CN113491011A - 图像传感器及其制作方法、搭载图像传感器的成像装置 - Google Patents
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Abstract
一种图像传感器(100)，包括：半导体衬底(110)、像素阵列(120)、金属互连区(130)和光学组件(150)，像素阵列(120)包括光敏元件(121)，金属互连区(130)包括介质(131)和介质(131)中平行设置的多个金属互连层(132)；其中，金属互连区(130)中形成有金属‑介质‑金属电容(160)，以将光反射向光敏元件(121)。能够提高成像效果。还提供了图像传感器的制作方法和成像装置。
Description
技术领域
本申请涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其制作方法、搭载图像传感器的成像装置。
背景技术
自从背照式(BSI)CMOS图像传感器兴起以来，极大推动了CMOS图像传感器向小尺寸及多元化的发展。背照式技术使得感光区域从图像传感器的正面转移到了背面，因此其金属走线不再需要避开感光区域，提高了像素设计的灵活性，使得图像传感器向越来越小尺寸的发展变成了可能，提高了像素的填充系数，减少了金属层数。
对于背照式图像传感器而言，光需从背面入射至感光区域，因此硅衬底需要将背面减薄至一定的厚度，这在很大程度上缩短了入射光在硅衬底内的光程，影响了感光区域对光的吸收以及转化效率，即量子效率。
发明内容
基于此，本申请提供了一种图像传感器及其制作方法、搭载图像传感器的成像装置。
第一方面，本申请提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：
半导体衬底；
形成于所述半导体衬底内的像素阵列，所述像素阵列包括光敏元件，所述光敏元件能够接收光并产生光生载流子；
设置在所述半导体衬底一侧的金属互连区，所述金属互连区包括介质和所述介质中平行设置的多个金属互连层，所述金属互连层连接至所述光敏元件；
设于所述半导体衬底另一侧的光学组件，所述光学组件能够将光导向所述光敏元件；
其中，所述金属互连区中形成有金属-介质-金属电容，以将光反射向所述光敏元件。
第二方面，本申请提供了一种成像装置，搭载任一上述的图像传感器。
第三方面，本申请提供了一种图像传感器的制作方法，所述方法包括：
提供半导体衬底；
在所述半导体衬底内形成像素阵列，所述像素阵列包括光敏元件；
在所述半导体衬底的一侧形成金属互连区，并在所述金属互连区中形成金属-介质-金属电容，所述金属互连区包括介质和所述介质中平行设置的多个金属互连层，所述金属互连层连接至所述光敏元件；
在所述半导体衬底的另一侧进行减薄处理和形成光学组件。
本申请实施例提供了一种图像传感器及其制作方法、搭载图像传感器的成像装置，可提高成像效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请的公开内容。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的一种图像传感器的结构示意图；
图2是一实施方式中图像传感器功能组成的结构示意图；
图3是一实施方式中图像传感器中像素的原理示意图；
图4是一实施方式中图像传感器中像素成像的时序示意图；
图5是另一实施方式中图像传感器中像素的原理示意图；
图6是图1中图像传感器在另一角度的结构示意图；
图7是一实施方式中图像传感器在一角度的结构示意图；
图8是图7中图像传感器在另一角度的结构示意图；
图9是一实施方式中金属-介质-金属电容的结构示意图；
图10是另一实施方式中金属-介质-金属电容的结构示意图；
图11是又一实施方式中金属-介质-金属电容的结构示意图；
图12是再一实施方式中金属-介质-金属电容的结构示意图；
图13是本申请一实施例提供的一种图像传感器的制作方法的流程示意图；
图14是本申请一实施例提供的一种成像装置的结构示意图。
附图标记：100、图像传感器；110、半导体衬底；120、像素阵列；121、光敏元件；1201、浅沟槽隔离区域；130、金属互连区；1301、金属线路；131、介质；132、金属互连层；141、传输管；142、浮置扩散区；143、复位管；144、源跟随管；145、行选通管；150、光学组件；151、彩色滤光片；152、微透镜阵列；160、金属-介质-金属电容；161、电极；162、电极之间的介质；1321、第一金属互连层；1322、第二金属互连层；1323、第三金属互连层；1611、第一电极；101、第一金属条；1612、第二电极；102、第二金属条；1613、第三电极；103、第三金属条；104、开关元件；
