CN109166871B - 图像传感器及其制作方法 - Google Patents

图像传感器及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109166871B
CN109166871B CN201810952047.6A CN201810952047A CN109166871B CN 109166871 B CN109166871 B CN 109166871B CN 201810952047 A CN201810952047 A CN 201810952047A CN 109166871 B CN109166871 B CN 109166871B
Authority
CN
China
Prior art keywords
color filter
insulating structure
image sensor
photodiode
semiconductor substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810952047.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109166871A (zh
Inventor
武海亮
陈世杰
黄晓橹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huaian Xide Industrial Design Co ltd
Original Assignee
Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huaian Imaging Device Manufacturer Corp filed Critical Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Priority to CN201810952047.6A priority Critical patent/CN109166871B/zh
Publication of CN109166871A publication Critical patent/CN109166871A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109166871B publication Critical patent/CN109166871B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14623Optical shielding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本发明技术方案公开了图像传感器及其制作方法,所述图像传感器包括形成有光电二极管的半导体基板,所述半导体基板包含不同的像素区域,所述像素区域包括白色像素区域;位于所述半导体基板上的绝缘结构;贯穿所述绝缘结构,并且部分覆盖所述白色像素区域光电二极管的有机光电二极管;位于所述绝缘结构上并且部分覆盖所述绝缘结构的遮光膜;位于绝缘结构上对应不同像素的滤色层,所述滤色层包括白色滤色层,所述遮光膜隔离所述不同像素的滤色层;位于滤色层上方的微透镜。所述图像传感器不仅提高了图像传感器的图像质量,而且也提高了图像传感器的灵敏度。

Description

图像传感器及其制作方法
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造领域,尤其涉及一种图像传感器及其制作方法。
背景技术
图像传感器是一种将光学图像转换成电信号的器件。随着计算机和通信产业的发展,对高性能图像传感器的需求不断增长,这些高性能图像传感器广泛用于诸如数字照相机、摄像录像机、个人通信***(PCS)、游戏机、安防摄像机、医用微型照相机之类的各种领域。
图像传感器通常为两种类型,电荷藕合器件(CCD)传感器和CMOS图像传感器(CMOSImage Sensors,CIS)。相比于CCD图像传感器,CMOS图像传感器具有集成度高、功耗小、生成成本低等优点。
在传统CMOS感光元件中,感光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就是将其掉转方向,让光线首先进入感光二极管,从而增大感光量,显著提高低光照条件下的拍摄效果。而堆栈式图像传感器则是将原来图像传感器里的信号处理电路放到了原来的半导体基板上,在图像传感器芯片上重叠形成背照式图像传感器的像素部分,因此能够实现在较小的图像传感器芯片尺寸上形成大量像素点,可以把腾出来的空间放置更多的像素。另外,传感器里的像素点和电路是相互独立的,所以像素点部分可以进行更高的画质优化,电路部分亦可进行高性能优化。除此之外,堆栈式图像传感器加入了RGBW的编码技术,就是由原来的R(红),G(绿),B(蓝)三原色像素点中再加入W(白)像素点来提升画质,提高传感器的感光能力,使摄像头在暗光环境下也能够拍摄出质量更高的照片。但是,W像素比其他像素更容易饱和,电子会溢出到相邻的光电二极管中,造成图像质量下降。
发明内容
