本申請涉及圖像傳感設備技術領域，更具體地說，涉及一種圖像傳感器及其制作方法。

背景技術：

全局曝光是指圖像傳感器的所有像素在同一時間曝光，然后將光生信號電荷輸運至存儲節(jié)點，最后通過行選信號控制依次讀出存儲在所述存儲節(jié)點中的光生信號電荷的方法。主流的互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor)圖像傳感器和電荷耦合器件(Charge-coupled Device)圖像傳感器均可以采取這種全局曝光的方式來提升處理性能。

但是由于在工藝制作和電路設計中，存儲節(jié)點處存在寄生的P-N結，在對像素曝光的同時，光線照射到所述存儲節(jié)點的P-N結上會產(chǎn)生寄生光生電荷，這些寄生光生電荷會增大像素感光產(chǎn)生的光生信號電荷，從而引起圖像失真的情況出現(xiàn)。

現(xiàn)有技術中解決由于寄生光生電荷而導致的圖像失真的手段主要是將與所述存儲節(jié)點電連接的走線層設置在存儲節(jié)點的有源區(qū)的正上方，以起到遮擋所述存儲節(jié)點的有源區(qū)接收到的光線的數(shù)量，從而減少寄生光生電荷的數(shù)量。但是這種方式減少的寄生光生電荷的數(shù)量有限，圖像失真問題仍然較為嚴重。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種圖像傳感器及其制作方法，以實現(xiàn)降低寄生光生電荷的產(chǎn)生數(shù)量，從而降低圖像傳感器的圖像失真程度的目的。

為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明實施例提供了如下技術方案：

一種圖像傳感器，包括像素陣列、位于所述像素陣列表面的絕緣填充層以及位于所述絕緣填充層表面的走線層，其中，所述像素陣列包括多個像素和多個存儲節(jié)點，所述走線層與所述像素陣列中的像素電連接，所述圖像傳感器還包括：

與所述存儲節(jié)點數(shù)量相同的遮光結構，每個所述遮光結構貫穿所述絕緣填充層，且位于所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側區(qū)域。

可選的，每個所述遮光結構均與所述走線層絕緣或電連接。

可選的，所述絕緣填充層包括多個通孔組，每個通孔組包括預設數(shù)量的通孔，且每個通孔組中的通孔位于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側區(qū)域的至少一側；

每個所述通孔用于設置金屬條，同一所述通孔組中的所述金屬條構成所述遮光結構。

可選的，每個所述通孔組中的通孔根據(jù)所述走線層的空間冗余度分布于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側區(qū)域的至少三側。

可選的，當所述走線層為至少兩層，且相鄰所述走線層之間均具有絕緣填充層時；

每個遮光結構具有多層遮光單元，且每層所述遮光單元位于一層所述絕緣填充層中。

可選的，位于相鄰的所述絕緣填充層中的兩層遮光單元中，靠近所述像素陣列的遮光單元的分布范圍小于遠離所述像素陣列的遮光單元的分布范圍。

一種圖像傳感器的制作方法，包括：

形成像素陣列、位于所述像素陣列表面的絕緣填充層以及位于所述絕緣填充層表面的走線層，其中，所述像素陣列包括多個像素、多個存儲節(jié)點和位于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側區(qū)域的連接結構；

對所述絕緣填充層進行打孔，形成多個遮光結構成型區(qū)域，使所述連接結構暴露出來；

在所述通孔中形成遮光結構。

可選的，所述遮光結構成型區(qū)域為通孔組，每個通孔組包括預設數(shù)量的通孔，且每個通孔組中的通孔位于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側區(qū)域的至少一側；

每個所述通孔用于設置金屬條，同一所述通孔組中的所述金屬條構成所述遮光結構。

可選的，每個所述通孔組中的通孔根據(jù)所述走線層的空間冗余度分布于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側區(qū)域的至少三側。