200、图像传感器；210、感光电路区；211、感光单元；201、光敏元件；202、传输管；203、浮置扩散区；204、复位管；205、源跟随管；206、行选通管；220、***电路；
600、成像装置；601、图像传感器；602、处理器；603、显示屏。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为一种图像传感器100的结构示意图。图像传感器100包括半导体衬底110、像素阵列120、金属互连区130和光学组件150。
在一些实施方式中，如图2所示，图像传感器200按功能组成可以分为感光电路区210和***电路220，其中感光电路区210可以包括几万至几亿的感光单元211，例如感光电路区210可以由大量的感光单元211按一定的方式组成阵列而成。***电路220则负责把感光单元211感生的信号转换成数字信号并读出。
图像传感器200的感光单元211又可称为像素(pixel)。在一些实施方式中，如图3所示，感光单元211包括光敏元件201、传输管(TX)202、浮置扩散区(FD)203、复位管(RST)204、源跟随管(SF)205、行选通管(SEL)206。
其中，光敏元件201又可称为光电二极管，像素阵列120可以由大量的光敏元件201按一定的方式组成阵列而成。
在一些实施方式中，感光单元211典型的工作时序如图4所示。
请参阅图3和图4，感光单元211典型工作过程如下：
a.复位阶段：复位管204打开(即，导通),行选通管206关闭(即，断开)，传输管202先打开(即，导通)，清空光敏元件201内的光生载流子，然后传输管202关闭(即，断开)；
b.曝光阶段：传输管202维持关闭状态(即，断开状态)，光敏元件201在光照下产生光生载流子；
c.信号读出阶段：行选通管206打开，然后复位管204关闭，浮置扩散区203被浮置为高电位，稳定后在输出端(PXD端)读取参考电压Vref(SHR阶段)，例如可以通过将***电路220的读参考电压使能信号置为高电平，而读取参考电压Vref(即，参考信号)；接着传输管202打开，光敏元件201内的光生载流子灌入浮置扩散区203，浮置扩散区203电位随着光生载流子进入变低，光生载流子传输完毕后，关闭传输管202，稳定后在输出端读取采样保持信号电压Vsig(SHS阶段)，例如可以通过将将***电路220的读采样保持信号电压使能信号置为高电平，而读取采样保持信号电压Vsig。
之后可以根据参考电压Vref和采样保持信号电压Vsig的差值ΔV＝Vref-Vsig，即为入射光信号引起的电压差，经过后续模拟-数字(AD)转换电路，即可转换成表征图像信息的数字信号。例如由***电路220进行模拟-数字转换。
需要说明的是，电压输出信号包括采样保持信号和参考信号。其中，采样保持信号由光生载流子产生。
在一些实施方式中，图像传感器200可以包括***电路220，当然也可以不包括***电路220，例如可以通过额外搭载的***电路实现模数转换等功能。
如图1所示，图像传感器100包括半导体衬底110、像素阵列120、金属互连区130、光学组件150。
示例性的，半导体衬底110可以包括硅衬底、锗衬底、碳化硅衬底中的至少一种。
如图1所示，像素阵列120形成于半导体衬底110内。像素阵列120包括光敏元件121，光敏元件121能够接收光并产生光生载流子。
示例性的，半导体衬底110上形成几万至几亿的光敏元件121，可以理解的，在半导体衬底110上形成像素阵列120。
示例性的，如图1所示，相邻的光敏元件121之间可以通过浅沟槽隔离区域1201(shallow trench isolation，STI)进行隔离。
在一些实施方式中，如图1所示，金属互连区130包括介质131和介质131中平行设置的多个金属互连层132。
示例性的，介质131可以包括通过化学气相沉淀(Chemical Vapor Deposition，CVD)形成的二氧化硅、氮化硅等。
示例性的，金属互连层132可以通过物理气相沉淀(Physical Vapor Deposition，PVD)形成金属层，如铜合金层、铝层等后对该金属层进行曝光，刻蚀形成。
