黑白CMOS圖像傳感器及提高其感光度的制造方法

(19)中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局(12)發(fā)明專利說明書(10)申請公布號CN106601765A

(43)申請公布日2017.04.26(21)申請?zhí)朇N201611169899.5(22)申請日2016.12.16(71)申請人深圳市華海技術(shù)有限公司地址518000廣東省深圳市南山區(qū)高新中二道5號生產(chǎn)力大樓A單元六層602(72)發(fā)明人呂學(xué)剛(74)專利代理機構(gòu)深圳市瑞方達知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)代理人張約宗(51)Int.CI H01L27/146權(quán)利要求說明書說明書幅圖(54)發(fā)明名稱 黑白CMOS圖像傳感器及提高其感光度的制造方法(57)摘要 本發(fā)明涉及黑白CMOS圖像傳感器及提高其感光度的制造方法，黑白CMOS圖像傳感器包括硅襯底、氧化層、光刻膠層、以及若干氮氧化硅單元。硅襯底上形成有感光有效區(qū)，氧化層位于硅襯底一側(cè)，且上形成有與感光有效區(qū)對應(yīng)的凹陷區(qū)，以避讓感光有效區(qū)。光刻膠層覆蓋在氧化層上，光刻膠層上形成有與感光有效區(qū)位置對應(yīng)并向下凹陷的阱區(qū)，阱區(qū)與凹陷區(qū)對應(yīng)連通，避讓感光有效區(qū)。凹陷區(qū)、阱區(qū)內(nèi)設(shè)置有氮氧化硅單元，氮氧化硅單元覆蓋在感光有效區(qū)位置上，向阱區(qū)外凸起，且向外凸起的表面為弧面，可以讓入射光入射后向下聚焦，在氮氧化硅單元內(nèi)部向下全反射，在底端光線全部射出到感光有效區(qū)，避免入射光線對旁邊像素進行串?dāng)_和入射光子的損失，提高了量子效率。法律狀態(tài)法律狀態(tài)公告日法律狀態(tài)信息法律狀態(tài)

權(quán)利要求說明書1.一種黑白CMOS圖像傳感器,其特征在于,包括硅襯底(1)、氧化層(2)、光刻膠層(3)、以及若干氮氧化硅單元(41);

所述硅襯底(1)上形成有感光有效區(qū)(11),所述氧化層(2)位于硅襯底(1)一側(cè),且所述上形成有與所述感光有效區(qū)(11)對應(yīng)的凹陷區(qū)(21),以避讓所述感光有效區(qū)(11);

所述光刻膠層(3)覆蓋在所述氧化層(2)上,所述光刻膠層(3)上形成有與所述感光有效區(qū)(11)位置對應(yīng)并向下凹陷的阱區(qū)(31),所述阱區(qū)(31)與所述凹陷區(qū)(21)對應(yīng)連通,避讓所述感光有效區(qū)(11);

所述凹陷區(qū)(21)、阱區(qū)(31)內(nèi)設(shè)置有所述氮氧化硅單元(41),所述氮氧化硅單元(41)覆蓋在所述感光有效區(qū)(11)位置上,向所述阱區(qū)(31)外凸起,且向外凸起的表面為弧面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑白CMOS圖像傳感器,其特征在于,所述氮氧化硅單元(41)為向外凸起的半球狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑白CMOS圖像傳感器,其特征在于,所述阱區(qū)(31)為蝕刻形成。

<Claim>4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的黑白CMOS圖像傳感器,其特征在于,所述硅襯底(1)上分布有若干感光有效區(qū)(11),且每一所述感光有效區(qū)(11)對應(yīng)的形成有所述氮氧化硅單元(41)。

<Claim>5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的黑白CMOS圖像傳感器,其特征在于,所述硅襯底(1)為P型硅襯底。

6.一種提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法,其特征在于,包括以下步驟:

S1、硅襯底(1)上形成有感光有效區(qū)(11),在所述硅襯底(1)的所述感光有效區(qū)(11)所在側(cè)上生長一層氧化層(2);

S2、在所述氧化層(2)上涂上光刻膠形成光刻膠層(3),在所述感光有效區(qū)(11)對應(yīng)的區(qū)域曝光、顯影,在所述光刻膠層(3)上形成與所述感光有效區(qū)(11)位置對應(yīng)向下凹陷的阱區(qū)(31);

S3、在與所述阱區(qū)(31)對應(yīng)的氧化層(2)進行蝕刻形成凹陷區(qū)(21),所述凹陷區(qū)(21)的底部到所述感光有效區(qū)(11);

S4、在所述光刻膠層(3)一側(cè)進行LPCVD(LowPressureChemicalVaporDeposition低壓力化學(xué)氣相沉積法)氮氧化硅的生長,形成氮氧化硅層(4);

