專利名稱：背照式cmos影像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及影像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種背照式CMOS影像傳感器。
背景技術(shù)：
影像傳感器是在光電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所謂影像傳感器，就是能夠感受光學(xué)圖像信息并將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。影像傳感器可以提高人眼的視覺范圍，使人們看到肉眼無法看到的微觀世界和宏觀世界，看到人們暫時無法到達(dá)處發(fā)生的事情，看到超出肉眼視覺范圍的各種物理、化學(xué)變化過程，生命、生理、病變的發(fā)生發(fā)展過程，等等?？梢娪跋駛鞲衅髟谌藗兊奈幕?、體育、生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中起到非常重要的作用?？梢哉f，現(xiàn)代人類活動已經(jīng)無法離開影像傳感器了。
影像傳感器可依據(jù)其采用的原理而區(qū)分為電荷稱合裝置(Charge-CoupledDevice)影像傳感器(亦即俗稱CCD影像傳感器)以及CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor)影像傳感器，其中CMOS影像傳感器即基于互補型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)而制造。由于CMOS影像傳感器是采用傳統(tǒng)的CMOS電路工藝制作，因此可將影像傳感器以及其所需要的外圍電路加以整合，從而使得CMOS影像傳感器具有更廣的應(yīng)用前景。此外，按照接收光線的位置的不同，CMOS影像傳感器可以分為正照式CMOS影像傳感器及背照式CMOS影像傳感器。請參考圖1，其為現(xiàn)有的正照式CMOS影像傳感器的剖面示意圖。如圖I所示，所述正照式CMOS影像傳感器I包括硅基底10，形成于所述硅基底10中的光電二極管11，形成于所述硅基底10上的介質(zhì)金屬層12，形成于所述介質(zhì)金屬層12上的濾光片13及設(shè)置于所述濾光片(color filter) 13上的微透鏡14。使用時，入射光(光線)L順次經(jīng)過微透鏡14、濾光片13及介質(zhì)金屬層12,到達(dá)光電二極管11。請參考圖2，其為現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器的剖面示意圖。如圖2所示，所述背照式CMOS影像傳感器2包括硅基底20，形成于所述硅基底20中的光電二極管21，形成于所述娃基底20 —表面的介質(zhì)金屬層22,形成于所述娃基底20另一表面的濾光片23及設(shè)置于所述濾光片23上的微透鏡24。使用時，入射光(光線)L順次經(jīng)過微透鏡24及濾光片23，到達(dá)光電二極管21。對于現(xiàn)有的正照式CMOS影像傳感器I而言，入射光(光線)L到達(dá)光電二極管11之前，需要經(jīng)過介質(zhì)金屬層12，介質(zhì)金屬層12將會造成一定的光損失，從而降低光子轉(zhuǎn)換效率(quantum efficiency);而對于現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器2而言,入射光(光線)L到達(dá)光電二極管21之前，不需要經(jīng)過介質(zhì)金屬層22。由此可見，背照式CMOS影像傳感器2相對于正照式CMOS影像傳感器I而言具有較高的光子轉(zhuǎn)換效率。但是，現(xiàn)有的正照式CMOS影像傳感器I及背照式CMOS影像傳感器2在獲取單色光(即紅綠藍(lán)單色光)以得到彩色信息時，均使用了濾光片(13、23)，而濾光片的使用將極大的降低光子轉(zhuǎn)換效率，同時，濾光片的使用也將增加CMOS影像傳感器的制造工序，進(jìn)而提高制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種背照式CMOS影像傳感器，以解決現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器需要使用濾光片，從而造成光子轉(zhuǎn)換效率低、制造工序復(fù)雜、制造成本高的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種背照式CMOS影像傳感器，包括硅基底，形成于所述娃基底中的光電二極管，其中，所述光電二極管的結(jié)深為O. 2 μ m 2. 5 μ m?？蛇x的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，所述光電二極管的數(shù)量為多個，該多個光電二極管包括第一種光電二極管，其結(jié)深為O. 2μηι O. 6μηι,以吸收藍(lán)光。