示例性的，金属互连层132可以通过金属化通孔或者钨塞填充接触孔连接光敏元件121。
示例性的，如图1和图5所示，金属互连层132包括连接光敏元件121的金属线路1301，例如金属线路1301通过钨塞填充接触孔连接光敏元件121。
在一些实施方式中，如图1和图5所示，图像传感器100还包括形成于半导体衬底110内的浮置扩散区142，以及连接光敏元件121和浮置扩散区142的传输管141。
示例性的，金属互连层132通过浮置扩散区142和传输管141连接至光敏元件121。
示例性的，浮置扩散区142位于半导体衬底110上，浮置扩散区142用于接收光生载流子；传输管141能够受控连通或断开光敏元件121和浮置扩散区142。
示例性的，如图5所示，在复位阶段，传输管141受控连通光敏元件121和浮置扩散区142。例如传输管141的控制信号线接收高电平以使传输管141导通，从而光敏元件121和浮置扩散区142连通。示例性的，金属互连层132还用于连接浮置扩散区142和复位管143，浮置扩散区142经导通的复位管143连接复位电源，光敏元件121和浮置扩散区142在复位电源的作用下复位，清空光敏元件121内的光生载流子，然后传输管141关闭；在曝光阶段传输管141维持关闭状态，光敏元件121在光照下产生光生载流子；在信号读出阶段可以控制传输管141连通光敏元件121和浮置扩散区142，以使光敏元件121内的光生载流子灌入浮置扩散区142，浮置扩散区142的电位随着光生载流子进入变低，光生载流子传输完毕后，关闭传输管141。
在一些实施方式中，图像传感器100还包括源跟随管144和行选通管145，用于将浮置扩散区142的电压信号传输至***电路。
示例性的，金属互连层132还用于连接浮置扩散区142和源跟随管144，还可以用于连接源跟随管144和行选通管145。
示例性的，光敏元件121能够接收来自图像传感器100的背面的光，可以理解的，该图像传感器100为背照式图像传感器100。
具体的，如图1所示，金属互连区130设置在半导体衬底110的一侧，光学组件150设于半导体衬底110的另一侧，光学组件150能够将光导向光敏元件121。
示例性的，光学组件150能够将来自图像传感器100的背面的光导向光敏元件121。可以理解的，图像传感器100的背面是远离金属互连区130的一侧。
示例性的，如图1所示，光学组件150包括彩色滤光片151(color filter，CF)和/或微透镜阵列152(micro lens，ML)。彩色滤光片151用于过滤特定波长的光线，微透镜阵列152用于将光聚焦在光敏元件121上。
示例性的，光学组件150还可以包括抗反射涂层等，其中，抗反射涂层能够使进入半导体衬底110的光量增加。
具体的，如图1所示，金属互连区130中形成有金属-介质-金属电容160(MOM电容)，以将光反射向光敏元件121。
示例性的，金属-介质-金属电容160用于将照射至金属-介质-金属电容160的光反射到光敏元件121。
在一些实施方式中，金属-介质-金属电容160位于光敏元件121的一侧，并且该侧为光敏元件121远离光学组件150的一侧。
如图1所示，来自图像传感器100的背面的光经光学组件150到达光敏元件121，其中一部分光在光敏元件121内感生出光生载流子，还有一部分光则穿透光敏元件121到达金属-介质-金属电容160，金属-介质-金属电容160能够将这部分光反射向光敏元件121，以在光敏元件121内感生出光生载流子。
示例性的，来自图像传感器100的背面的光还有一部分可以经半导体衬底110到达金属-介质-金属电容160，金属-介质-金属电容160能够将这部分光反射向光敏元件121，以在光敏元件121内感生出光生载流子。
可以理解的，通过在图像传感器100的金属互连区130中形成金属-介质-金属电容160，使得来自图像传感器100的背面的光在半导体衬底110，特别是在光敏元件121上的光程得到提高，能够提高光敏元件121对光的吸收及转化效率，改善量子效率。另一方面，由于增加了开关元件104和金属-介质-金属电容160，从而使得当浮置扩散区142的电荷过高或过低时通过开关元件104可以控制金属-介质-金属电容160对浮置扩散区14进行充放电。
在一些实施方式中，如图1所示，金属-介质-金属电容160包括形成于金属互连层132的电极161，以及电极161之间的介质162。
示例性的，该电极161可以在形成金属互连层132时，对通过物理气相沉淀形成的金属层进行曝光，刻蚀得到。因此金属-介质-金属电容160的形成过程简单可控，容易实现大规模量产。