本发明技术方案要解决的技术问题是:针对现有的图像传感器中白光像素容易饱和,使电子溢出到相邻的光电二极管中,从而造成图像质量下降的缺陷,提供一种新的图像传感器结构及其制作方法,提高图像传感器在暗光下的成像质量以及成像灵敏度。
为解决上述技术问题,本发明提供一种图像传感器,包括:形成有光电二极管的半导体基板,所述半导体基板包含不同的像素区域,所述像素区域包括白色像素区域以及红色像素区域、绿色像素区域和蓝色像素区域中的至少一个;位于所述半导体基板上的绝缘结构;贯穿所述绝缘结构,并且部分覆盖所述白色像素区域光电二极管的有机光电二极管;位于所述绝缘结构上并且部分覆盖所述绝缘结构的遮光膜;位于绝缘结构上对应不同像素的滤色层,所述滤色层包括白色滤色层,所述遮光膜隔离所述不同像素的滤色层;位于滤色层上方的微透镜。
本发明还提供一种图像传感器的制作方法,包括:提供形成有光电二极管的半导体基板,所述半导体基板包含不同的像素区域,所述像素区域包括白色像素区域以及红色像素区域、绿色像素区域和蓝色像素区域中的至少一个;在所述半导体基板上形成绝缘结构;形成贯穿所述绝缘结构,并且部分覆盖所述白色像素区域光电二极管的有机光电二极管;在所述绝缘结构上形成部分覆盖所述绝缘结构的遮光膜;在绝缘结构上形成对应不同像素的滤色层,所述滤色层包括白色滤色层,所述遮光膜隔离所述不同像素的滤色层;在各像素区域对应位置的滤色层上方形成微透镜。
可选的,所述图像传感器的制作方法以及图像传感器中所述遮光膜为具有遮光效果的金属材料,更进一步,所述遮光膜材料为钨、铝或铜。
可选的,所述绝缘结构为多层介质层形成的堆栈结构,更进一步,所述的绝缘结构包含高介电常数材料层,抗反射层以及粘附介质层中的一种以上。
与现有技术相比,本发明技术方案具有以下有益效果:
在本发明提供的一种图像传感器制作方法以及结构中,所述的有机光电二极管部分遮挡所述白色像素区域的光电二极管,因此,可以减少白色像素区域光电二极管的进光量,同时所述有机光电二极管还可以吸收白光,提高白光的光电转换效率,还减少了光电二极管的电子串扰,在暗光情况下,不仅提高了图像传感器的图像质量,而且也提高了图像传感器的灵敏度。
附图说明
图1至图4为本发明实施例中图像传感器形成方法各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
在下文中将参考附图对本发明构思进行更加全面的描述,在附图中示出了本发明构思的示例性实施例。通过下列参照附图更加详细描述的示例性实施例,本发明构思的优点和特征以及实现它们的方法将得以呈现。然而,应当注意,本发明构思不限于下列示例性实施例,而是可以按照各种形式来实现。因此,提供示例性实施例的目的仅仅用于公开本发明构思,并且使得本领域技术人员知晓本发明构思的范畴。在附图中,本发明构思的实施例不限于在此提供的特定示例,并且出于清楚的目的进行了放大。
在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的而不是用于限制本发明。如在此使用,单数术语“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式,除非在上下文中另外明确地指出。如在此使用,术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解,当一个元件被称作“连接”或“耦接”至另一个元件时,其可以直接地连接或耦接至另一个元件,或者也可以存在中间元件。
类似地,应当理解,当诸如层、区域或衬底之类的元件被称作在另一个元件“上”时,其可以直接在另一个元件上,或者也可以存在中间元件。与之相反,术语“直接地”表示没有中间元件。还应当理解,术语“包含”、“包含着”、“包括”和/或“包括着”,在此使用时,指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件,但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
另外,详细描述中的实施例将利用作为本发明构思的理想示例性示图的截面图来进行描述。因此,示例性示图的形状可以根据制造技术和/或可允许的误差进行改变。因此,本发明构思的实施例不限于在示例性示图中所示出的特定形状,而是可以包括可以根据制造工艺产生的其他形状。在附图中所示例的区域具有一般属性,并且被用于示出元件的特定形状。因此,这不应当被解释为对本发明构思的范围进行限制。
还应当理解,尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件,但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此,在没有脱离本发明的教导的情况下,在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标志符在整个说明书中表示相同的元件。
此外,通过参考作为理想化的示例性图示的截面图示和/或平面图示来描述示例性实施例。因此,由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此,不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状,而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。例如,被示出为矩形的蚀刻区域通常会具有圆形的或弯曲的特征。因此,在图中示出的区域实质上是示意性的,其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。
