一种背照式cmos图像传感器及其形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及成像领域，特别涉及一种背照式CMOS图像传感器及其形成方法。
【背景技术】
[0002] 图像传感器是在光电技术基础上发展起来的，所谓图像传感器，就是能够感受光 学图像信息并将其转换成可用输出信号的传感器。图像传感器可以提高人眼的视觉范围， 使人们看到肉眼无法看到的微观世界和宏观世界，看到人们暂时无法到达处发生的事情， 看到超出肉眼视觉范围的各种物理、化学变化过程，生命、生理、病变的发生发展过程，等 等。可见图像传感器在人们的文化、体育、生产、生活和科学研究中起到非常重要的作用。可 以说，现代人类活动已经无法离开图像传感器了。
[0003] 图像传感器可依据其采用的原理而区分为电荷親合装置（Charge-Coupled Device)图像传感器（亦即俗称CCD图像传感器）以及CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器，其中CMOS图像传感器基于互补型金属氧化物半导体（CMOS) 技术而制造。由于CMOS图像传感器是采用传统的CMOS电路工艺制作，因此可将图像传感 器以及其所需要的外围电路加以整合，从而使得CMOS图像传感器具有更广的应用前景。
[0004] 如图1所示，其为现有技术的背照式CMOS图像传感器的剖面示意图。该背照式 CMOS图像传感器包括：半导体基底1、形成于所述半导体基底1中的光电二极管2、形成于 所述半导体基底1 一表面的金属连线层3、依次形成于所述半导体基底1另一表面的滤光片 4及微透镜5。入射光顺次经过微透镜5、滤光片4到达光电二极管2,光电二极管2吸收光 子的多少制约着成像的质量。
[0005] 然而，随着小型化需求的愈发强烈，可吸收光的面积所占比例下降，这对量子转换 效率（Quantum Efficiency，QE)产生了影响。如何满足对成像质量要求愈发提高的社会需 求，成为一大难题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，提供一种背照式CMOS图像传感器及其形成方法，以提高量子 转换效率。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种背照式CMOS图像传感器，包括：
[0008] 形成有光电二极管的前端结构；
[0009] 位于所述前端结构的正面的辅助结构及介电层，所述辅助结构被所述前端结构及 介电层包围；
[0010] 其中，所述辅助结构的折射率低于所述前端结构及介电层的折射率。
[0011] 可选的，对于所述的背照式CMOS图像传感器，所述辅助结构至少覆盖所述光电二 极管。
[0012] 可选的，对于所述的背照式CMOS图像传感器，所述辅助结构为腔体，所述腔体为 真空状态或者填充有惰性气体。
[0013] 可选的，对于所述的背照式CMOS图像传感器，所述腔体的高度为ιοοΛμοοοΑ。
[0014] 可选的，对于所述的背照式CMOS图像传感器，所述辅助结构为掺杂的二氧化硅 层、多孔二氧化硅层、金属氟化物层或青铜中的一种或组合。
[0015] 可选的，对于所述的背照式CMOS图像传感器，所述辅助结构的厚度为 iooA-1 oooA。
[0016] 可选的，对于所述的背照式CMOS图像传感器，还包括：
[0017] 形成于所述前端结构的正面与光电二极管相连接的金属连线层，所述金属连线层 穿过所述介电层；以及
[0018] 形成于所述前端结构的背面的滤光片和微透镜。
[0019] 可选的，对于所述的背照式CMOS图像传感器，所述金属连线层的材质包括钨、铜 或错。
[0020] 相应的，本发明还提供一种如上所述的背照式CMOS图像传感器的形成方法，包 括：
[0021] 提供形成有光电二极管的前端结构；以及
[0022] 在所述前端结构的正面形成辅助结构及介电层，所述辅助结构被所述前端结构及 介电层包围；
[0023] 其中，所述辅助结构的折射率低于所述前端结构及介电层的折射率。
[0024] 可选的，对于所述的背照式CMOS图像传感器的形成方法，在形成介电层后，还包 括：
[0025] 在所述前端结构的正面形成连接光电二极管的金属连线层，所述金属连线层穿过 所述介电层；以及
[0026] 在所述前端结构的背面形成滤光片和微透镜。
[0027] 在本发明提供的背照式CMOS图像传感器及其形成方法中，在前端结构的正面形 成辅助结构及介电层，所述辅助结构被所述前端结构及介电层包围，所述辅助结构的折射 率低于所述前端结构及介电层的折射率，并在这一基础上进一步完成背照式CMOS图像传 感器的制作。相比现有技术，本发明获得的背照式CMOS图像传感器，入射光在穿过光电二 极管后，被全反射的部分增加，其可以再次入射光电二极管，有效提高光电二极管吸收的光 子，提高量子转换效率。
【附图说明】
[0028] 图1为现有技术中的背照式CMOS图像传感器的的结构示意图；
[0029] 图2为本发明中的背照式CMOS图像传感器的结构示意图；
[0030] 图3为本发明中的背照式CMOS图像传感器的形成方法的流程图；
[0031] 图4-图7为本发明中的背照式CMOS图像传感器在形成过程中的结构示意图；
[0032] 图8为本发明中的背照式CMOS图像传感器的光路图；
[0033] 图9为现有技术中背照式CMOS图像传感器的光路图。
【具体实施方式】
[0034] 下面将结合示意图对本发明的背照式CMOS图像传感器及其形成方法进行更详细 的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的 本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员 的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
[0035] 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要 求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非 精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0036] 本发明的核心思想是：提供一种背照式CMOS图像传感器及其形成方法，在形成有 光电二极管的前端结构的正面形成辅助结构及介电层，所述辅助结构被所述前端结构及介 电层包围，所述辅助结构的折射率低于所述前端结构及介电层的折射率。从而使得入射光 在穿过光电二极管后，还存在着被全反射的部分，再次入射光电二极管，有效提高光电二极 管吸收的光子，提高量子转换效率。
[0037] 以下列举所述背照式CMOS图像传感器及其形成方法的较优实施例，以清楚说明 本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通 技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
[0038] 请参考图2,图2为本发明中的背照式CMOS图像传感器的结构示意图。本发明实 施例的背照式CMOS图像传感器包括：形成有光电二极管11的前端结构10,位于所述前端 结构10正面的辅助结构13及介电层