可選的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，所述多個光電二極管中，還包括第二種光電二極管，其結(jié)深為0. 6 μ m 2 μ m,以吸收綠光。可選的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，所述多個光電二極管中，還包括第三種光電二極管，其結(jié)深為2 μ m 2. 5 μ m,以吸收紅光?？蛇x的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，多個光電二極管分布于硅基底中的
同一平面。可選的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，多個光電二極管分布成一陣列，其中，同一列的光電二極管為相同種類的光電二極管，相鄰列的光電二極管為不同種類的光
電二極管?？蛇x的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，多個光電二極管分布成一陣列，其中，相鄰兩個光電二極管為不同種類的光電二極管。可選的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，還包括微透鏡，所述微透鏡設(shè)置于所述娃基底的一表面?？蛇x的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，所述介質(zhì)金屬層形成于所述硅基底的另一表面。在本發(fā)明提供的背照式CMOS影像傳感器中，通過將光電二極管的結(jié)深設(shè)定為0. 2 μ m 2. 5 μ m，實現(xiàn)了背照式CMOS影像傳感器對于單色光的獲取，避免了對于濾光片的使用，從而提高了光子轉(zhuǎn)換效率、簡化了制造工序、降低了制造成本。


圖I是現(xiàn)有的正照式CMOS影像傳感器的剖面示意圖；圖2是現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器的剖面示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的背照式CMOS影像傳感器的剖面示意圖；圖4是本發(fā)明實施例的吸收不同顏色的光電二極管的一種排布示意圖；圖5是本發(fā)明實施例的吸收不同顏色的光電二極管的另一種排布示意圖；圖6是本發(fā)明實施例的吸收不同顏色的光電二極管的另一種排布示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的背照式CMOS影像傳感器作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。請參考圖3，其為本發(fā)明實施例的背照式CMOS影像傳感器的剖面示意圖。如圖3所示，所述背照式CMOS影像傳感器3包括硅基底30，形成于所述硅基底30中的光電二極管31,其中,所述光電二極管31的結(jié)深為O. 2 μ m 2. 5 μ m。在此，利用了硅材料(即硅基底30)在不同深度吸收不同波長的光線的原理。具體的，將光電二極管31的結(jié)深設(shè)定為不同深度時，其能夠吸收不同波長的光線(也即吸收不同顏色的光線)，即將光電二極管31的結(jié)深設(shè)定為O. 2 μ m 2. 5 μ m。由此，便可避免使用濾光片以獲取單色光，從而避免了濾光片對于光子轉(zhuǎn)換效率的影響，提高了光子轉(zhuǎn)換效率、 簡化了制造工序、降低了制造成本。通常的，在影像傳感器技術(shù)領(lǐng)域需要獲取紅綠藍(lán)三原色，因此，在本實施例中具體提供了獲取紅綠藍(lán)三原色的背照式CMOS影像傳感器。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實施例中，也可以通過本實施例提供的獲取紅綠藍(lán)三原色的背照式CMOS影像傳感器結(jié)合硅材料對于其他波長的光線的吸收深度，以獲取吸收不同顏色光線的背照式CMOS影像傳感器。具體的，請繼續(xù)參考圖3，圖3中示出了三個光電二極管，分別用31a、31b、31c標(biāo)示，在此，該三個光電二極管31的結(jié)深不同，其中，光電二極管31a的結(jié)深為0. 2μπι 0. 6 μ m以吸收藍(lán)光；光電二極管31b的結(jié)深為0. 6μηι 2μηι以吸收綠光；光電二極管31c的結(jié)深為2μπι 2. 5μπι以吸收紅光。其中，光電二極管31c的結(jié)深也可以做得更深，例如，