S5、對所述氮氧化硅層(4)位于所述感光有效區(qū)(11)外的區(qū)域曝光,將所述阱區(qū)(31)外的高出的部分蝕刻掉;

S6、進行高溫退火回流,所述氮氧化硅層(4)在每一所述凹陷區(qū)(21)、阱區(qū)(31)內(nèi)形成向所述阱區(qū)(31)外凸起的氮氧化硅單元(41),所述氮氧化硅單元(41)向所述阱區(qū)(31)外凸起,且向外凸起的表面為弧面。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法,其特征在于,所述氮氧化硅單元(41)為向外凸起的半球狀。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法,其特征在于,所述阱區(qū)(31)為蝕刻形成。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法,其特征在于,所述硅襯底(1)為P型硅襯底。

說明書技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域,更具體地說,涉及一種黑白CMOS圖像傳感器及提高其感光度的制造方法。

背景技術(shù)

正常的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)是,下面是感光單元,感光單元上面是色彩濾光陣列,色彩濾光陣列上面是微凸透鏡。

在安防領(lǐng)域應(yīng)用特別是超低照度應(yīng)用下采用黑白圖像,我們可以去除色彩感光陣列,保留微凸透鏡,以保持最大的透光率,但與感光單元之間的距離會導(dǎo)致光線入射時會造成入射光子的損失,以及對旁邊像素造成竄擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于,提供一種改進的黑白CMOS圖像傳感器及提高其感光度的制造方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種黑白CMOS圖像傳感器,包括硅襯底、氧化層、光刻膠層、以及若干氮氧化硅單元;

所述硅襯底上形成有感光有效區(qū),所述氧化層位于硅襯底一側(cè),且所述上形成有與所述感光有效區(qū)對應(yīng)的凹陷區(qū),以避讓所述感光有效區(qū);

所述光刻膠層覆蓋在所述氧化層上,所述光刻膠層上形成有與所述感光有效區(qū)位置對應(yīng)并向下凹陷的阱區(qū),所述阱區(qū)與所述凹陷區(qū)對應(yīng)連通,避讓所述感光有效區(qū);

所述凹陷區(qū)、阱區(qū)內(nèi)設(shè)置有所述氮氧化硅單元,所述氮氧化硅單元覆蓋在所述感光有效區(qū)位置上,向所述阱區(qū)外凸起,且向外凸起的表面為弧面。

優(yōu)選地,所述氮氧化硅單元為向外凸起的半球狀。

優(yōu)選地,所述阱區(qū)為蝕刻形成。

優(yōu)選地,所述硅襯底上分布有若干感光有效區(qū),且每一所述感光有效區(qū)對應(yīng)的形成有所述氮氧化硅單元。

優(yōu)選地,所述硅襯底為P型硅襯底。

本發(fā)明還構(gòu)造一種提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法,包括以下步驟:

S1、在硅襯底上生長一層氧化層,所述硅襯底上形成有感光有效區(qū);

S2、在所述氧化層上涂上光刻膠形成光刻膠層,在所述感光有效區(qū)對應(yīng)的區(qū)域曝光、顯影,在所述光刻膠層上形成與所述感光有效區(qū)位置對應(yīng)向下凹陷的阱區(qū);

S3、在與所述阱區(qū)對應(yīng)的氧化層進行蝕刻形成凹陷區(qū),所述凹陷區(qū)的底部到所述感光有效區(qū);

S4、在所述光刻膠層一側(cè)進行LPCVD(LowPressureChemicalVaporDeposition低壓力化學(xué)氣相沉積法)氮氧化硅的生長,形成氮氧化硅層;

S5、對所述氮氧化硅層位于所述感光有效區(qū)外的區(qū)域曝光,將所述阱區(qū)外的高出的部分蝕刻掉,

S6、進行高溫退火回流,所述氮氧化硅層在每一所述凹陷區(qū)、阱區(qū)內(nèi)形成向所述阱區(qū)外凸起的氮氧化硅單元,所述氮氧化硅單元向所述阱區(qū)外凸起,且向外凸起的表面為弧面。

優(yōu)選地,所述氮氧化硅單元為向外凸起的半球狀。

優(yōu)選地,所述阱區(qū)為蝕刻形成。

優(yōu)選地,所述硅襯底為P型硅襯底。

實施本發(fā)明的黑白CMOS圖像傳感器及提高其感光度的制造方法,具有以下有益效果:本發(fā)明黑白CMOS圖像傳感器及提高其感光度的制造方法中的氮氧化硅單元向外凸起的弧面可以讓入射光入射后向下聚焦,在氮氧化硅單元內(nèi)部向下全反射,在底端光線全部射出到感光有效區(qū),避免了入射光線對旁邊像素進行的串?dāng)_和入射光子的損失,提高了量子效率,讓CMOS圖像傳感器在低照度下仍能有好的感光效果。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明,附圖中:

圖1是本發(fā)明實施例中的提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法的步驟S1、S2中在硅襯底上生長氧化層和光刻膠層后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2是本發(fā)明實施例中的提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法的步驟S2中在光刻膠層上形成阱區(qū)后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3是本發(fā)明實施例中的提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法的步驟S3中在氧化層蝕刻形成凹陷區(qū)后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖;

圖4是本發(fā)明實施例中的提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法的步驟S4中形成氮氧化硅層后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖;

圖5是本發(fā)明實施例中的提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法的步驟S5中對氮氧化硅層位于感光有效區(qū)外的區(qū)域曝光,將阱區(qū)外的高出的部分蝕刻掉后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖;

圖6是本發(fā)明實施例中的提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法的步驟S6中形成向阱區(qū)外凸起的氮氧化硅單元后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解,現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖6所示,本發(fā)明一個優(yōu)選實施例中的黑白CMOS圖像傳感器包括硅襯底1、氧化層2、光刻膠層3、以及若干氮氧化硅單元41。

硅襯底1上形成有感光有效區(qū)11,氧化層2位于硅襯底1一側(cè),且氧化層2上形成有與感光有效區(qū)11對應(yīng)的凹陷區(qū)21,以避讓感光有效區(qū)11。

光刻膠層3覆蓋在氧化層2上,光刻膠層3上形成有與感光有效區(qū)11位置對應(yīng)并向下凹陷的阱區(qū)31,阱區(qū)31與凹陷區(qū)21對應(yīng)連通,避讓感光有效區(qū)11。

凹陷區(qū)21、阱區(qū)31內(nèi)設(shè)置有氮氧化硅單元41,氮氧化硅單元41覆蓋在感光有效區(qū)11位置上,向阱區(qū)31外凸起,且向外凸起的表面為弧面。

氮氧化硅單元41向外凸起的弧面可以讓入射光入射后向下聚焦,在氮氧化硅單元41內(nèi)部向下全反射,在底端光線全部射出到感光有效區(qū)11,避免了入射光線對旁邊像素進行的串?dāng)_和入射光子的損失,提高了量子效率,讓CMOS圖像傳感器在低照度下仍能有好的感光效果。

優(yōu)選地,氮氧化硅單元41為向外凸起的半球狀,讓光線的聚焦效果更好。

進一步地,阱區(qū)31為蝕刻形成。

硅襯底1上分布有若干感光有效區(qū)11,且每一感光有效區(qū)11對應(yīng)的形成有氮氧化硅單元41,讓黑白CMOS圖像傳感器能感應(yīng)接收外界來的光線。

優(yōu)選地,硅襯底1為P型硅襯底。

在一些實施例中,本發(fā)明另外一個實施例中的提高黑白CMOS圖像傳感器感光度的制造方法,包括以下步驟:

S1、如圖1所示,硅襯底1上形成有感光有效區(qū)11,在硅襯底1的感光有效區(qū)11所在側(cè)上生長一層氧化層2,;

S2、再結(jié)合圖1、圖2所示,在氧化層2上涂上光刻膠形成光刻膠層3,在感光有效區(qū)11對應(yīng)的區(qū)域曝光、顯影,在光刻膠層3上形成與感光有效區(qū)11位置對應(yīng)向下凹陷的阱區(qū)31;

S3、如圖3所示,在與阱區(qū)31對應(yīng)的氧化層2進行蝕刻形成凹陷區(qū)21,凹陷區(qū)21的底部到感光有效區(qū)11;

S4、如圖4所示,在光刻膠層3一側(cè)進行LPCVD(LowPressureChemicalVaporDeposition,低壓力化學(xué)氣相沉積法)氮氧化硅的生長,形成氮氧化硅層4;

S5、如圖5所示,對氮氧化硅層4位于感光有效區(qū)11外的區(qū)域曝光,將阱區(qū)31外的高出的部分蝕刻掉;

S6、如圖6所示,進行高溫退火回流,氮氧化硅層4在每一凹陷區(qū)21、阱區(qū)31內(nèi)形成向阱區(qū)31外凸起的氮氧化硅單元41,氮氧化硅單元41向阱區(qū)31外凸起,且向外凸起的表面為弧面。

氮氧化硅單元41向外凸起的弧面可以讓入射光入射后向下聚焦,在氮氧化硅單元41內(nèi)部向下全反射,在底端光線全部射出到感光有效