[发明专利]双层彩色滤光器及其形成方法

说明书

本发明涉及半导体技术领域，公开了一种双层彩色滤光器及其形成方法，包括：提供固态影像器件，在固态影像器件上形成第一彩色滤光片层；刻蚀第一彩色滤光片层，形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器；在第一滤光器的第一凸面轮廓上形成第二彩色滤光片层；刻蚀第二彩色滤光片层，形成具有第二凸面轮廓的第二滤光器。本发明通过在固态影像器件上形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器和具有第二凸面轮廓的第二滤光器，而不需要形成微透镜，能够更加有效地对光进行聚光和过滤，从而能够提高图像传感器的性能并降低生产成本和制造难度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种双层彩色滤光器及其形成方法。

背景技术

随着技术的发展，图像传感器被广泛应用于各个领域。简单来说，图像传感器为在同一块晶圆衬底上，生成若干个光敏单元与移位寄存器构成一体的集成光电器件。其中，每个光敏单元能够将自身接受到的光强信息转化为电信号，众多的光敏单元一起工作，即把入射到图像传感器的整个光敏面上按空间分布的光学图像转换为按时序输出的电信号“图像”，这些电信号经过是适当的处理，能够再现入射的光辐射图像。

在现有技术中，图像传感器可分为电荷耦合器件(CCD，Charge-coupled Device)和互补金属氧化物半导体图像传感器(CIS，CMOS Image Sensor)。以CIS亦即CMOS图像传感器为例，该图像传感器包括：固态影像器件、滤光器以及微透镜。

具体地，现有的图像传感器由光感测器的像素阵列组成，每一个独立像素接收到入射光后会产生相应于的入射光的电信号，每一个像素所产生的电信号的大小与照射在光感测器上的入射光的量成比例关系。在固态感测器上方设置滤光器，在滤光器上形成有微透镜，从而使得入射光经过滤光器折射在光感测器上。但是通常有大量的入射光线不会直接达到光感测器上，由于光线的损失从而会导致固态影像感测器的灵敏度效果不好。

并且，由于只设置了一层滤光器，因此图像传感器在工作中容易发生光谱串扰。其中，光谱串扰是发生在过滤单独波长光线的装置中的问题，当本应终止于特定信道中光功率的小部分实际上终止于另一信道中时，耦合到彩色图像传感器中的像素阵列的彩色滤光器发生光谱串扰问题，从而影响最终的成像结果。

因此，如何提高图像传感器接收到的光线量，以及减少光谱串扰是图像传感器的制造中亟待解决的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种双层彩色滤光器及其形成方法，能够增加彩色滤光器的进光量，并且减少光谱串扰。

根据本发明，通过对滤光器及其形成方法的改进，能够改善滤光器对光线的聚拢程度，提高滤光器对彩色光的过滤效果，从而改善图像传感器的性能。

本发明提供了一种双层彩色滤光器的形成方法，包括：提供固态影像器件，在固态影像器件上形成第一彩色滤光片层；刻蚀第一彩色滤光片层，形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器；在第一滤光器的第一凸面轮廓上形成第二彩色滤光片层；刻蚀第二彩色滤光片层，形成具有第二凸面轮廓的第二滤光器。

相较于现有技术而言，本发明通过在固态影像器件上形成具有第一凸面轮廓的第一滤光器和具有第二凸面轮廓的第二滤光器。并且，两层滤光器能够更加有效地对光进行聚光和过滤。因此，本发明提供双层彩色滤光器的形成方法，不需要在滤光器上再形成微透镜，从而能够降低生产成本和制造难度。

作为优选，刻蚀形成的第一滤光器具有第一折射率，刻蚀形成的第二滤光器具有第二折射率，第一折射率不同于第二折射率。

通过形成具有不同折射率的第一滤光器和第二滤光器，能够对光线在滤光器内的传播路径进行设计，有效增大双层彩色滤光器的视场角，从而增加进光量。

进一步地，作为优选，第一滤光器的第一折射率以及第二滤光器的第二折射率设置均在1.6～1.7之间。