可以理解的，金属-介质-金属电容160的电极161是铜合金、铝等金属材质，对光的反射效果较好，可以将光反射向光敏元件121。
在一些实施方式中，金属-介质-金属电容160包括在至少一个金属互连层132上形成的电极161，该电极161包括多个金属条，不同金属条之间填充有介质131，即电极161之间的介质162，其中任意相邻的两个金属条中的一个可以作为正极板，另一个可以作为负极板。可以理解的，各金属互连层132上形成的正极板和负极板可以以插指(finger)的形式形成横向结构的电容。
示例性的，金属-介质-金属电容160的尺寸可以根据光敏元件121的尺寸设置，例如一个金属互连层132上电极161所在区域的面积不小于光敏元件121在金属互连层132上投影的面积，以将光充分反射向光敏元件121。
在一些实施方式中，如图1、图6至图8所示，金属-介质-金属电容160包括分别在至少两个金属互连层132上形成的电极161。
示例性的，如图6至图8所示，金属-介质-金属电容160包括在第一金属互连层1321上形成的第一电极1611和在第二金属互连层1322上形成的第二电极1612。
如图6所示，第一金属互连层1321、第二金属互连层1322分别为金属互连区130中由上至下的第二层、第三层金属互连层132。如图7和图8所示，第一金属互连层1321、第二金属互连层1322分别为金属互连区130中由上至下的第一层、第二层金属互连层132。在其他一些实施方式中，第一金属互连层1321、第二金属互连层1322分别为金属互连区130中由上至下的第一层、第三层金属互连层132。可以理解的，金属互连区130中的金属互连层132也不限于四层，例如可以为两层、三层、五层或更多层；金属-介质-金属电容160的电极161可以在相邻的金属互连层132形成，也可以在相间隔的金属互连层132形成；金属-介质-金属电容160的电极161可以在金属互连区130中间的若干金属互连层132形成，也可以在金属互连区130边缘的金属互连层132形成。
示例性的，如图6至图8所示，第一电极1611包括多个间隔排列的第一金属条101，第二电极1612包括多个间隔排列的第二金属条102。
如图1和图7所示，部分光线照射在第二电极1612，被第二电极1612的第二金属条102反射至光敏元件121。如图6和图8所示，部分光线穿过第二电极1612的第二金属条102间的间隔照射在第一金属条101上，被第一金属条101反射至光敏元件121。
在一些实施方式中，到达金属-介质-金属电容160的光可以在多层电级的金属条之间反复反射，之后经某一电级的金属条间的间隔射向光敏元件121。
示例性的，可以通过设置形成电极161的金属互连层132的层数，间隔，以使到达金属-介质-金属电容160的光可以更多的被反射至光敏元件121。
示例性的，可以通过设置第一金属条101之间的间隔和/或第二金属条102之间的间隔，以使到达金属-介质-金属电容160的光可以更多的被反射至光敏元件121。
可以理解的，形成于不同金属互连层132的电极161中的金属条之间也可以形成纵向结构的电容。
示例性的，如图6至图9所示，第一金属条101和第二金属条102之间具有一预定角度。例如，第一金属条101和第二金属条102之间具有60度至90度的夹角。例如，如图6至图9所示，第一金属条101和第二金属条102相互垂直，形成编织状结构。以使到达金属-介质-金属电容160的光可以更多的被反射至光敏元件121。
在一个实施方式中，第一金属条101和第二金属条102形成的金属-介质-金属电容160的放电速度来确定所述电容值。进一步地，第一金属条101和第二金属条102之间的角度依据第一金属条101和第二金属条102之间的电容值来确定。当设计一个放电速度较大的金属-介质-金属电容160时，需要使得金属-介质-金属电容160的电容值较大。在一个实施方式中，通过增加电容基板的正对面积(即，第一金属条101和第二金属条102之间的正对面积)来增加金属-介质-金属电容160的电容值。需要说明的是，当第一金属条101和第二金属条102之间的正对面积增加时，第一金属条101和第二金属条102之间的夹角(即，角度)减小。
