，各感光区A衬底200中具有感光元件210。
所述衬底200的感光区A用于形成所述感光元件210，所述衬底200的隔离区B用于隔离相邻的感光区A。
本实施例中，所述衬底200为硅衬底。在其他实施例中，所述衬底的材料为锗衬底、硅锗衬底、绝缘体上硅或绝缘体上锗等半导体衬底。
本实施例中，所述感光元件210包括光电二极管。
本实施例中，所述衬底200感光区A中具有载流子采集器，所述载流子采集器用于获取所述感光元件210产生的电子。在其他实施例中，所述衬底感光区中具有载流子采集器，载流子采集器用于获取所述感光元件产生的空穴。
所述感光元件210能够在光线的照射下产生电子和空穴。所述感光元件210产生的电子和空穴的量与光线的强度有关。所述载流子采集器用于获取所述感光元件210产生的电子，产生电压信号，所述电压信号的强弱与获取的电子的量有关，从而与光线强度有关，进而使光信号转化为电信号。
所述衬底200还包括连接区C，所述连接区C用于形成MOS晶体管。
本实施例中，所述连接区C位于相邻的隔离区B之间。在其他实施例中，所述连接区还可以位于所述隔离区和感光区一侧。
所述MOS晶体管包括位于所述连接区C衬底200表面的栅极结构201；位于所述栅极结构201两侧衬底200中的源漏掺杂区。
后续在所述衬底200第一面形成介质结构，所述介质结构中具有反光结构，所述反光结构包括位于所述感光区A介质结构中的反光层，所述反光层与第一面之间的间距为第一间距位于所述介质结构的中的反光框，所述反光框与第一面之间的间距为第二间距，所述第二间距小于第一间距，所述反光框与所述隔离区B介质结构接触。
所述介质结构包括：位于所述衬底200第一面的第一介质结构；位于所述第一介质结构表面的第二介质结构；
所述图像传感器还包括：位于所述隔离区B第一介质层中的第一插塞以及位于所述第一插塞表面的第一互联金属；位于所述第二介质层中的第二插塞和第二互联金属，所述第二互联金属位于所述第二插塞表面，所述第二插塞与所述第一互联金属电连接。
所述第一互联金属与所述反光框不接触，所述第二互联金属与所述反光框不接触。
本实施例中，所述反光框和所述反光层位于所述第二介质结构中。
本实施例中，形成所述介质结构、反光结构、第一插塞、第一互联金属、第二插塞和第二互联金属的步骤如图4至图7所示。
请参考图4，在所述衬底200表面形成第一介质结构220，所述连接区C第一介质结构220中具有第一插塞231以及位于所述第一插塞231表面的第一互联金属232。
所述第一插塞231和第一互联金属232用于实现所述栅极结构201与后续形成的第二插塞的电连接；所述第一介质结构220用于实现后续形成的反光结构与衬底200之间的隔离。
本实施例中，所述第一介质结构220的材料为氧化硅。在其他实施例中，所述第一介质结构的材料还可以为低k介质材料。
本实施例中，所述第一插塞231的材料为铜、铝或钨，所述第一互联金属232材料为铜、铝或钨。
本实施例中，形成所述第一插塞231、第一互联金属232以及所述第一介质结构220的步骤包括：在所述衬底200表面形成第一介质结构220；在所述连接区C第一介质结构220中形成互联开口；在所述互联开口底部的第一介质结构220中形成接触孔，所述接触孔底部暴露出所述栅极结构201；在所述接触孔中、互联开口中和所述第一介质结构220表面形成互联层；去除所述第一介质结构220表面的互联层，在所述接触孔中形成第一插塞231，在所述互联开口中形成第一互联金属232。
本实施例中，所述互联层的材料为铜。
形成所述第一介质结构220的工艺包括化学气相沉积工艺。
形成所述互联层的工艺包括电镀工艺；去除所述第一介质结构220表面的互联层的工艺包括化学机械研磨工艺。
在其他实施例中，所述第一插塞的材料为钨或铝，所述第一互联金属的材料为铝或钨。所述第一互联金属位于所述第一插塞和部分第一介质结构表面。形成所述第一插塞、第一互联金属和第一介质结构的步骤包括：在所述衬底表面形成第一介质结构；在所述第一介质结构中形成接触孔，所述接触孔底部暴露出所述栅极结构；在所述接触孔和所述第一介质结构表面形成互联层；对所述互联层进行图形化处理，在所述接触孔中形成第一插塞，并在所述第一插塞和部分第一介质结构表面形成第一互联金属。
请参考图5和图6，图6是图5的俯视图，在所述第一介质结构220表面形成第二介质结构230，所述连接区C第二介质结构230中具有第二插塞252和第二互联金属251，所述第二互联金属251位于所述第二插塞252表面，所述第二介质结构中具有反光结构240，所述反光结构包括：位于所述中心区的反光层241，所述反光层241与第一面之间的间距为第一间距；位于所述介质结构中的反光框242，所述反光框242位于所述隔离区B、***区或自所述隔离区B延伸至所述***区，所述反光框242与第一面之间的间距为第二间距，所述第二间距小于第一间距。
