黑白CMOS图像传感器及提高其感光度的制造方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利说明书(10)申请公布号CN106601765A

(43)申请公布日2017.04.26(21)申请号CN201611169899.5(22)申请日2016.12.16(71)申请人深圳市华海技术有限公司地址518000广东省深圳市南山区高新中二道5号生产力大楼A单元六层602(72)发明人吕学刚(74)专利代理机构深圳市瑞方达知识产权事务所(普通合伙)代理人张约宗(51)Int.CI H01L27/146权利要求说明书说明书幅图(54)发明名称 黑白CMOS图像传感器及提高其感光度的制造方法(57)摘要 本发明涉及黑白CMOS图像传感器及提高其感光度的制造方法，黑白CMOS图像传感器包括硅衬底、氧化层、光刻胶层、以及若干氮氧化硅单元。硅衬底上形成有感光有效区，氧化层位于硅衬底一侧，且上形成有与感光有效区对应的凹陷区，以避让感光有效区。光刻胶层覆盖在氧化层上，光刻胶层上形成有与感光有效区位置对应并向下凹陷的阱区，阱区与凹陷区对应连通，避让感光有效区。凹陷区、阱区内设置有氮氧化硅单元，氮氧化硅单元覆盖在感光有效区位置上，向阱区外凸起，且向外凸起的表面为弧面，可以让入射光入射后向下聚焦，在氮氧化硅单元内部向下全反射，在底端光线全部射出到感光有效区，避免入射光线对旁边像素进行串扰和入射光子的损失，提高了量子效率。法律状态法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书1.一种黑白CMOS图像传感器,其特征在于,包括硅衬底(1)、氧化层(2)、光刻胶层(3)、以及若干氮氧化硅单元(41);

所述硅衬底(1)上形成有感光有效区(11),所述氧化层(2)位于硅衬底(1)一侧,且所述上形成有与所述感光有效区(11)对应的凹陷区(21),以避让所述感光有效区(11);

所述光刻胶层(3)覆盖在所述氧化层(2)上,所述光刻胶层(3)上形成有与所述感光有效区(11)位置对应并向下凹陷的阱区(31),所述阱区(31)与所述凹陷区(21)对应连通,避让所述感光有效区(11);

所述凹陷区(21)、阱区(31)内设置有所述氮氧化硅单元(41),所述氮氧化硅单元(41)覆盖在所述感光有效区(11)位置上,向所述阱区(31)外凸起,且向外凸起的表面为弧面。

2.根据权利要求1所述的黑白CMOS图像传感器,其特征在于,所述氮氧化硅单元(41)为向外凸起的半球状。

3.根据权利要求1所述的黑白CMOS图像传感器,其特征在于,所述阱区(31)为蚀刻形成。

<Claim>4.根据权利要求1至3任一项所述的黑白CMOS图像传感器,其特征在于,所述硅衬底(1)上分布有若干感光有效区(11),且每一所述感光有效区(11)对应的形成有所述氮氧化硅单元(41)。

<Claim>5.根据权利要求1至3任一项所述的黑白CMOS图像传感器,其特征在于,所述硅衬底(1)为P型硅衬底。

6.一种提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、硅衬底(1)上形成有感光有效区(11),在所述硅衬底(1)的所述感光有效区(11)所在侧上生长一层氧化层(2);

S2、在所述氧化层(2)上涂上光刻胶形成光刻胶层(3),在所述感光有效区(11)对应的区域曝光、显影,在所述光刻胶层(3)上形成与所述感光有效区(11)位置对应向下凹陷的阱区(31);

S3、在与所述阱区(31)对应的氧化层(2)进行蚀刻形成凹陷区(21),所述凹陷区(21)的底部到所述感光有效区(11);

S4、在所述光刻胶层(3)一侧进行LPCVD(LowPressureChemicalVaporDeposition低压力化学气相沉积法)氮氧化硅的生长,形成氮氧化硅层(4);