在另一实施方式中，第一金属条101和第二金属条102形成的金属-介质-金属电容160的放电速度来确定所述电容值。第一金属条101和第二金属条102之间的距离可以依据电容值来确定。当设计一个放电速度较大的金属-介质-金属电容160时，需要使得金属-介质-金属电容160的电容值较大。在一个实施方式中，通过减小电容基板的距离(即，第一金属条101和第二金属条102之间的距离)来增加金属-介质-金属电容160的电容值。因此，在此实施方式中，可以通过金属-介质-金属电容160的放电速度来确定金属-介质-金属电容160的电容值，并依据确定的电容值，确定第一金属条101和第二金属条102所在的金属互联层。在另一实施方式中，金属-介质-金属电容160的尺寸和位置根据感光区域的尺寸和位置而被确定。
当然，如图10所示，第一金属条101和第二金属条102也可以平行排列，在特定角度入射的光线穿过第二电极1612的第二金属条102间的间隔也可以照射在第一金属条101上，被第一金属条101反射至光敏元件121。
在一些实施方式中，如图11和图12所示，第一金属互连层1321和第二金属互连层1322之间具有第三金属互连层1323。例如，第一金属互连层1321、第二金属互连层1322、第三金属互连层1323分别为金属互连区130中由上至下的第一层、第二层、第三层金属互连层132。
示例性的，如图11和图12所示，金属-介质-金属电容160还包括在第三金属互连层1323上形成的第三电极1613。通过设置三层电极161，可以使得到达金属-介质-金属电容160的光可以更多的被反射至光敏元件121，例如穿过金属-介质-金属电容160的光可以减少。
示例性的，如图11和图12所示，第一金属互连层1321和第二金属互连层1322之间具有第三金属互连层1323时，第一电极1611包括多个间隔排列的第一金属条101，第二电极1612包括多个间隔排列的第二金属条102，第三电极1613包括多个间隔排列的第三金属条103。
示例性的，第一金属条101和第三金属条103之间的角度为60度至90度，第二金属条102和第三金属条103之间的角度为60度至90度。
例如，如图11和图12所示，第一金属条101和第三金属条103相互垂直，第一金属条101和第二金属条102相互平行。形成三层编织状结构，可以使到达金属-介质-金属电容160的光更多的被反射至光敏元件121。
示例性的，如图12所示，第一金属条101和第二金属条102在第一金属条101的宽度方向上交错设置，可以使到达金属-介质-金属电容160的光更多的被反射至光敏元件121。
在一些实施方式中，如图5所示，金属-介质-金属电容160连接金属互连层132的金属线路1301，从而可以改善图像传感器100的电容。
在一些实施方式中，如图5所示，金属-介质-金属电容160的一端用于连接电源VDD，另一端通过一开关元件104连接浮置扩散区142。开关元件104导通时，金属-介质-金属电容160能够由浮置扩散区142充电或者向浮置扩散区142放电。
示例性的，开关元件104可以为DCG(Dual Conversion Gain，双转换增益)晶体管，例如包括在半导体衬底110上形成的多晶硅栅极(poly gate)。
示例性的，当图像传感器100成像时的环境过亮时浮置扩散区142需要储存的光生载流子较多，则可以控制开关元件104导通，以使金属-介质-金属电容160能够储存一部分光生载流子，防止亮处的图像细节丢失；当图像传感器100成像时的环境较暗时浮置扩散区142需要储存的光生载流子较少，可以控制开关元件104关断，光生载流子可以至储存在浮置扩散区142。从而可以提高图像传感器100的动态范围。
本申请实施例提供的图像传感器，通过在图像传感器的金属互连区中形成金属-介质-金属电容，使得来自图像传感器的背面的光在半导体衬底，特别是在光敏元件上的光程得到提高，能够提高光敏元件对光的吸收及转化效率，改善量子效率。
请结合上述实施例参阅图13，图13是本申请实施例提供的图像传感器的制作方法的流程示意图。
如图13所示，所述制作方法包括步骤S110至步骤S140。
步骤S110、提供半导体衬底。
例如，提供一个P型的硅衬底。
步骤S120、在所述半导体衬底内形成像素阵列，所述像素阵列包括光敏元件。
示例性的，在硅衬底的正面形成沟道隔离；接着在沟道隔离之间形成光敏元件。例如，在硅衬底正面的沟道隔离区之间通过离子注入及热处理等工艺形成光敏元件，还可以形成传输管、浮置扩散区等。
步骤S130、在所述半导体衬底的一侧形成金属互连区，并在所述金属互连区中形成金属-介质-金属电容。所述金属互连区包括介质和所述介质中平行设置的多个金属互连层，所述金属互连层连接至所述光敏元件。