所述介质结构中具有反光结构240。所述图像传感器在工作过程中，透过所述感光元件210到达所述反光结构240的光线，能够被反光结构240反射回感光元件210中，使所述感光元件210将该部分光线转换为电信号，从而能够增加图像传感器的量子转化效率。
所述第一间距为反光层241表面各点到第一面的最小距离；所述第二间距为反光框242表面各点到第一面的最小距离。
所述反光结构240包括位于所述感光区A的反光层241以及反光框242。所述反光层241位于所述中心区，所述反光框242位于所述隔离区B、***区或自所述隔离区B延伸至所述***区，则所述反光框位于所述反光层***。由于所述反光框位于所述反光层***，且所述第二间距小于第一间距，所述反光框242能够使照射到所述反光框242上的光线反射回所述感光元件210中，从而能够进一步增加图像传感器的量子转化效率。另外，所述反光框242能够防止从某一感光区A的光线透过隔离区B介质结构进入相邻感光区A，并被相邻感光区A的感光元件210吸收，因此所述反光框242能够降低图形传感器的光学串扰，改善图像传感器的性能。
所述第二介质结构230用于实现反光结构240与第二插塞252之间，以及反光结构240与第二互联金属251之间的电隔离；所述第二插塞252与第二互联金属251用于实现第一互联金属232与外部电路的电连接。
所述中心区的中心与感光区中心的连线垂直于所述第一面。
本实施例中，所述反光结构240与所述第二插塞252不接触，且所述反光结构240与所述第二互联金属251不接触。
本实施例中，所述反光框242与所述第二插塞252的材料相同。所述第二插塞252与所述反光框242的材料相同，能够使所述第二插塞252与反光框242在同一工艺中形成，从而能够简化工艺流程。在其他实施例中，所述反光框的材料还可以与所述第二插塞的材料不相同。
本实施例中，所述反光层241与第二互联金属251的材料相同。所述反光层241与第二互联金属251的材料相同，能够使所述反光层241与第二互联金属251在同一工艺中形成，从而能够简化工艺流程。在其他实施例中，反光层2与第二互联金属的材料还可以不相同。
具体的，本实施例中，所述反光层241、反光框242、第二插塞252和第二互联金属251的材料相同。所述反光层241、反光框242、第二插塞252和第二互联金属251的材料为铜。
本实施例中，形成所述反光结构240、第二插塞252、第二互联金属251以及所述第二介质结构230的步骤包括：在所述第一介质结构220表面形成第二介质结构230，所述感光区A第二介质结构230中具有第一孔，所述隔离区B第二介质结构230中具有第二孔，所述连接区C第二介质结构230中具有第三孔以及位于所述第三孔底部的第四孔，所述第三孔与第四孔贯穿所述第二介质结构230；在所述第一孔、第二孔、第三孔和第四孔中，以及所述第二介质结构230表面形成金属层；对所述金属层进行平坦化处理，去除所述第二介质结构230表面的金属层，在所述第一孔中形成反光层241，在所述第二孔中形成反光框242，在所述第三孔中形成第二互联金属251，在所述第四孔中形成第二插塞252。
本实施例中，所述第一孔还延伸至所述隔离区B第二介质结构230中。
本实施例中，所述金属层的材料为铜，在其他实施例中，所述金属层的材料还可以为铝或钨。
形成所述金属层的工艺包括电镀工艺。
需要说明的是，本实施例中，所述反光层241还位于所述***区和隔离区B第二介质结构230中，所述反光层241与所述反光框242边缘相互接触。在其他实施例中，所述反光层与反光框可以不接触。
形成所述第一孔、第二孔、第三孔和第四孔的步骤包括：对所述第二介质结构230进行第一图形化处理，在所述隔离区B和感光区A第二介质结构230中形成第一孔，在所述连接区C第二介质结构230中形成第三孔；对所述隔离区B的第一孔底部和第三孔底部的第二介质结构230进行第二图形化处理，在所述隔离区B第一孔底部的第二介质结构239中形成第二孔，并在所述第三孔底部的第二介质结构230中形成第四孔。
本实施例中，所述反光框242完全位于所述隔离区B第二介质结构230中，因此，所述第二孔完全位于所述隔离区B第二介质结构230中。在其他实施例中，所述反光框可以自所述感光区延伸至所述隔离区，则所述第二孔自所述感光区延伸至所述隔离区。