可選的，所述在所述通孔中形成遮光結構包括：

在所述通孔中形成與所述走線層彼此絕緣或電連接的遮光結構。

從上述技術方案可以看出，本發(fā)明實施例提供了一種圖像傳感器及其制作方法，其中，所述圖像傳感器在利用走線層遮擋所述存儲節(jié)點有源區(qū)正面光線的同時，利用貫穿所述絕緣填充層，且位于所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側區(qū)域的所述遮光結構對斜入射的光線進行遮擋，以實現(xiàn)盡可能降低所述存儲節(jié)點的有源區(qū)接收到的光線的目的，從而降低所述圖像傳感器在全局曝光過程中產(chǎn)生的寄生光生電荷的數(shù)量，進而降低所述圖像傳感器的圖像失真程度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請的一個實施例提供的一種圖像傳感器的截面結構示意圖；

圖2為本申請的一個實施例提供的一種圖像傳感器的俯視結構示意圖；

圖3為本申請的另一個實施例提供的一種圖像傳感器的截面結構示意圖；

圖4為本申請的又一個實施例提供的一種圖像傳感器的截面結構示意圖；

圖5為本申請的一個實施例提供的一種5-T像素架構單元的結構示意圖；

圖6為本申請的一個實施例提供的一種在5-T像素結構中設置遮光結構的結構示意圖；

圖7為本申請的一個實施例提供的一種7-T像素架構單元的結構示意圖；

圖8為7-T像素架構單元中SAMPLE晶體管和MOS電容的連接方式的示意圖；

圖9為本申請的一個實施例提供的一種在7-T像素架構單元中設置遮光結構的結構示意圖；

圖10為本申請的一個實施例提供的一種圖像傳感器制作方法的流程示意圖；

圖11為本申請的另一個實施例提供的一種圖像傳感器制作方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本申請實施例提供了一種圖像傳感器，包括像素陣列、位于所述像素陣列表面的絕緣填充層以及位于所述絕緣填充層表面的走線層，其中，所述像素陣列包括多個像素和多個存儲節(jié)點，所述走線層與所述像素陣列中的像素電連接，如圖1和圖2所示，所述圖像傳感器還包括：

與所述存儲節(jié)點數(shù)量相同的遮光結構30，每個所述遮光結構30貫穿所述絕緣填充層(圖1和圖2中未示出)，且位于所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域。

需要說明的是，附圖1為所述圖像傳感器的截面結構示意圖，圖2為所述圖像傳感器的俯視結構示意圖，為了表示清楚，圖1和圖2中僅示出了一個存儲節(jié)點和遮光結構30，圖2中的標號50表示環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側的區(qū)域。

從圖1和圖2中可以看出，設置于所述存儲節(jié)點有源區(qū)10正上方的走線可以遮擋正面入射的光線，以減少一部分所述存儲節(jié)點有源區(qū)10接收到的光線，在此基礎上，位于所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域的所述遮光結構30可以實現(xiàn)對斜入射的光線進行遮擋，以實現(xiàn)盡可能降低所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10接收到的光線的目的，從而降低所述圖像傳感器在全局曝光過程中產(chǎn)生的寄生光生電荷的數(shù)量，進而降低所述圖像傳感器的圖像失真程度。

另外，在圖2中示出了以多個圓柱形的結構構成所述遮光結構30的做法，在本申請的一個優(yōu)選實施例中，在不影響所述存儲節(jié)點有源區(qū)10的電極引出的情況下可以盡量擴大所述圓柱形的直徑和設置密度，在本申請的另一個實施例中，在不影響所述存儲節(jié)點有源區(qū)10的電極引出的情況下可以直接以無蓋和無底的長方體設置于所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域以實現(xiàn)對斜入射光線的全部遮擋，最大程度上降低所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10接收到的光線。

還需要說明的是，圖1中還示出了設置于所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域的連接結構40，所述連接結構40一般是與所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10相同摻雜類型(例如N型摻雜)的富摻雜區(qū)域，當所述遮光結構30由金屬材料構成時，這些連接結構40用于與所述遮光結構30形成良好的歐姆接觸，使金屬材料的遮光結構30能夠形成。

所述絕緣填充層主要用于起到電絕緣和支撐所述走線層的作用，一般情況下，所述絕緣填充層可以由二氧化硅構成，還可以由氮化硅等高絕緣系數(shù)且能夠在硅材料襯底上生長的材料構成，本申請對此并不做限定，具體視實際情況而定。