示例性的，于光敏元件之上形成金属互连区，同时形成金属-介质-金属电容，此金属-介质-金属电容可形成于金属互连区的不同金属互连层，如第一至第三金属互连层之间，或根据设计需求放置两到三层金属-介质-金属电容于金属互连区，例如金属-介质-金属电容可同时位于第二至第三金属互连层，或第一至第二金属互连层，或第一至第三金属互连层之间。
步骤S140、在所述半导体衬底的另一侧进行减薄处理和形成光学组件。
示例性的，在形成金属互连区之后，将硅衬底反转，使其背面朝上，进行相应的背面减薄，背面抗反射涂层生长、制作彩色滤光片及微透镜阵列。
例如，可以通过相应的干法及湿法工艺，对硅衬底背面进行减薄，直至减薄到设计所需的两至三个微米厚度。
在一些实施方式中，所述金属-介质-金属电容形成于所述光敏元件的一侧，并且该侧为所述光敏元件远离所述光学组件的一侧，以及所述金属-介质-金属电容用于将照射至所述金属-介质-金属电容的光反射到所述光敏元件。
在一些实施方式中，所述金属-介质-金属电容包括形成于所述金属互连层的电极和所述电极之间的所述介质。
在一些实施方式中，所述在所述半导体衬底的一侧形成金属互连区，并在所述金属互连区中形成金属-介质-金属电容，包括：
在至少两个所述金属互连层上形成电极。
在一些实施方式中，所述在所述半导体衬底的一侧形成金属互连区，并在所述金属互连区中形成金属-介质-金属电容，包括：
在形成第一金属互连层时，在所述第一金属互连层上形成第一电极；
在形成第二金属互连层时，在所述第二金属互连层上形成第二电极。
在一些实施方式中，在形成所述第二金属互连层之前，还包括：
在所述第一金属互连层远离所述光学组件的一侧形成第三金属互连层。
在一些实施方式中，所述第一电极包括多个间隔排列的第一金属条，所述第二电极包括多个间隔排列的第二金属条。
在一些实施方式中，所述第一金属条和所述第二金属条之间具有一预定角度。
在一些实施方式中，所述第一金属条和所述第二金属条相互垂直。
在一些实施方式中，在形成所述第三金属互连层时，在所述第三金属互连层形成第三电极。
在一些实施方式中，所述第一电极包括多个间隔排列的第一金属条，所述第二电极包括多个间隔排列的第二金属条，所述第三电极包括多个间隔排列的第三金属条。
在一些实施方式中，所述第一金属条和所述第三金属条之间的角度为60度至90度，所述第二金属条和所述第三金属条之间的角度为60度至90度。
在一些实施方式中，所述第一金属条和所述第三金属条相互垂直，所述第一金属条和所述第二金属条相互平行。
在一些实施方式中，所述第一金属条和所述第二金属条在所述第一金属条的宽度方向上交错设置。
在一些实施方式中，所述在所述半导体衬底的一侧形成金属互连区，包括：
在所述金属互连层上形成连接所述光敏元件的金属线路，所述金属线路连接所述金属-介质-金属电容。
在一些实施方式中，所述方法还包括：
在所述半导体衬底内形成浮置扩散区；
在所述半导体衬底上形成连接所述光敏元件和所述浮置扩散区的传输管；
形成连接所述浮置扩散区和所述金属-介质-金属电容的开关元件。
本申请实施例提供的图像传感器的制作方法，通过在图像传感器的金属互连区中形成金属-介质-金属电容，使得来自图像传感器的背面的光在半导体衬底，特别是在光敏元件上的光程得到提高，能够提高光敏元件对光的吸收及转化效率，改善量子效率。
请结合上述实施例参阅图14，图14是本申请一实施例提供的成像装置600的示意性框图。该成像装置600搭载前述的图像传感器601。
在一些实施方式中，图14所示，成像装置600还可以包括处理器602，该处理器602用于将该图像传感器601输出的图像数据处理为可以呈现在显示屏603上的拍摄画面。
在一些实施方式中，图14所示，成像装置600还可以包括显示屏603，处理器602用于将图像传感器601输出的图像数据处理为可以呈现在显示屏603上的拍摄画面。
示例性的，该成像装置可以为终端。该终端可以是集成了摄像头和显示屏的终端设备，包括但不限于智能手机，平板，掌上电脑，照相机等。该终端中的摄像头可以用于实现拍照、摄像功能，而显示屏可以用于实现对拍摄画面的预览功能，即，通过对摄像头当前收入的画面进行实时显示，以供用于预览，从而达到取景器的效果。
示例性的，成像装置600可以应用于数码静态相机、蜂窝式电话、监控以及汽车等领域，还可以应用在无人机、机器人、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)等领域。
本申请实施例提供的成像装置备的具体原理和实现方式均与前述实施例的图像传感器类似，此处不再赘述。
