[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

一种图像传感器及其形成方法，所述图像传感器包括：半导体衬底；像素器件，位于所述半导体衬底内；防反射薄膜，覆盖所述半导体衬底；滤光器矩阵，堆叠于所述防反射薄膜上，每个所述滤光器矩阵包括多种不同颜色的滤光器；其中，所述防反射薄膜对应于不同颜色的滤光器的区域具有不同的厚度，且所述厚度根据对应的滤光器的颜色波长确定。本发明方案可以增加图像传感器对不同的光线的吸收效果，提高输出图像的色彩饱和度。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以CMOS图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。

以后照式(Back-side Illumination，简称BSI)CIS为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件以及金属互连结构，然后采用承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合，进而对半导体衬底的背部进行减薄，进而在半导体衬底的背面形成CIS的后续工艺，例如在所述像素器件的半导体衬底背面形成防反射薄膜，进而在防反射薄膜的表面形成滤光器(Filter)矩阵等。

其中，滤光器矩阵通常包括多个最小重复单元，以拜耳(Bayer)滤光器阵列为例，所述最小重复单元中包含的绿色滤光器为红色滤光器或蓝色滤光器的两倍。具体而言，相比于可见光谱中的其他色彩，人类视觉系统对绿波段中的色彩更加敏感，因此倾向于设置更多的绿色滤光器。

其中，通过设置防反射薄膜，可以使半导体衬底内的像素器件获取更多的透过滤光器矩阵的入射光，然后通过光电二极管对通过每个滤光器的入射光子进行吸收且形成光电流，进而通过逻辑电路进行运算放大后，分别得到通过每个滤光器的数据，对根据多个滤光器确定的数据进行整合，输出得到图像。

然而，在现有技术中，防反射薄膜的厚度一致且仅适用于绿光，对于红光以及蓝光会有较大的反射率，导致降低输出图像的色彩饱和度，特别是在暗光条件下，图像效果更差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以增加图像传感器对不同的光线的吸收效果，提高输出图像的色彩饱和度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；像素器件，位于所述半导体衬底内；防反射薄膜，覆盖所述半导体衬底；滤光器矩阵，堆叠于所述防反射薄膜上，每个所述滤光器矩阵包括多种不同颜色的滤光器；其中，所述防反射薄膜对应于不同颜色的滤光器的区域具有不同的厚度，且所述厚度根据对应的滤光器的颜色波长确定。

可选的，所述不同颜色的滤光器包括绿色滤光器、红色滤光器以及蓝色滤光器，其中，所述防反射薄膜对应于绿色滤光器的区域的厚度为绿光波长的1/4的奇数倍；所述防反射薄膜对应于红色滤光器的区域的厚度为红光波长的1/4的奇数倍；所述防反射薄膜对应于蓝色滤光器的区域的厚度为蓝光波长的1/4的奇数倍。

可选的，所述防反射薄膜对应于红色滤光器的区域的厚度大于所述防反射薄膜对应于绿色滤光器的区域的厚度，所述防反射薄膜对应于绿色滤光器的区域的厚度大于所述防反射薄膜对应于蓝色滤光器的区域的厚度。

可选的，所述图像传感器还包括：第一介质层，覆盖所述防反射薄膜，且所述第一介质层的表面与所述半导体衬底的表面平行；其中，所述滤光器矩阵位于所述第一介质层的表面。

可选的，所述图像传感器还包括：堆叠层，所述堆叠层位于所述半导体衬底的表面，所述堆叠层包括堆叠的第二介质层与高介电常数层；其中，所述防反射薄膜位于所述堆叠层的表面。