在上述實施例的基礎上，在本申請的一個優(yōu)選實施例中，每個所述遮光結構30均與所述走線層20絕緣或電連接。

需要說明的是，在本申請的一個實施例中，所述走線層20與所述遮光結構30彼此絕緣。但在本申請的一個優(yōu)選實施例中，當所述遮光結構30由金屬等導體材料構成時，所述遮光結構30還可以與所述走線層20電連接，通過所述走線層20為所述遮光結構30提供一個固定電位，以減少和所述圖像傳感器的驅動信號線的耦合作用。本申請對所述遮光結構30余所述走線層20的電連接狀態(tài)并不做限定，具體視實際需求而定。

另外，所述固定電位可以零電位(接地)，也可以是具有一定幅值的高電平，例如1V、2V或10V等，但優(yōu)選所述固定電位的幅值不需要過大，一方面過大的固定電位幅值會造成所述圖像傳感器的功耗的增加，另外當發(fā)生漏電情況時，過大的固定電位可能會造成觸電事故。但本申請對所述固定電位的具體取值并不做限定，具體視實際情況而定。

在上述實施例的基礎上，在本申請的一個實施例中，所述絕緣填充層包括多個通孔組，每個通孔組包括預設數(shù)量的通孔，且每個通孔組中的通孔位于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域的至少一側；

每個所述通孔用于設置金屬條，同一所述通孔組中的所述金屬條構成所述遮光結構30。

需要說明的是，所述預設數(shù)量的具體取值可以是5個、10個或15個，其具體取值視實際情況而定，本申請對此并不做限定。

在本實施例中，每個所述金屬條與環(huán)繞所述存儲節(jié)點外圍區(qū)域的連接部分均具有一個與所述存儲節(jié)點有源區(qū)10摻雜類型相同的富摻雜區(qū)域，以便于所述金屬條的形成。

同樣的，每個通孔組中的通孔的設置需要遵循不影響所述存儲節(jié)點有源區(qū)10的電極引出。優(yōu)選的，每個所述通孔組中的通孔根據(jù)所述走線層20的空間冗余度分布于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域的至少三側。

所述每個所述通孔組中的通孔根據(jù)所述走線層20的空間冗余度分布于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域的至少三側是指，在不影響所述走線層20中的走線排布的情況下，盡可能的提高每個所述通孔組中的通孔的密度，以實現(xiàn)最佳的遮光效果。

在上述實施例的基礎上，在本申請的一個具體實施例中，如圖3和圖4所示，當所述走線層20為至少兩層，且相鄰所述走線層20之間均具有絕緣填充層時；

每個遮光結構30具有多層遮光單元31，且每層所述遮光單元31位于一層所述絕緣填充層中。

圖3中示出了具有兩層走線層20的情況，在圖3中，兩層遮光單元31構成所述遮光結構30。

圖4中示出了具有三層走線層20的情況，在圖4中，三層遮光單元31構成了所述遮光結構30。

需要說明的是，多層走線層20的設置方式有利于簡化每層走線層20的設置，并且有利于降低每層走線層20的走線密度。

還需要說明的是，所述遮光單元31均設置于所述絕緣填充層的通孔中，同樣的，實現(xiàn)所述走線層20與所述存儲節(jié)點有源區(qū)10電連接的導體也可以設置在所述絕緣填充層中設置的專用通孔中。

在上述實施例的基礎上，在本申請的另一個優(yōu)選實施例中，位于相鄰的所述絕緣填充層中的兩層遮光單元31中，靠近所述像素陣列的遮光單元31的分布范圍小于遠離所述像素陣列的遮光單元31的分布范圍。

需要說明的是，在本實施例中，越遠離所述像素陣列的遮光單元31的分布范圍越大，以實現(xiàn)最大化對斜入射的光線的遮擋的目的。

在上述實施例的基礎上，本申請的一個具體實施例提供了一種具有5T像素的圖像傳感器，如圖5和圖6所示，圖5為典型的5-T像素架構單元的結構示意圖，其中，VDD表示工作電源，n+表示N型材料富摻雜區(qū)域，標號TX1、TX2、SF、RS和RST均為晶體管，當TX1打開后，光生信號電荷流入到存儲節(jié)點FD中，然后TX1關閉，通過SF將所述光生信號電荷轉換為電壓信號，最后由行選開關RS逐行選擇并從Column bus輸出。其中，TX2用于復位光電二極管PPD，而RST用于復位存儲節(jié)點FD。