应当理解，在此本申请中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。
还应当理解，在本申请和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (33)
1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：
半导体衬底；
形成于所述半导体衬底内的像素阵列，所述像素阵列包括光敏元件，所述光敏元件能够接收光并产生光生载流子；
设置在所述半导体衬底一侧的金属互连区，所述金属互连区包括介质和所述介质中平行设置的多个金属互连层，所述金属互连层连接至所述光敏元件；
设于所述半导体衬底另一侧的光学组件，所述光学组件能够将光导向所述光敏元件；
其中，所述金属互连区中形成有金属-介质-金属电容，以将光反射向所述光敏元件。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述金属-介质-金属电容位于所述光敏元件的一侧，并且该侧为所述光敏元件远离所述光学组件的一侧，以及所述金属-介质-金属电容用于将照射至所述金属-介质-金属电容的光反射到所述光敏元件。
3.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述金属-介质-金属电容包括形成于所述金属互连层的电极和所述电极之间的所述介质。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述金属-介质-金属电容包括分别在至少两个所述金属互连层上形成的电极。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述金属-介质-金属电容包括在第一金属互连层上形成的第一电极和在第二金属互连层上形成的第二电极。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述第一金属互连层和所述第二金属互连层之间具有第三金属互连层。
7.根据权利要求5或6所述的图像传感器，其特征在于，所述
第一电极包括多个间隔排列的第一金属条，所述第二电极包括多个间隔排列的第二金属条。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述第一金属条和所述第二金属条之间具有一预定角度。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述第一金属条和所述第二金属条相互垂直。
10.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述金属-介质-金属电容还包括在所述第三金属互连层上形成的第三电极。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其特征在于，所述第一电极包括多个间隔排列的第一金属条，所述第二电极包括多个间隔排列的第二金属条，所述第三电极包括多个间隔排列的第三金属条。
12.根据权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述第一金属条和所述第三金属条之间的角度为60度至90度，所述第二金属条和所述第三金属条之间的角度为60度至90度。
13.根据权利要求12所述的图像传感器，其特征在于，所述第一金属条和所述第三金属条相互垂直，所述第一金属条和所述第二金属条相互平行。
14.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，所述第一金属条和所述第二金属条在所述第一金属条的宽度方向上交错设置。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述金属互连层包括连接所述光敏元件的金属线路，所述金属-介质-金属电容连接所述金属线路。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括：
形成于所述半导体衬底内的浮置扩散区；
连接所述光敏元件和所述浮置扩散区的传输管；
其中，所述金属-介质-金属电容的一端用于连接电源，另一端通过一开关元件连接所述浮置扩散区，所述开关元件导通时，所述金属-介质-金属电容能够由所述浮置扩散区充电或者向所述浮置扩散区放电。