2.7 μ m、3 μ m等。在此，優(yōu)選為2 μ m 2. 5 μ m，主要考慮到對硅基底30的薄型化要求，通常的，在背照式CMOS影像傳感器中，硅基底30的厚度為2. 5 μ m。通過形成多個光電二極管31，且該多個光電二極管31中，第一種光電二極管31a的結(jié)深為0. 2 μ m 0. 6 μ m、第二種光電二極管31b的結(jié)深為0. 6 μ m 2 μ m、第三種(剩余一種)光電二極管31c的結(jié)深為2 μ m 2. 5 μ m，由此，所述背照式CMOS影像傳感器3能夠
獲取紅綠藍(lán)三原色。在此，在本發(fā)明的其他實施例中，也可以形成多個光電二極管31，而該多個光電二極管31僅實現(xiàn)一種單色光的吸收，例如，該多個光電二極管31的結(jié)深均為0. 2μπι 0. 6 μ m以吸收藍(lán)光；或者該多個光電二極管31的結(jié)深均為0. 6μηι 2μηι以吸收綠光；或者該多個光電二極管31的結(jié)深均為2 μ m 2. 5 μ m以吸收紅光。由此，所形成的背照式CMOS影像傳感器能夠獲取紅綠藍(lán)三原色中的一種。在本實施例中，三個光電二極管31 (或者說實現(xiàn)不同顏色的光吸收的三種/類光電二極管)處于硅基底30中的同一平面(各光電二極管實現(xiàn)對于不同顏色的光的吸收是通過內(nèi)部結(jié)深的不同而予以實現(xiàn)的)，各個光電二極管31之間通過隔離結(jié)構(gòu)32予以隔離。由此既能夠保證背照式CMOS影像傳感器3中各膜層的平整度，從而提高背照式CMOS影像傳感器3的可靠性；而通過簡單的隔離結(jié)構(gòu)32又能夠防止各光電二極管31(在此為光電二極管31a、31b、31c)中吸收光子的串?dāng)_，由此，能夠保證吸收到純凈的單色光光子，即光電二極管31a吸收藍(lán)光光子、光電二極管31b吸收綠光光子、光電二極管31c吸收紅光光子，從而提高了背照式CMOS影像傳感器3的質(zhì)量。對于現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器而言，光子串?dāng)_是其困擾的一大難題，而本實施例提供的背照式CMOS影像傳感器3通過一種平面式結(jié)構(gòu)(即吸收不同顏色的光的三種/類光電二極管處于硅基底30中的同一平面)以及簡單的隔離結(jié)構(gòu)32，極大地防止了不同顏色的光子之間的串?dāng)_，提高了背照式CMOS影像傳感器的質(zhì)量。其中，關(guān)于光電二極管31的形成，其為現(xiàn)有技術(shù)。具體的，通過對于離子注入的劑量及能量等工藝參數(shù)的控制，以實現(xiàn)上述不同結(jié)深的光電二極管31，這已是一項非常成熟的工藝了，本申請對此不再贅述。進(jìn)一步的，在所述背照式CMOS影像傳感器3中，還包括微透鏡34，所述微透鏡34設(shè)置于所述娃基底30的一表面；介質(zhì)金屬層33,所述介質(zhì)金屬層33形成于所述娃基底30的另一表面。進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了背照式CMOS影像傳感器3中，多個光電二極管的排列方式。請參考圖4，其為本發(fā)明實施例的吸收不同顏色的光電二極管的一種排布示意圖。如 圖4所示，在該光電二極管的排布示例中，多個光電二極管按如下方式排布第一種光電二極管31a、第二種光電二極管31b及第三種光電二極管31c均分成一列或者多列排布；且相鄰兩列的光電二極管分別隸屬于不同種/類的光電二極管。即多個光電二極管31分布成一陣列，其中，同一列的光電二極管為相同種類的光電二極管，相鄰列的光電二極管為不同種類的光電二極管。即在此，吸收綠光G的光電二極管31b分成了四列排布，且該四列吸收綠光的光電二極管31b不相鄰；吸收藍(lán)光B的光電二極管31a分成了兩列排布,且該兩列吸收藍(lán)光的光電二極管31a也不相鄰；吸收紅光R的光電二極管31c分成了兩列排布，且該兩列吸收紅光的光電二極管31c也不相鄰。即每一列吸收綠光的光電二極管31b或者與一列吸收藍(lán)光的光電二極管31a相鄰，或者與一列吸收紅光的光電二極管31c相鄰。通過上述排布，背照式CMOS影像傳感器3在吸收三原色單色光之后，能夠?qū)崿F(xiàn)較佳的彩色顯色效果。進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了背照式CMOS影像傳感器3中，多個光電二極管的另一種排列方式。請參考圖5，其為本發(fā)明實施例的吸收不同顏色的光電二極管的另一種排布示意圖。如圖5所示，在該光電二極管的排布示例中，多個光電二極管按如下方式排布 多個光電二極管排列成一陣列，在光電二極管陣列中，相鄰兩個光電二極管隸屬于不同種/類的光電二極管。