圖6為在5T像素架構單元中設置遮光結構30的示意圖，在所述存儲節(jié)點FD的有源區(qū)10除設置TX2的其他側面的絕緣填充層分別打孔形成通孔，所述存儲節(jié)點FD的有源區(qū)10被所述通孔三面包圍，并在所述通孔中沉積金屬，降低雜散光和斜入射光的影響。同時考慮到TX2的存在，為防止通孔中金屬與TX2的導通，在靠近TX2一側不設置所述通孔和金屬。

為了提高遮光效率，在圖6中設置了兩層遮光單元31，遠離所述存儲節(jié)點FD的遮光單元31的分布范圍要大于靠近所述存儲節(jié)點FD的遮光單元31的分布范圍，這是因為遠離所述存儲節(jié)點FD的遮光單元31在設置過程中不需要考慮所述存儲節(jié)點FD的有源區(qū)10的電極引出以及TX2的影響，可以在不影響光電二極管PPD受光的情況下在靠近TX2一側設置通孔并在通孔中沉積金屬作為所述遮光單元31的一部分，從而實現(xiàn)阻擋雜散光從左側方向的射入。

在上述實施例的基礎上，本申請的另一個具體實施例提供了一種具有7T像素的圖像傳感器，如圖7、圖8和圖9所示，圖7為7T像素架構單元的結構示意圖，在圖7中，標號FD表示所述存儲節(jié)點，PPD表示二極管，VDD表示工作電源，TX、RST、SF1、PC、SAMPLE、SF2和SEL均為晶體管，C表示MOS電容。光電二極管PPD在曝光時間內(nèi)產(chǎn)生光生信號電荷，通過TX傳輸至存儲節(jié)點FD中，并通過SF1轉換為電壓信號，電壓信號通過SAMPLE被存儲在MOS電容C中，MOS電容C存儲的電壓信號通過SEL被逐行讀出，其中，SAMPLE和MOS電容C的連接方式如圖8所示，其中A1表示電極，A2表示絕緣填充層，A3表示寄生電容產(chǎn)生位置。

參考圖9，圖9中示出了三層走線層20和三層遮光單元31，相鄰走線層20之間具有絕緣填充層(圖9中未示出)，靠近所述存儲單元FD的有源區(qū)10的遮光單元31的分布范圍最小，中間的遮光單元31的分布范圍較大，原理所述存儲單元FD的有源區(qū)10的遮光單元31的分布范圍最大，并且考慮到SAMPLE的電極在靠近所述存儲單元FD的走線層20中引出，因此在靠近所述存儲單元FD的絕緣填充層中，在靠近MOS電容C的一側不設置所述通孔。

相應的，本申請實施例還提供了一種圖像傳感器的制作方法，如圖10所示，包括：

S101：形成像素陣列、位于所述像素陣列表面的絕緣填充層以及位于所述絕緣填充層表面的走線層，其中，所述像素陣列包括多個像素、多個存儲節(jié)點和位于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側區(qū)域的連接結構；

S102：對所述絕緣填充層進行打孔，形成多個遮光結構成型區(qū)域，使所述連接結構暴露出來；

S103：在所述通孔中形成遮光結構。

最終形成的圖像傳感器的結構參考圖1和圖2，圖1為所述圖像傳感器的截面結構示意圖，圖2為所述圖像傳感器的俯視結構示意圖，為了表示清楚，圖1和圖2中僅示出了一個存儲節(jié)點和遮光結構30，圖2中的標號50表示環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側的區(qū)域。

從圖1和圖2中可以看出，設置于所述存儲節(jié)點有源區(qū)10正上方的走線可以遮擋正面入射的光線，以減少一部分所述存儲節(jié)點有源區(qū)10接收到的光線，在此基礎上，位于所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域的所述遮光結構30可以實現(xiàn)對斜入射的光線進行遮擋，以實現(xiàn)盡可能降低所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10接收到的光線的目的，從而降低所述圖像傳感器在全局曝光過程中產(chǎn)生的寄生光生電荷的數(shù)量，進而降低所述圖像傳感器的圖像失真程度。