下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例所述图像传感器的制作方法包括:提供形成有光电二极管21的半导体基板22,所述半导体基板22包含不同的像素区域20,所述像素区域20包括白色像素区域;在所述半导体基板上形成绝缘结构;形成贯穿所述绝缘结构,并且部分覆盖所述白色像素区域20的有机光电二极管28;在所述绝缘结构上形成部分覆盖所述绝缘结构的遮光膜27;在绝缘结构上形成对应不同像素的滤色层25,所述滤色层25包括白色滤色层25W,所述遮光膜隔离所述不同像素的滤色层25;在各像素区域对应位置的滤色层25上方形成微透镜26。
参考图1,首先提供形成有光电二极管21的半导体基板22,所述半导体基板22包括不同的像素区域20,所述光电二极管21对应于不同的像素区域20并包含有不同的像素单元;
本实施例中,所述半导体基板22可以为硅衬底,还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟,或者为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底,或者是生长有外延层的衬底。所述的半导体基板22中包含用于将接收到的光信号转换为电信号的光电二极管。根据需要,所述的半导体基板22被划分设置为不同的像素区域20,例如红色像素、绿色像素和蓝色像素等基本像素单元或者其他各种像素单元比如白色像素。本实施例中描述像素区域时,若没有特别指出,可以指任意一个像素区域。
如图1所示,根据半导体基板22像素区域的划分,不同的光电二极管21中对应不同的像素例如红色像素、绿色像素和蓝色像素等基本像素或者其他各种像素比如白色像素。在附图1中,为了描述方便,示例性的表示出绿色像素,白色像素以及红色像素区域。
所述的各光电二极管在半导体基板22中可以拜耳(Bayer)阵列布置,也可以根据需要布置成其他任何阵列。为了满足所述半导体基板22的总厚度薄化的要求,通常各个所述光电二极管在所述半导体基板22中的位置基本上处于同一深度。
随后,在半导体基板22的光入射面形成绝缘结构,所述的绝缘结构包括一层以上的介质层,为多层介质层形成的堆栈结构。一方面,所述的绝缘结构中可以包含高介电常数材料层,用于防止由于表面损伤产生暗电流,其中,所述的高介电常数材料层的介电常数k大于3.9,所述高介电常数材料例如为二氧化铪;另一方面,所述的绝缘结构中还可以包括抗反射层,用于防止入射光反射形成串扰;所述的绝缘结构中还可以包括粘附介质层,使得各介质层之间更好的粘合;所述的绝缘结构还用于隔离半导体基板22与随后形成的遮光膜27。
在附图1中,示意性的画出了由第一绝缘层23和第二绝缘层24形成的绝缘结构,其中,所述的第一绝缘层23可以包含高介电常数材料层,抗反射层或者粘附层中的任意一种或者多种,各层之间的顺序以及材料的选择可以根据工艺设计的需要进行调整。所述的第二绝缘层24也可以包含高介电常数材料层,抗反射层或者粘附层中的任意一种或者多种,各层之间的顺序以及材料的选择可以根据工艺设计的需要进行调整。
进一步,所述的绝缘结构还可以在第一绝缘层23和第二绝缘层24的基础上继续进行堆叠。形成所述第一绝缘层23或者第二绝缘层24的工艺例如为化学气相沉积工艺等。
随后,继续参考图1,形成贯穿所述绝缘结构,并且部分覆盖所述白色像素区域20光电二极管的有机光电二极管28。本实施例中,所述的有机光电二极管28部分遮挡所述白色像素区域20的光电二极管,因此,可以减少白色像素区域20中对应的光电二极管21W的进光量,同时所述有机光电二极管28还可以吸收白光,提高白光的光电转换效率,同时还减少了光电二极管的电子串扰,在暗光情况下,不仅提高了图像传感器的图像质量,而且也提高了图像传感器的灵敏度。
所述的有机光电二极管28可对特定波长的光执行光电转换。本实施例中,有机光电二极管28对白色光执行光电转换。
在本实施例中,并不对所述有机光电二极管28与其部分遮挡的白色像素区域20的光电二极管的相对位置关系进行严格的限定,在实际工艺中,根据白色像素区域20光电二极管面积的大小,在满足满井容量产生足够的光生载流子的情况下,可根据需要调节有机光电二极管28对白色像素区域20光电二极管的遮挡面积以避免光生载流子的溢出现象。
形成所述有机光电二极管28的工艺例如为:在所述的绝缘结构上形成掩膜层,并根据有有机光电二极管28的位置定义所述掩膜层的图案,本实施例中,所述的掩膜层图案开口位置与白色像素区域的位置部分对应,随后刻蚀所述绝缘结构至暴露出半导体基板,并在所述绝缘结构中制作有机光电二极管。本实施例并不对制作有机光电二极管的具体工艺进行进一步的限定,本领域技术人员已知的有机光电二极管的制作方法都适用于本实施例。随后,去除所述掩膜层。
参考附图2,在构成绝缘结构的第二绝缘层24上形成遮光膜27,所述的遮光膜27可由金属制成,或是吸收光的黑色滤色层,或者可以由有机光电转换膜的电极构成。所述的遮光膜27部分的覆盖第二绝缘层24,被设置于相邻的像素区域之间对应的位置,并使不同像素区域的光线不会进入其他像素区域的光电二极管。