在此，多個光電二極管排列成了一個8X8的陣列，如圖5所示，在該8X8的光電二極管陣列中，吸收綠光G的光電二極管或者與吸收藍(lán)光B的光電二極管相鄰，或者與吸收紅光R的光電二極管相鄰。同樣的，通過上述排布，背照式CMOS影像傳感器3在吸收三原色單色光之后，能夠?qū)崿F(xiàn)較佳的彩色顯色效果。再例如圖6所示的另一種吸收不同顏色的光電二極管的排布示意圖。如圖6所示，在此，多個光電二極管排列成了一個9X9的陣列，在該9X9的光電二極管陣列中，同樣的，吸收綠光G的光電二極管或者與吸收藍(lán)光B的光電二極管相鄰，或者與吸收紅光R的光電二極管相鄰。但是，其示出了與圖5所示的不同的排布方式，而通過此種排布方式，背照式CMOS影像傳感器3在吸收三原色單色光之后，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)較佳的彩色顯色效果。根據(jù)上述三種光電二極管排布方式的教導(dǎo)，還可以得出其他光電二極管的排布方式，總之，以吸收相同顏色的光電二極管不相鄰為優(yōu)，本申請對此不再一一贅述。在本實施例提供的背照式CMOS影像傳感器中，通過將光電二極管的結(jié)深設(shè)定為
O.2 μ m 2. 5 μ m，實現(xiàn)了背照式CMOS影像傳感器對于單色光的獲取，避免了對于濾光片的使用，從而提高了光子轉(zhuǎn)換效率、簡化了制造工序、降低了制造成本。上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均 屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，包括硅基底，形成于所述硅基底中的光電二極管，其中，所述光電二極管的結(jié)深為O. 2μηι 2. 5μηι。
2.如權(quán)利要求I所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，所述光電二極管的數(shù)量為多個，該多個光電二極管包括第一種光電二極管，其結(jié)深為O. 2μ m O. 6μ m,以吸收藍(lán)光。
3.如權(quán)利要求2所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，所述多個光電二極管中，還包括第二種光電二極管，其結(jié)深為O. 6 μ m 2 μ m,以吸收綠光。
4.如權(quán)利要求3所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，所述多個光電二極管中，還包括第三種光電二極管，其結(jié)深為2 μ m 2. 5 μ m,以吸收紅光。
5.如權(quán)利要求4所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，多個光電二極管分布于硅基底中的同一平面。
6.如權(quán)利要求5所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于， 多個光電二極管分布成一陣列，其中，同一列的光電二極管為相同種類的光電二極管，相鄰列的光電二極管為不同種類的光電二極管。
7.如權(quán)利要求5所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于， 多個光電二極管分布成一陣列，其中，相鄰兩個光電二極管為不同種類的光電二極管。
8.如權(quán)利要求I至7中的任一項所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，還包括微透鏡，所述微透鏡設(shè)置于所述娃基底的一表面。
9.如權(quán)利要求8所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，還包括介質(zhì)金屬層，所述介質(zhì)金屬層形成于所述娃基底的另一表面。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種背照式CMOS影像傳感器，包括硅基底，形成于所述硅基底中的光電二極管，其中，所述光電二極管的結(jié)深為0.2μm～2.5μm。在此，通過將光電二極管的結(jié)深設(shè)定為0.2μm～2.5μm，實現(xiàn)了背照式CMOS影像傳感器對于單色光的獲取，避免了對于濾光片的使用，從而提高了光子轉(zhuǎn)換效率、簡化了制造工序、降低了制造成本。
文檔編號H01L27/146GK102881705SQ20121041390
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者余興, 費孝愛 申請人:豪威科技(上海)有限公司