17.一种成像装置，其特征在于，搭载如权利要求1-16中任一项所述的图像传感器。
18.一种图像传感器的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
提供半导体衬底；
在所述半导体衬底内形成像素阵列，所述像素阵列包括光敏元件；
在所述半导体衬底的一侧形成金属互连区，并在所述金属互连区中形成金属-介质-金属电容，所述金属互连区包括介质和所述介质中平行设置的多个金属互连层，所述金属互连层连接至所述光敏元件；
在所述半导体衬底的另一侧进行减薄处理和形成光学组件。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述金属-介质-金属电容形成于所述光敏元件的一侧，并且该侧为所述光敏元件远离所述光学组件的一侧，以及所述金属-介质-金属电容用于将照射至所述金属-介质-金属电容的光反射到所述光敏元件。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述金属-介质-金属电容包括形成于所述金属互连层的电极和所述电极之间的所述介质。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述在所述半导体衬底的一侧形成金属互连区，并在所述金属互连区中形成金属-介质-金属电容，包括：
在至少两个所述金属互连层上形成电极。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述在所述半导体衬底的一侧形成金属互连区，并在所述金属互连区中形成金属-介质-金属电容，包括：
在形成第一金属互连层时，在所述第一金属互连层上形成第一电极；
在形成第二金属互连层时，在所述第二金属互连层上形成第二电极。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在形成所述第二金属互连层之前，还包括：
在所述第一金属互连层远离所述光学组件的一侧形成第三金属互连层。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述第一电极包括多个间隔排列的第一金属条，所述第二电极包括多个间隔排列的第二金属条。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一金属条和所述第二金属条之间具有一预定角度。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一金属条和所述第二金属条相互垂直。
27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，在形成所述第三金属互连层时，在所述第三金属互连层形成第三电极。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一电极包括多个间隔排列的第一金属条，所述第二电极包括多个间隔排列的第二金属条，所述第三电极包括多个间隔排列的第三金属条。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述第一金属条和所述第三金属条之间的角度为60度至90度，所述第二金属条和所述第三金属条之间的角度为60度至90度。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述第一金属条和所述第三金属条相互垂直，所述第一金属条和所述第二金属条相互平行。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述第一金属条和所述第二金属条在所述第一金属条的宽度方向上交错设置。
32.根据权利要求18-31中任一项所述的方法，其特征在于，所述在所述半导体衬底的一侧形成金属互连区，包括：
在所述金属互连层上形成连接所述光敏元件的金属线路，所述金属线路连接所述金属-介质-金属电容。
33.根据权利要求18-32中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述半导体衬底内形成浮置扩散区；
在所述半导体衬底上形成连接所述光敏元件和所述浮置扩散区的传输管；
形成连接所述浮置扩散区和所述金属-介质-金属电容的开关元件。
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