本实施例中,所述的遮光膜27用于隔离随后形成的各滤色层25,因此,本实施例对其厚度有一定的限制,其厚度与随后形成的滤色层25的厚度接近,在一个优选实施例中,其厚度约为400nm至1000nm。
遮光膜27的材料优选为具有遮光效果的金属材料,例如钨、铝或铜等,形成遮光膜27的工艺例如为化学气相沉积遮光膜材料并进行选择性刻蚀,再去除与光电二极管位置对应的部分遮光膜材料,形成所述遮光膜27。
本实施例中,所述的遮光膜27的位置并不覆盖所述有机光电二极管28。
参照图3,在各像素区域对应位置的第二绝缘层24上形成对应不同像素的滤色层25,所述遮光膜27隔离所述滤色层25;当所述滤色层25对应不同的像素区域时,可根据需要依次形成。在本发明的一个具体实施例中,根据半导体基板中对应像素区域的划分,分别依次形成红色滤色层25R,白色滤色层25W以及绿色滤色层25G。
滤色层25使与像素区域20对应的预定颜色的光通过,并且针对各像素区域20设置对应颜色的滤色层25。也就是说,如图中所示,针对红色像素单元区域设置红色滤色片25R,且针对绿色像素单元21G设置绿色滤色片25G。每个滤色片25是用内部添加有有机颜料的树脂形成的,并且被设计成例如具有大约400nm至1000nm的厚度。
本实施例中,所述的白色滤色层25W位于所述有机光电二极管28上并且完全覆盖所述有机光电二极管28。
参考图4,在各像素区域对应位置的滤色层25上形成微透镜26。在本实施例中,只示意性的画出了微透镜26在图像传感器中的相对位置,其与滤色层25的位置相对应,并设置在滤色层25的正上方。
所述的微透镜用于针对各像素单元聚集光,其材料例如为聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂或这些树脂的共聚物树脂形成的。形成所述微透镜的工艺可以是现有的任意一种微透镜制作工艺,在此不做赘述。
在实际工艺中,微透镜26也可以直接设置在滤色层25上方并与所述滤色层25直接接触,也可以不与滤色层25直接接触,也就是说,微透镜26与滤色层25之间还可以根据需要设置其他膜层,例如一层或者多层介质层。
本实施例所述的图像传感器制作方法,所述的有机光电二极管部分遮挡所述白色像素区域的光电二极管,因此,可以减少白色像素区域光电二极管的进光量,同时所述有机光电二极管还可以吸收白光,提高白光的光电转换效率,还减少了光电二极管的电子串扰,在暗光情况下,不仅提高了图像传感器的图像质量,而且也提高了图像传感器的灵敏度。
实施例2
参考图4,在本发明的另一个实施例中,提供另一种图像传感器结构,包括:形成有光电二极管的半导体基板22,所述半导体基板22包含不同的像素区域20,其中所述光电二极管对应于不同的像素区域,所述的像素区域包括白色像素区域;位于所述半导体基板上的绝缘结构;贯穿所述绝缘结构,并且部分覆盖所述白色像素区域的光电二极管的有机光电二极管28;位于所述绝缘结构上并且部分覆盖所述绝缘结构的遮光膜27,所述遮光膜27隔离所述不同的像素区域20;位于绝缘结构上对应不同像素的滤色层25,所述滤色层包括白色滤色层,所述遮光膜隔离所述不同像素的滤色层;位于滤色层25上方的微透镜26。
参考图4,首先提供形成有光电二极管21的半导体基板22,所述半导体基板22包括不同的像素区域20,所述光电二极管21对应于不同的像素区域20并包含有不同的像素单元;
本实施例中,所述半导体基板22可以为硅衬底,还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟,或者为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底,或者是生长有外延层的衬底。所述的半导体基板22中包含用于将接收到的光信号转换为电信号的光电二极管。根据需要,所述的半导体基板22被划分设置为不同的像素区域20,例如红色像素、绿色像素和蓝色像素等基本像素单元或者其他各种像素单元比如白色像素。本实施例中描述像素区域时,若没有特别指出,可以指任意一个像素区域。根据半导体基板22像素区域的划分,不同的光电二极管21中对应不同的像素例如红色像素、绿色像素和蓝色像素等基本像素或者其他各种像素比如白色像素。在附图中,为了描述方便,示例性的表示出绿色像素,白色像素以及红色像素区域。
所述的各光电二极管在半导体基板22中可以拜耳(Bayer)阵列布置,也可以根据需要布置成其他任何阵列。为了满足所述半导体基板22的总厚度薄化的要求,通常各个所述光电二极管在所述半导体基板22中的位置基本上处于同一深度。
所述的绝缘结构包括一层以上的介质层,为多层介质层形成的堆栈结构。一方面,所述的绝缘结构中可以包含高介电常数材料层,用于防止由于表面损伤产生暗电流,其中,所述的高介电常数材料层的介电常数k大于3.9,所述高介电常数材料例如为二氧化铪;另一方面,所述的绝缘结构中还可以包括抗反射层,用于防止入射光反射形成串扰;所述的绝缘结构中还可以包括粘附介质层,使得各介质层之间更好的粘合;所述的绝缘结构还用于隔离半导体基板22与随后形成的遮光膜27。
