[发明专利]一种图像传感器像素阵列结构及制作方法

权利要求书

1.一种图像传感器像素阵列结构，其特征在于，包括像素晶圆和逻辑晶圆，其中：

所述像素晶圆包括：

硅基感光像素阵列，用于接收入射光以转换成电信号；

深隔离结构，位于相邻硅基感光像素之间，用于所述相邻硅基感光像素之间的光学隔离和电学隔离；

硅基微透镜阵列，位于所述硅基感光像素阵列的上方，与所述硅基感光像素阵列自成一体，用于会聚入射光进入所述硅基感光像素阵列；

钝化层，沉积于所述硅基微透镜阵列表层，用于保护硅基微透镜阵列；

所述逻辑晶圆，与所述像素晶圆的正面混合键合，包括互补金属氧化物半导体器件，用于处理来自所述硅基感光像素阵列的电信号。

2.如权利要求1所述的图像传感器像素阵列结构，其特征在于，所述硅基微透镜阵列与所述硅基感光像素阵列自成一体包括所述硅基微透镜阵列和所述硅基感光像素阵列的材料一致。

3.如权利要求2所述的图像传感器像素阵列结构，其特征在于，所述深隔离结构包括第一部分和第二部分；

所述第一部分是相邻所述硅基感光像素之间的深隔离槽部分；

所述第二部分是相邻微透镜结构之间的金属隔离栅部分。

4.一种图像传感器像素阵列结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：提供逻辑晶圆和像素晶圆，所述逻辑晶圆与所述像素晶圆进行正面键合；

S2：对所述像素晶圆的背面的像素硅基衬底的厚度进行减薄；

S3：通过光刻技术对减薄后的所述像素晶圆中的相邻硅基感光像素之间进行定义，在所述像素晶圆的表面定义出深隔离槽图形，然后通过蚀刻工艺形成深隔离槽；

S4：去除所述深隔离槽的表面的硅损伤层；

S5：对去除所述硅损伤层后的所述深隔离槽进行填充，在所述像素晶圆表层依次沉积，并对沉积后的所述像素晶圆进行平坦化，得到一体成型的深隔离结构；

S6：在平坦化后的所述像素晶圆的表面涂敷一层硬掩膜材料，通过光刻技术、回流技术在所述硅基感光像素的上方定义出硅基微透镜蚀刻的硬掩膜图形；

S7：采用蚀刻工艺对所述像素硅基衬底蚀刻出硅基微透镜阵列，通过控制过蚀刻量得到预设目标厚度的硅基微透镜阵列结构；

S8：对所述硅基微透镜阵列结构进行表面钝化层沉积。

5.如权利要求4所述的图像传感器像素阵列结构的制作方法，其特征在于，所述逻辑晶圆包括逻辑硅基衬底、第一逻辑金属互连层、逻辑金属互连结构、第二逻辑金属互连层、逻辑金属衬垫以及嵌设于所述逻辑硅基衬底中的互补金属氧化物半导体器件；

所述逻辑金属互连结构包括第三逻辑金属互连层与第四逻辑金属互连层，所述第三逻辑金属互连层通过通孔与所述第四逻辑金属互连层连接且通过层间介质层分隔；

其中，所述第三逻辑金属互连层与所述第一逻辑金属互连层处于同一水平线上，所述第四逻辑金属互连层与所述逻辑金属衬垫部分正对设置。

6.如权利要求5所述的图像传感器像素阵列结构的制作方法，其特征在于，所述第二逻辑金属互连层设置于所述第四逻辑金属互连层与所述逻辑金属衬垫之间，包括单层逻辑金属互连层，或，包括多层不同逻辑金属材料制成的逻辑金属互连层。

7.如权利要求6所述的图像传感器像素阵列结构的制作方法，其特征在于，所述像素晶圆包括像素硅基衬底、嵌设于像素硅基衬底中的硅基感光像素阵列、像素金属互连结构、像素金属衬垫及第三像素金属互连层；其中，所述像素金属互连结构包括第一像素金属互连层及第二像素金属互连层，所述第一像素金属互连层通过通孔与所述第二像素金属互连层连接且通过层间介质层分隔，所述第二像素金属互连层与所述像素金属衬垫部分正对设置，所述第三像素金属互连层设置于所述第二像素金属互连层与所述像素金属衬垫之间。

8.如权利要求7所述的图像传感器像素阵列结构的制作方法，其特征在于，所述第三像素金属互连层包括单层像素金属互连层，或，包括多层不同像素金属材料制成的像素金属互连层。