[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器是一种将光图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器典型划分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

在CIS各单元像素中，包含光电二极管和金属氧化物半导体(MOS)晶体管，并且通过切换法顺序检测各单元像素的电信号来显示图像。

典型的CIS包含：像素阵列，层间电介质，滤色镜以及微透镜。像素阵列的各单元像素包含晶体管和光电二极管，并且层间电介质的像素阵列包含多层布线。

在这些CMOS图像传感器中，随着设计规则逐渐地缩减，单元像素的尺寸也减小，因此减少了光电二极管的感光性。

此外，因为层间电介质由多个层组成，所以可能发生入射光漫反射现象。因此，入射光可能入射到邻近预期光电二极管的光电二极管中，引起串扰和噪声。

发明内容

本发明的实施例提供一种图像传感器及其制造方法，该图像传感器能够减少入射光的光程。

在一实施例中，一种图像传感器可包括：半导体衬底，包括光电二极管；金属布线层，设置在半导体衬底上，并且包括金属布线和层间电介质，其中所述金属布线和所述层间电介质在所述半导体衬底上交替层叠；沟槽，形成在层间电介质中，以与光电二极管相对应；以及滤色镜，形成在沟槽底部。可在滤色镜上设置电介质，以填充沟槽。另外，可在位于滤色镜之上的电介质上设置微透镜。其中所述金属布线层包括第一金属互连层，位于所述第一金属互连层上的第二金属互连层，以及位于所述第二金属互连层上的第三金属互连层。其中所述沟槽延伸至所述第一金属互连层之下。其中所述滤色镜层的顶部表面的高度低于所述第三金属互连层的高度。

在另一实施例中，一种图像传感器的制造方法可包括步骤：在半导体衬底中形成光电二极管；在半导体衬底上形成金属布线层，金属布线层包括金属布线和层间电介质，其中所述金属布线和所述层间电介质在所述半导体衬底上交替层叠；在层间电介质中形成沟槽，以与光电二极管相对应；以及在沟槽底部形成滤色镜。

本发明的图像传感器及其制造方法，可减少串扰，同时因为减少了光电二极管和滤色镜之间的距离，因此可显著地减少折射和反射，从而可改善图像传感器的特征。

以下附图和说明书中将阐述一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，其他特征将变得清楚。

附图说明

图1至图6是示出根据一实施例的图像传感器的制造方法的横截面图。

具体实施方式

将参照附图详细描述根据一实施例的图像传感器及其制造方法。

应该理解，为了达到清楚的目的，本发明实施例的附图和说明书简化示出了用于清楚理解本发明的相关元件，而除去了其他可能已经公知的元件。为实现本发明，本领域普通技术人员将认识到其他元件可能是预期的和/或需要的。然而，因为这些元件是本领域公知的，并且由于他们不会促进对本发明更好的理解，所以在这里没有提供关于这些元件的讨论。

图6是根据一实施例的图像传感器的横截面图。

参见图6，图像传感器可包含：半导体衬底10，其包含有光电二极管30；金属布线层，其设置在半导体衬底10上并且包括金属布线50和层间电介质40；沟槽65，其形成在层间电介质40中以与光电二极管30相对应；以及滤色镜70，其形成在沟槽65中。

金属布线层可包括多个层。也就是说，层间电介质40可由多个层组成，并且穿过层间电介质40的金属布线50也可包括多个层(例如，M1，M2以及M3)。例如，层间电介质40可由一个或多个氧化层和/或氮化层组成。此外，金属布线50可由本领域已知的、包含有金属、合金或者硅化物的任意适合的导电材料(例如，铝，铜，钴或钨)所组成。

可在层间电介质40中安排金属布线50，以避免阻挡光线入射到光电二极管30中。因此，可在光电二极管30上设置层间电介质40。

沟槽65形成在层间电介质40中，并且形成在与光电二极管30相对应的位置处。在一实施例中，可形成沟槽65以暴露半导体衬底10。在另一实施例中，可形成沟槽65以暴露层间电介质40具有金属布线50中最下层金属布线M1的一部分。在一具体实施例中，可在低于层间电介质40的具有最下层金属布线M1的部分处形成沟槽65，同时维持不会损害光电二极管30的表面的深度。

可在沟槽65中设置滤色镜70。为了分离来自于入射光的颜色，通过形成在光电二极管30上的沟槽65，可为各单元像素形成滤色镜70。例如，滤色镜70可以是红色，绿色以及蓝色滤色镜中的一种。