在附图4中,示意性的画出了由第一绝缘层23和第二绝缘层24形成的绝缘结构,其中,所述的第一绝缘层23可以包含高介电常数材料层,抗反射层或者粘附层中的任意一种或者多种,各层之间的顺序以及材料的选择可以根据工艺设计的需要进行调整。所述的第二绝缘层24也可以包含高介电常数材料层,抗反射层或者粘附层中的任意一种或者多种,各层之间的顺序以及材料的选择可以根据工艺设计的需要进行调整。进一步,所述的绝缘结构还可以在第一绝缘层23和第二绝缘层24的基础上继续进行堆叠。形成所述第一绝缘层23或者第二绝缘层24的工艺例如为化学气相沉积工艺等。
继续参考图4,所述的有机光电二极管28贯穿所述绝缘结构,并且部分覆盖所述白色像素区域20的光电二极管。本实施例中,所述的有机光电二极管28部分遮挡所述白色像素区域20的光电二极管,因此,可以减少白色像素区域20中对应的光电二极管21W的进光量,同时所述有机光电二极管28还可以吸收白光,提高白光的光电转换效率,同时还减少了光电二极管的电子串扰,在暗光情况下,不仅提高了图像传感器的图像质量,而且也提高了图像传感器的灵敏度。
所述的有机光电二极管28可对特定波长的光执行光电转换。本实施例中,有机光电二极管28对白色光执行光电转换。
在本实施例中,并不对所述有机光电二极管28与其部分遮挡的白色像素区域20的光电二极管的相对位置关系进行严格的限定,在实际工艺中,根据白色像素区域20的光电二极管面积的大小,在满足满井容量产生足够的光生载流子的情况下,可根据需要调节有机光电二极管28对白色像素区域20的光电二极管的遮挡面积以避免光生载流子的溢出现象。
形成所述有机光电二极管28的工艺例如为:在所述的绝缘结构上形成掩膜层,并根据有机光电二极管28的位置定义所述掩膜层的图案,本实施例中,所述的掩膜层图案开口位置与白色像素区域的位置部分对应,随后刻蚀所述绝缘结构至暴露出半导体基板,并在所述绝缘结构中制作有机光电二极管。本实施例并不对制作有机光电二极管的具体工艺进行进一步的限定,本领域技术人员已知的有机光电二极管的制作方法都适用于本实施例。随后,去除所述掩膜层。
遮光膜27设置在构成绝缘结构的第二绝缘层24上,所述的遮光膜27可由金属制成,或是吸收光的黑色滤色层,或者可以由有机光电转换膜的电极构成。所述的遮光膜27部分的覆盖第二绝缘层24,被设置于相邻的像素区域之间对应的位置,并使不同像素区域的光线不会进入其他像素区域的光电二极管。
本实施例中,所述的遮光膜27用于隔离随后形成的各滤色层25,因此,本实施例对其厚度有一定的限制,其厚度与随后形成的滤色层25的厚度接近,在一个优选实施例中,其厚度约为400nm至1000nm。
遮光膜27的材料优选为具有遮光效果的金属材料,例如钨、铝或铜等,形成遮光膜27的工艺例如为化学气相沉积遮光膜材料并进行选择性刻蚀,再去除与光电二极管位置对应的部分遮光膜材料,形成所述遮光膜27。本实施例中,所述的遮光膜27的位置并不覆盖所述有机光电二极管28。
继续参照图4,滤色层25位于绝缘结构上并对应不同像素,所述滤色层包括白色滤色层,所述遮光膜隔离所述不同像素的滤色层;当所述滤色层25对应不同的像素区域时,可根据需要依次形成。在本发明的一个具体实施例中,根据半导体基板中对应像素区域的划分,分别依次形成红色滤色层25R,白色滤色层25W以及绿色滤色层25G。
滤色层25使与像素区域20对应的预定颜色的光通过,并且针对各像素区域20设置对应颜色的滤色层25。也就是说,如图中所示,针对红色像素单元区域设置红色滤色片25R,且针对绿色像素单元21G设置绿色滤色片25G。每个滤色片25是用内部添加有有机颜料的树脂形成的,并且被设计成例如具有大约400nm至1000nm的厚度。
本实施例中,所述的白色滤色层25W位于所述有机光电二极管28上并且完全覆盖所述有机光电二极管28。
参考图4,微透镜26被设置在各像素区域对应位置的滤色层25上。在本实施例中,只示意性的画出了微透镜26在图像传感器中的相对位置,其与滤色层25的位置相对应,并设置在滤色层25的正上方。
所述的微透镜用于针对各像素单元聚集光,其材料例如为聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂或这些树脂的共聚物树脂形成的。形成所述微透镜的工艺可以是现有的任意一种微透镜制作工艺,在此不做赘述。
在实际工艺中,微透镜26也可以直接设置在滤色层25上方并与所述滤色层25直接接触,也可以不与滤色层25直接接触,也就是说,微透镜26与滤色层25之间还可以根据需要设置其他膜层,例如一层或者多层介质层。
本实施例所述的图像传感器制作方法,所述的有机光电二极管部分遮挡所述白色像素区域的光电二极管,因此,可以减少白色像素区域光电二极管的进光量,同时所述有机光电二极管还可以吸收白光,提高白光的光电转换效率,还减少了光电二极管的电子串扰,在暗光情况下,不仅提高了图像传感器的图像质量,而且也提高了图像传感器的灵敏度。
本发明虽然已以较佳实施方式公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种图像传感器,其特征在于,包括:
形成有光电二极管的半导体基板,所述半导体基板包含不同的像素区域,所述像素区域包括白色像素区域以及红色像素区域、绿色像素区域和蓝色像素区域中的至少一个;
位于所述半导体基板上的绝缘结构;
贯穿所述绝缘结构,并且部分覆盖所述白色像素区域光电二极管的有机光电二极管;