本实施例中，所述第二孔在平行于所述衬底200表面的方向上贯穿所述第二介质结构230，则所述反光层241完全覆盖所述感光区A。所述反光层241完全覆盖所述感光区A，能够增加反光层241对透过所述感光二极管的光线的反射，从而增加所述图像传感器的量子转换效率。
在其他实施例中，所述反光层还可以部分覆盖所述感光区。
本实施例中，所述反光层241还位于所述隔离区B介质结构中，所述反光层241能够使透射到所述隔离区B介质结构的光线反射回所述感光二极管中，从而增加所述图像传感器的量子效率。
本实施例中，反光层241在所述第一面上的投影图形为矩形。在其他实施例中，反光层在所述第一面上的投影图形还可以为圆形或其他多边形，例如正六边形或等边三角形。
本实施例中，相邻反光结构240不接触。在其他实施例中，相邻感光区之间不具有连接区时，相邻反光结构还可以相互接触。
本实施例中，所述反光框242在第一面上的投影图形为环形。在其他实施例中，所述反光框在第一面上的投影图形为长条形。
本实施例中，所述反光框242的个数为多个，各环形反光框242在第一面上的投影图形包围一个感光区A。在其他实施例中，所述反光框在第一面上的投影图形包围多个感光区。
需要说明的是，本实施例中，所述第二介质结构230的个数为多个，多个第二介质结构230层叠设置。所述反光框242位于任意一个或多个第二介质结构230中，所述反光层241位于任意一个或多个第二介质结构230中。具体的，所述反光框242位于与所述第一介质结构220接触的第二介质结构230。在其他实施例中，所述第二介质结构的个数可以为一个。
所述反光层241在沿垂直于所述第一面的方向上的尺寸为所述反光层241的厚度。
如果所述反光层241的厚度过小，容易使光线透过所述反光层241，从而不利用增加图像传感器的量子转化效率；如果所述反光层241的厚度过大，容易增加工艺难度，且容易增加材料浪费。具体的，本实施例中，所述反光层241的厚度为1300埃～2700埃。
所述反光层241在平行于所述衬底200第一面方向上的尺寸根据所述感光区A的相应尺寸设置。本实施例中，所述反光层241在平行于所述衬底第一面方向上的尺寸与所述感光区A的相应尺寸相等。
反光框242的宽度为反光框在沿垂直于第一面的方向上的尺寸。
如果反光框242的宽度过小，不利于减小图像传感器的光学串扰；如果反光框242的宽度过大，容易增加工艺难度。具体的，所述反光框242在沿垂直于所述第一面的方向上的尺寸为700埃～1900埃。
所述反光框242在沿垂直于所述反光框侧壁方向上的尺寸为反光框242的厚度。
如果所述反光框242的厚度过大，容易降低图像传感器的集成度；如果反光框242的厚度过小，容易使光线透过所述反光框242，从而不利于减小图像传感器的光学串扰。具体的，本实施例中，所述反光框242的厚度为300埃～1500埃。
请参考图7，在所述第二介质结构230和第二互联金属251表面形成钝化层270。
所述钝化层270用于隔离所述第二互联金属251、第一插塞231、反光结构240与外界环境。
所述钝化层270的材料包括聚酰亚胺。在其他实施例中，所述钝化层还可以包括氧化硅或氮化硅。
请参考图8，在所述衬底200感光区A第二面形成滤光片260；在滤光片260表面形成微透镜261。
所述微透镜261用于聚光，将光线聚焦到所述滤光片260上。所述滤光片260用于对投射到所述滤光片260上的光进行滤过。
图9是本发明的图像传感器另一实施例的结构示意图。
本实施例中与图4至图8所示实施例的相同之处，在此不做赘述，不同之处在于：
请参考图9，在所述第一介质结构220表面形成第二介质结构230；在所述连接区C第二介质结构230中形成第二插塞252；在所述隔离区B第二介质结构230中形成反光框242；在所述第二插塞252表面形成第二互联金属251；在所述感光区A第二介质结构230表面形成反光层241。
本实施例中，所述反光层241的材料为铝、钨或铜。所述反光框242的材料为铝或钨。
形成所述第二插塞252和反光框242的步骤包括：对所述第二介质结构230进行第三图形化处理，在所述隔离区B第二介质结构230中形成第一接触孔，并在所述连接区C第二介质结构230中形成第二接触孔；在所述第一接触孔、第二接触孔中和第二介质结构230表面形成第一连接层；去除所述第二介质结构230表面的第一连接层；在所述第一接触孔中形成反光框242，并在第二接触孔中形成反光层241。
所述第三图形化处理的步骤包括：在所述第二介质结构230表面形成图形化的第一掩膜层；以所述第一掩膜层为掩膜对所述第二介质结构230进行刻蚀，形成所述第一接触孔和第二接触孔。