另外，在圖2中示出了以多個圓柱形的結構構成所述遮光結構30的做法，在本申請的一個優(yōu)選實施例中，在不影響所述存儲節(jié)點有源區(qū)10的電極引出的情況下可以盡量擴大所述圓柱形的直徑和設置密度，在本申請的另一個實施例中，在不影響所述存儲節(jié)點有源區(qū)10的電極引出的情況下可以直接以無蓋和無底的長方體設置于所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域以實現(xiàn)對斜入射光線的全部遮擋，最大程度上降低所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10接收到的光線。

還需要說明的是，圖1中還示出了設置于所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域的連接結構40，所述連接結構40一般是與所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10相同摻雜類型(例如N型摻雜)的富摻雜區(qū)域，當所述遮光結構30由金屬材料構成時，這些連接結構40用于與所述遮光結構30形成良好的歐姆接觸，使金屬材料的遮光結構30能夠形成。

所述絕緣填充層主要用于起到電絕緣和支撐所述走線層的作用，一般情況下，所述絕緣填充層可以由二氧化硅構成，還可以由氮化硅等高絕緣系數(shù)且能夠在硅材料襯底上生長的材料構成，本申請對此并不做限定，具體視實際情況而定。

在上述實施例的基礎上，在本申請的一個優(yōu)選實施例中，如圖11所示，所述在所述通孔中形成遮光結構30包括：

S1031：在所述通孔中形成與所述走線層20彼此絕緣或電連接的遮光結構30。

需要說明的是，在本申請的一個實施例中，所述走線層20與所述遮光結構30彼此絕緣。但在本申請的一個優(yōu)選實施例中，當所述遮光結構30由金屬等導體材料構成時，所述遮光結構30還可以與所述走線層20電連接，通過所述走線層20為所述遮光結構30提供一個固定電位，以減少和所述圖像傳感器的驅動信號線的耦合作用。本申請對所述遮光結構30余所述走線層20的電連接狀態(tài)并不做限定，具體視實際需求而定。

另外，所述固定電位可以零電位(接地)，也可以是具有一定幅值的高電平，例如1V、2V或10V等，但優(yōu)選所述固定電位的幅值不需要過大，一方面過大的固定電位幅值會造成所述圖像傳感器的功耗的增加，另外當發(fā)生漏電情況時，過大的固定電位可能會造成觸電事故。但本申請對所述固定電位的具體取值并不做限定，具體視實際情況而定。

在上述實施例的基礎上，在本申請的一個實施例中，所述遮光結構成型區(qū)域為通孔組，每個通孔組包括預設數(shù)量的通孔，且每個通孔組中的通孔位于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)外側區(qū)域的至少一側；

每個所述通孔用于設置金屬條，同一所述通孔組中的所述金屬條構成所述遮光結構。

需要說明的是，所述預設數(shù)量的具體取值可以是5個、10個或15個，其具體取值視實際情況而定，本申請對此并不做限定。

在本實施例中，每個所述金屬條與環(huán)繞所述存儲節(jié)點外圍區(qū)域的連接部分均具有一個與所述存儲節(jié)點有源區(qū)10摻雜類型相同的富摻雜區(qū)域，以便于所述金屬條的形成。

同樣的，每個通孔組中的通孔的設置需要遵循不影響所述存儲節(jié)點有源區(qū)10的電極引出。優(yōu)選的，每個所述通孔組中的通孔根據(jù)所述走線層20的空間冗余度分布于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域的至少三側。

所述每個所述通孔組中的通孔根據(jù)所述走線層20的空間冗余度分布于環(huán)繞所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域的至少三側是指，在不影響所述走線層20中的走線排布的情況下，盡可能的提高每個所述通孔組中的通孔的密度，以實現(xiàn)最佳的遮光效果。

綜上所述，本申請實施例提供了一種圖像傳感器及其制作方法，其中，所述圖像傳感器在利用走線層20遮擋所述存儲節(jié)點有源區(qū)10正面光線的同時，利用貫穿所述絕緣填充層，且位于所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10外側區(qū)域的所述遮光結構30對斜入射的光線進行遮擋，以實現(xiàn)盡可能降低所述存儲節(jié)點的有源區(qū)10接收到的光線的目的，從而降低所述圖像傳感器在全局曝光過程中產(chǎn)生的寄生光生電荷的數(shù)量，進而降低所述圖像傳感器的圖像失真程度。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。