位于所述绝缘结构上并且部分覆盖所述绝缘结构的遮光膜;
位于绝缘结构上对应不同像素的滤色层,所述滤色层包括白色滤色层,所述遮光膜隔离所述不同像素的滤色层;
位于滤色层上方的微透镜。
2.如权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述遮光膜为具有遮光效果的金属材料。
3.如权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述遮光膜材料为钨、铝或铜。
4.如权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述绝缘结构为多层介质层形成的堆栈结构。
5.如权利要求4所述的图像传感器,其特征在于,所述的绝缘结构包含高介电常数材料层,抗反射层以及粘附介质层中的一种以上。
6.一种图像传感器的制作方法,其特征在于,包括:
提供形成有光电二极管的半导体基板,所述半导体基板包含不同的像素区域,所述像素区域包括白色像素区域以及红色像素区域、绿色像素区域和蓝色像素区域中的至少一个;
在所述半导体基板上形成绝缘结构;
形成贯穿所述绝缘结构,并且部分覆盖所述白色像素区域光电二极管的有机光电二极管;
在所述绝缘结构上形成部分覆盖所述绝缘结构的遮光膜;
在绝缘结构上形成对应不同像素的滤色层,所述滤色层包括白色滤色层,所述遮光膜隔离所述不同像素的滤色层;
在各像素区域对应位置的滤色层上方形成微透镜。
7.如权利要求6所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,所述遮光膜为具有遮光效果的金属材料。
8.如权利要求7所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,所述遮光膜材料为钨、铝或铜。
9.如权利要求6所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,所述绝缘结构为多层介质层形成的堆栈结构。
10.如权利要求9所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,所述的绝缘结构包含高介电常数材料层,抗反射层以及粘附介质层中的一种以上。
CN201810952047.6A 2018-08-21 2018-08-21 图像传感器及其制作方法 Active CN109166871B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810952047.6A CN109166871B (zh) 2018-08-21 2018-08-21 图像传感器及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810952047.6A CN109166871B (zh) 2018-08-21 2018-08-21 图像传感器及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109166871A CN109166871A (zh) 2019-01-08
CN109166871B true CN109166871B (zh) 2021-07-06

Family

ID=64896195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810952047.6A Active CN109166871B (zh) 2018-08-21 2018-08-21 图像传感器及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109166871B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI676283B (zh) * 2019-01-29 2019-11-01 同泰電子科技股份有限公司 互補式金屬氧化物半導體感光元件、其所用的防護玻璃模組及該防護玻璃模組的製法
CN110164887A (zh) * 2019-04-30 2019-08-23 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN110098212A (zh) * 2019-05-14 2019-08-06 德淮半导体有限公司 一种图像传感器及其制作方法
CN110233160A (zh) * 2019-07-17 2019-09-13 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制作方法
CN111263129A (zh) * 2020-02-11 2020-06-09 Oppo广东移动通信有限公司 图像传感器、摄像头组件及移动终端

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105009290A (zh) * 2013-03-25 2015-10-28 索尼公司 图像传感器和电子装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009081169A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Fujifilm Corp 固体撮像素子