对所述第二介质结构230进行刻蚀的工艺包括干法刻蚀工艺。
所述第一连接层的材料为铝、钨或铜。所述第二连接层的材料为铝或钨。
形成第二互联金属251和反光层241的步骤包括：在所述反光框242和第二介质结构表面形成第二连接层；对所述第二连接层进行第四图形化处理，在所述感光区A形成所述反光层241，并在所述第二插塞252表面形成第二互联金属251。
所述第四图形化处理的步骤包括：在所述第二连接层表面形成图形化的第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜对所述第二连接层进行刻蚀。
对所述第二连接层进行刻蚀的工艺包括干法刻蚀工艺。
本实施例中，所述反光框242仅位于所述隔离区B。在其他实施例中，所述反光框还可以延伸至所述感光区。
本实施例中，所述反光层241还位于所述反光框242表面。在其他实施例中，所述反光层可以仅位于所述感光区第二介质结构表面。
继续参考图8，本发明还提供一种图像传感器，包括：衬底200，所述衬底200包括相对的第一面和第二面，所述衬底200包括多个分立的感光区A以及包围各感光区A的隔离区B，各感光区A衬底200中分别具有感光元件210，各感光区A分别包括中心区和包围所述中心区的***区；位于所述衬底200第一面的介质结构，所述介质结构中具有反光结构240，所述反光结构240包括位于所述中心区介质结构中的反光层241，所述反光层241与第一面之间的间距为第一间距；位于所述介质结构中的反光框242，所述反光框242位于所述隔离区B、***区或自所述隔离区B延伸至所述***区，所述反光框242与第一面之间的间距为第二间距，所述第二间距小于第一间距。
本实施例中，所述反光层241完全覆盖所述感光区A衬底200。在其他实施例中，所述反光层可以部分覆盖所述感光区衬底。
反光层241在所述第一面上的投影图形为圆形或多边形。
本实施例中，所述反光层241还位于所述隔离区B介质结构中，所述反光层241与所述反光框242接触。在其他实施例中，所述反光层可以仅位于所述隔离区介质结构中，所述反光层与所述反光框不接触。
所述反光框242在第一面上投影图形为环形；反光框242在第一面上的投影图形包围一个或多个感光区A。
具体的，本实施例中，所述反光框242的个数为多个，各个反光框242在第一面上的投影图形包围一个感光区A。
本实施例中，相邻反光框242的边缘不接触。
本实施例中，所述反光框242在第一面上的投影图形为圆环或多边形环。在其他实施例中，所述反光框为长条型。
所述反光层241在沿垂直于所述第一面的方向上的尺寸为1300埃～2700埃。
所述反光框242在沿垂直于所述第一面的方向上的尺寸为700埃～1900埃；所述反光框242的厚度为300埃～1500埃。
所述反光层241的材料为铜、铝或钨；所述反光框242的材料为铜、铝或钨。
图像传感器还包括：位于所述衬底200各感光区A第二面的滤波片260；位于各滤波片260表面的微透镜261。
图10和图11是本发明的图像传感器另一实施例的结构示意图。
请参考图10和图11，图11是图10的俯视图，图11中省略了介质结构，本实施例中的图像传感器与图8所示图像传感器的相同之处，在此不做赘述，不同之处在于：
本实施例中，所述连接区C位于隔离区B和感光区A一侧。相邻隔离区B之间不具有连接区C。
本实施例中，多个感光区A的反光层241相互接触，形成一个整体。多个感光区A的反光层241相互接触能够增加反光层241对透过所述感光二极管的光线的反射，从而增加所述图像传感器的量子转换效率。
本实施例中，相邻感光框242边缘相互接触，使多个感光框242形成第一整体。所述感光框242位于所述隔离区B，且感光框242边缘与所述感光区A边缘接触。在其他实施例中，相邻感光框可以不接触。
图12是本发明的图像传感器又一实施例的结构示意图。
请参考图12，图12与图10和图11所示的图像传感器的相同之处，在此不多做赘述，不同之处在于：
本实施例中，所述反光框242与所述感光区A不接触。所述反光层241还位于所述隔离区B。所述反光层241在平行于所述衬底200第一面方向上的尺寸为第一尺寸，所述感光区A沿平行于第一面方向上的尺寸为第二尺寸，所述第一尺寸大于相应的第二尺寸。
本实施例中，相邻反光框242不接触。在其他实施例中，相邻反光框边缘可以相互接触。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及包围各感光区的隔离区，各感光区衬底中分别具有感光元件，各感光区分别包括中心区和包围所述中心区的***区；
