[发明专利]带有抗反射层的图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，更具体的，本发明涉及一种带有抗反射层的图像传感器及其制造方法。

背景技术

本发明大体上涉及一种图像传感器，更具体地说，是涉及一种用于改进像素性能的，具有提高的吸收系数的图像传感器，以及制造该图像传感器的方法。

由于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的某些内在优势，CMOS图像传感器比传统的电荷耦合器件(CCDs)更受欢迎。具体地说，CMOS图像传感器一般需要较低的电压，消耗较少的功率，可以实现对图像数据的随机存取，可以使用兼容的CMOS工艺制造，并且可以实现集成的单芯片照相机。

CMOS图像传感器利用光敏CMOS电路将光能转换成电能并且可以将CMOS图像传感器设计成从前表面被照明或从背表面被照明。光敏CMOS电路一般包括形成在硅衬底中的光电二极管。当光电二极管暴露给光时，在光电二极管中引发电荷。光电二极管一般与MOS开关晶体管连接，MOS开关二极管用于采样光电二极管的电荷。通过在光敏CMOS电路的上方放置过滤器可以确定颜色。

CMOS图像传感器的像素接收的光通常基于三个原色：红，绿，和蓝(R，G，B)，以各种组合和亮度可以识别和/或创造其他的颜色(例如，当红和绿重叠时形成黄)。图1是示出蓝光，绿光，和红光的波长与它们各自的量子效率之间关系的图。具有长波长的入射光例如红光(约600nm的波长)具有降低的吸收系数。由于像素性能取决于光电二极管的吸收特征，该降低的吸收系数导致降低的红光信号和颜色比率的不平衡。

另外，随着CMOS图像传感器的像素的尺寸降低，接收入射光的像素灵敏度降低，而且入射光导致在不同的像素之间的干扰，尤其是对于具有长波长的入射光，从而降低CMOS图像传感器的像素的整体性能。

因此，需要的是提供增加的吸收系数和因此改进的像素性能的改进的图像传感器，尤其是对于具有长波长的光。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种图像传感器，包括：形成在衬底上的吸收层，所述吸收层包括至少SiGe或Ge之一；以及直接设置在所述吸收层上的抗反射层。

根据本发明所述的图像传感器，其中所述衬底包括硅。

根据本发明所述的图像传感器，其中所述衬底的厚度在约0.1μm到10μm之间。

根据本发明所述的图像传感器，其中使用外延化学汽相沉积工艺生长所述吸收层。

根据本发明所述的图像传感器，其中使用Ge注入工艺形成所述吸收层，其中在室温下，在真空压力室中经历从约10-8托到约10-7托的压力来实施Ge注入，工艺时间从约10分钟到180分钟。

根据本发明所述的图像传感器，其中所述吸收层的厚度在约0.5nm到约500nm之间。

根据本发明所述的图像传感器，其中所述吸收层的Ge浓度从约0.1％到约100％并且所述吸收层在从约500℃到约1000℃的温度下生长。

8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述抗反射层包括氮化硅(SiN)。

根据本发明所述的一种背照式图像传感器，包括：形成在硅衬底上的层，所述层包括至少SiGe或Ge之一，所述层用于提高入射光吸收能力并且改进所述图像传感器的量子效率；以及直接设置在所述层上的抗反射层。

根据本发明所述的图像传感器，其中所述硅衬底的厚度在约0.1μm到10μm之间。

根据本发明所述的图像传感器，其中使用外延化学汽相工艺形成所述层。

根据本发明所述的图像传感器，其中使用Ge注入工艺形成所述层，其中在室温下，在真空压力室中经历从约10-8托到约10-7托的压力来实施Ge注入，而且工艺时间从约10分钟到180分钟。

根据本发明所述的图像传感器，其中所述层的厚度在约5埃到约5000埃之间。

根据本发明所述的图像传感器，其中所述层的Ge浓度是从约0.1％到约100％并且所述吸收层在从约500℃到约1000℃的温度下生长。

根据本发明所述的图像传感器，其中所述抗反射层包括氮化硅(SiN)。

根据本发明所述的一种形成图像传感器的方法，包括：在硅衬底上形成吸收层，所述吸收层包括至少SiGe或Ge之一；以及直接在所述吸收层上形成抗反射层。

根据本发明所述的方法，其中使用外延化学汽相沉积工艺形成所述吸收层。

根据本发明所述的方法，其中使用Ge注入工艺形成所述吸收层。

根据本发明所述的方法，其中所述吸收层的厚度在约5埃到约5000埃之间。