US8629486B2 (en) * 2010-06-29 2014-01-14 Samsung Electronics Co., Ltd. CMOS image sensor having anti-absorption layer
WO2015019913A1 (ja) * 2013-08-07 2015-02-12 ソニー株式会社 固体撮像装置および電子機器
KR102491497B1 (ko) * 2015-11-30 2023-01-20 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
EP3196953B1 (en) * 2016-01-19 2022-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Optoelectronic device, and image sensor and electronic device including the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105009290A (zh) * 2013-03-25 2015-10-28 索尼公司 图像传感器和电子装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109166871A (zh) 2019-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109166871B (zh) 图像传感器及其制作方法
KR101893325B1 (ko) 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자 기기
US9111828B2 (en) Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus
CN106067469B (zh) 摄像装置和电子设备
US9591242B2 (en) Black level control for image sensors
JP2009065098A (ja) 裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法
JP2006269923A (ja) 光電変換膜積層型カラー固体撮像素子
US9374538B2 (en) Image sensor with embedded infrared filter layer
KR102492595B1 (ko) 솔리드-스테이트 이미지 센서
US7449359B2 (en) Fabricating method of CMOS image sensor
CN116884984B (zh) 一种图像传感器及其制作方法
CN109273480B (zh) 图像传感器及其制作方法
CN105762160B (zh) 背照式全局像素单元结构及其制备方法
CN109065564B (zh) 图像传感器及其形成方法
US11538839B2 (en) Solid-state image sensor including patterned structure for decreasing petal flares
US10586825B2 (en) Self-alignment of a pad and ground in an image sensor
US20210143206A1 (en) Image sensor
CN108831901B (zh) 背照式图像传感器及其制作方法
KR102685050B1 (ko) 솔리드-스테이트 이미지 센서
US12027547B2 (en) Solid-state image sensor
CN219591401U (zh) 图像传感器及电子设备
KR20240029409A (ko) 이미지 센싱 장치
CN114914255A (zh) 图像传感器的像素结构及其制备方法、图像传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230714

Address after: 223001 Room 318, Building 6, east of Zhenda Steel Pipe Company, south of Qianjiang Road, Huaiyin District, Huai'an City, Jiangsu Province

Patentee after: Huaian Xide Industrial Design Co.,Ltd.

Address before: 223300 no.599, East Changjiang Road, Huaiyin District, Huai'an City, Jiangsu Province

Patentee before: HUAIAN IMAGING DEVICE MANUFACTURER Corp.

TR01 Transfer of patent right