S5、对所述氮氧化硅层(4)位于所述感光有效区(11)外的区域曝光,将所述阱区(31)外的高出的部分蚀刻掉;

S6、进行高温退火回流,所述氮氧化硅层(4)在每一所述凹陷区(21)、阱区(31)内形成向所述阱区(31)外凸起的氮氧化硅单元(41),所述氮氧化硅单元(41)向所述阱区(31)外凸起,且向外凸起的表面为弧面。

7.根据权利要求6所述的提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法,其特征在于,所述氮氧化硅单元(41)为向外凸起的半球状。

8.根据权利要求6所述的提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法,其特征在于,所述阱区(31)为蚀刻形成。

9.根据权利要求6所述的提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法,其特征在于,所述硅衬底(1)为P型硅衬底。

说明书技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域,更具体地说,涉及一种黑白CMOS图像传感器及提高其感光度的制造方法。

背景技术

正常的图像传感器的结构是,下面是感光单元,感光单元上面是色彩滤光阵列,色彩滤光阵列上面是微凸透镜。

在安防领域应用特别是超低照度应用下采用黑白图像,我们可以去除色彩感光阵列,保留微凸透镜,以保持最大的透光率,但与感光单元之间的距离会导致光线入射时会造成入射光子的损失,以及对旁边像素造成窜扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于,提供一种改进的黑白CMOS图像传感器及提高其感光度的制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种黑白CMOS图像传感器,包括硅衬底、氧化层、光刻胶层、以及若干氮氧化硅单元;

所述硅衬底上形成有感光有效区,所述氧化层位于硅衬底一侧,且所述上形成有与所述感光有效区对应的凹陷区,以避让所述感光有效区;

所述光刻胶层覆盖在所述氧化层上,所述光刻胶层上形成有与所述感光有效区位置对应并向下凹陷的阱区,所述阱区与所述凹陷区对应连通,避让所述感光有效区;

所述凹陷区、阱区内设置有所述氮氧化硅单元,所述氮氧化硅单元覆盖在所述感光有效区位置上,向所述阱区外凸起,且向外凸起的表面为弧面。

优选地,所述氮氧化硅单元为向外凸起的半球状。

优选地,所述阱区为蚀刻形成。

优选地,所述硅衬底上分布有若干感光有效区,且每一所述感光有效区对应的形成有所述氮氧化硅单元。

优选地,所述硅衬底为P型硅衬底。

本发明还构造一种提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法,包括以下步骤:

S1、在硅衬底上生长一层氧化层,所述硅衬底上形成有感光有效区;

S2、在所述氧化层上涂上光刻胶形成光刻胶层,在所述感光有效区对应的区域曝光、显影,在所述光刻胶层上形成与所述感光有效区位置对应向下凹陷的阱区;

S3、在与所述阱区对应的氧化层进行蚀刻形成凹陷区,所述凹陷区的底部到所述感光有效区;

S4、在所述光刻胶层一侧进行LPCVD(LowPressureChemicalVaporDeposition低压力化学气相沉积法)氮氧化硅的生长,形成氮氧化硅层;

S5、对所述氮氧化硅层位于所述感光有效区外的区域曝光,将所述阱区外的高出的部分蚀刻掉,

S6、进行高温退火回流,所述氮氧化硅层在每一所述凹陷区、阱区内形成向所述阱区外凸起的氮氧化硅单元,所述氮氧化硅单元向所述阱区外凸起,且向外凸起的表面为弧面。

优选地,所述氮氧化硅单元为向外凸起的半球状。

优选地,所述阱区为蚀刻形成。

优选地,所述硅衬底为P型硅衬底。

实施本发明的黑白CMOS图像传感器及提高其感光度的制造方法,具有以下有益效果:本发明黑白CMOS图像传感器及提高其感光度的制造方法中的氮氧化硅单元向外凸起的弧面可以让入射光入射后向下聚焦,在氮氧化硅单元内部向下全反射,在底端光线全部射出到感光有效区,避免了入射光线对旁边像素进行的串扰和入射光子的损失,提高了量子效率,让CMOS图像传感器在低照度下仍能有好的感光效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:

图1是本发明实施例中的提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法的步骤S1、S2中在硅衬底上生长氧化层和光刻胶层后的断面结构示意图;

图2是本发明实施例中的提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法的步骤S2中在光刻胶层上形成阱区后的断面结构示意图;

图3是本发明实施例中的提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法的步骤S3中在氧化层蚀刻形成凹陷区后的断面结构示意图;

图4是本发明实施例中的提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法的步骤S4中形成氮氧化硅层后的断面结构示意图;

图5是本发明实施例中的提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法的步骤S5中对氮氧化硅层位于感光有效区外的区域曝光,将阱区外的高出的部分蚀刻掉后的断面结构示意图;

图6是本发明实施例中的提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法的步骤S6中形成向阱区外凸起的氮氧化硅单元后的断面结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图6所示,本发明一个优选实施例中的黑白CMOS图像传感器包括硅衬底1、氧化层2、光刻胶层3、以及若干氮氧化硅单元41。

硅衬底1上形成有感光有效区11,氧化层2位于硅衬底1一侧,且氧化层2上形成有与感光有效区11对应的凹陷区21,以避让感光有效区11。

光刻胶层3覆盖在氧化层2上,光刻胶层3上形成有与感光有效区11位置对应并向下凹陷的阱区31,阱区31与凹陷区21对应连通,避让感光有效区11。

凹陷区21、阱区31内设置有氮氧化硅单元41,氮氧化硅单元41覆盖在感光有效区11位置上,向阱区31外凸起,且向外凸起的表面为弧面。

氮氧化硅单元41向外凸起的弧面可以让入射光入射后向下聚焦,在氮氧化硅单元41内部向下全反射,在底端光线全部射出到感光有效区11,避免了入射光线对旁边像素进行的串扰和入射光子的损失,提高了量子效率,让CMOS图像传感器在低照度下仍能有好的感光效果。

优选地,氮氧化硅单元41为向外凸起的半球状,让光线的聚焦效果更好。

进一步地,阱区31为蚀刻形成。

硅衬底1上分布有若干感光有效区11,且每一感光有效区11对应的形成有氮氧化硅单元41,让黑白CMOS图像传感器能感应接收外界来的光线。

优选地,硅衬底1为P型硅衬底。

在一些实施例中,本发明另外一个实施例中的提高黑白CMOS图像传感器感光度的制造方法,包括以下步骤:

S1、如图1所示,硅衬底1上形成有感光有效区11,在硅衬底1的感光有效区11所在侧上生长一层氧化层2,;

S2、再结合图1、图2所示,在氧化层2上涂上光刻胶形成光刻胶层3,在感光有效区11对应的区域曝光、显影,在光刻胶层3上形成与感光有效区11位置对应向下凹陷的阱区31;

S3、如图3所示,在与阱区31对应的氧化层2进行蚀刻形成凹陷区21,凹陷区21的底部到感光有效区11;

S4、如图4所示,在光刻胶层3一侧进行LPCVD(LowPressureChemicalVaporDeposition,低压力化学气相沉积法)氮氧化硅的生长,形成氮氧化硅层4;

S5、如图5所示,对氮氧化硅层4位于感光有效区11外的区域曝光,将阱区31外的高出的部分蚀刻掉;

S6、如图6所示,进行高温退火回流,氮氧化硅层4在每一凹陷区21、阱区31内形成向阱区31外凸起的氮氧化硅单元41,氮氧化硅单元41向阱区31外凸起,且向外凸起的表面为弧面。

氮氧化硅单元41向外凸起的弧面可以让入射光入射后向下聚焦,在氮氧化硅单元41内部向下全反射,在底端光线全部射出到感光有效