[发明专利]一种图像传感器像素阵列结构及制作方法

说明书

本发明提供一种图像传感器像素阵列结构及制作方法，结构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的，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，用于保护硅基微透镜阵列；所述逻辑晶圆，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。消除传统有机微透镜和硅基感光像素之间的折射率差，减少微透镜阵列和感光像素阵列界面处的入射光反射损失。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种图像传感器像素阵列结构及制作方法。

背景技术

传统的硅基感光像素阵列结构所采用的微透镜阵列材料为有机材料，它的一种做法是在硅基感光像素阵列制作完成之后，在硅基感光像素阵列表面涂敷一层用于制作微透镜的有机材料，利用光刻技术、回流工艺和干法反蚀刻技术形成有机材料的微透镜阵列。不管用何种传统方法形成的有机材料微透镜阵列，其与硅基感光像素阵列的材料存在折射率差异，在有机材料微透镜阵列和硅基感光像素阵列的交界面会有入射光的能量反射损失。

为了降低传统的硅基感光像素阵列中相邻感光像素之间的光学串扰和电学串扰问题，需要在相邻像素之间形成深隔离槽的同时，在该深隔离槽上面同时制作有机材料微透镜之间的金属隔离栅，但相邻有机材料微透镜之间金属隔离栅和相邻硅基感光像素之间的深隔离槽存在工艺上的对准误差。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种图像传感器像素阵列结构及制作方法。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种图像传感器像素阵列结构，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。

在本发明的一种实施例中，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。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。

本发明还提供一种图像传感器像素阵列结构的制作方法，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。