位于所述衬底第一面表面的介质结构，所述介质结构中具有反光结构，所述反光结构包括：位于所述中心区介质结构中的反光层，所述反光层与第一面之间的间距为第一间距；位于所述介质结构中的反光框，所述反光框位于所述隔离区、***区或自所述隔离区延伸至所述***区，所述反光框与第一面之间的间距为第二间距，所述第二间距小于第一间距。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述反光层完全覆盖所述感光区。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述反光框位于所述隔离区，所述反光框边缘与所述反光层边缘接触。
4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述反光框在第一面上的投影图形为环形；反光框在第一面上的投影图形包围一个或多个感光区。
5.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，相邻反光层边缘相互接触；相邻反光框的边缘相互接触。
6.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述反光层在沿垂直于所述第一面的方向上的尺寸为1300埃～2700埃；所述反光框在沿垂直于所述第一面的方向上的尺寸为700埃～1900埃；所述反光框在沿垂直于反光框侧壁的方向上的尺寸为300埃～1500埃。
7.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述反光层的材料为铜、铝或钨；所述反光框的材料为铜、铝或钨。
8.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及包围各感光区的隔离区，各感光区衬底中分别具有感光元件；
在所述衬底第一面形成介质结构以及位于所述介质结构中的反光结构，所述反光结构包括：位于所述中心区介质结构中的反光层，所述反光层与第一面之间的间距为第一间距；位于所述介质结构中的反光框，所述反光框位于所述隔离区、***区或自所述隔离区延伸至所述***区，所述反光框与第一面之间的间距为第二间距，所述第二间距小于第一间距。
9.如权利要求8所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述衬底还包括连接区；所述介质结构包括：位于所述衬底第一面的第一介质结构；位于所述第一介质结构表面的第二介质结构；
所述形成方法还包括：在所述连接区第一介质层中形成第一插塞；在所述第一插塞表面形成第一互联金属；在所述连接区第二介质层中形成第二插塞，在所述第二插塞表面形成第二互联金属，所述第二互联金属位于所述第二插塞表面，所述第二插塞与所述第一互联金属电连接；
所述反光框和所述反光层位于所述第二介质结构中；
形成所述介质结构、第一插塞、第一互联金属、第二插塞和第二互联金属的步骤包括：在所述衬底表面形成第一介质结构，所述连接区第一介质结构中具有第一插塞以及位于所述第一插塞表面的第一互联金属；在所述第一介质结构表面形成第二介质结构，所述感光区第二介质结构中具有第一孔，所述隔离区第二介质结构中具有第二孔，所述连接区第二介质结构中具有第三孔以及位于所述第三孔底部的第四孔，所述第三孔与第四孔贯穿所述第二介质结构；在所述第一孔、第二孔、第三孔和第四孔中，以及所述第二介质结构表面形成金属层；对所述金属层进行平坦化处理，去除所述第二介质结构表面的金属层，在所述第一孔中形成反光层，在所述第二孔中形成反光框，在所述第三孔中形成第二互联金属，在所述第四孔中形成第二插塞；
或者，所述反光层位于所述隔离区第二介质结构表面；
形成所述介质结构、第一插塞、第一互联金属、第二插塞和第二互联金属的步骤包括：在所述衬底表面形成第一介质结构，所述第一介质结构中具有第一插塞以及位于所述第一插塞表面的第一互联金属；在所述第一介质结构表面形成第二介质结构；在所述连接区第二介质结构中形成第二插塞；在所述隔离区第二介质结构中形成反光框；在所述第二插塞表面形成第二互联金属；在所述感光区第二介质结构表面形成反光。
10.如权利要求9所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第二介质结构的个数为多个，多个第二介质结构层叠设置；所述反光框位于任意一个或多个第二介质结构中，所述反光层位于任意一个或多个第二介质结构中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180327 |