CN108630714B - 图像传感器及其形成方法、工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像传感器及其形成方法、工作方法，其中，所述图像传感器包括：衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括感光区和连接区，所述感光区衬底中具有感光元件；位于所述感光区衬底第一面上的缓冲层；位于所述缓冲层上的金属网格，所述金属网格包括多条交错连接的金属线，所述金属线围成凹槽，所述金属网格用于连接工作电位；位于所述金属网格的凹槽中的颜色过滤器。其中，所述金属网格用于接工作电位，则所述金属网格能够在所述衬底中感生出电荷，所述金属网格在所述衬底中感生出的电荷能够阻挡所述感光元件产生的电荷与衬底中的缺陷复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。

Description

图像传感器及其形成方法、工作方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法、工作方法。
背景技术
随着半导体技术的不断提高，图像传感器(Image Sensor)作为目前信息获取的一种基础器件在现代社会中得到越来越广泛的应用。
根据元件不同可以将图像传感器分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器两大类。随着半导体技术的发展，CMOS晶体管的性能逐渐提高，分辨率逐渐赶超CCD图像传感器。而CMOS图像传感器具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点。
CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成。
CMOS图像传感器根据结构可以分为：正照式CMOS图像传感器、背照式CMOS图像传感器和堆叠式CMOS图像传感器。在正照式CMO图像传感器中，感光二极管位于电路晶体管后方，进光量会因遮挡受到影响。背照式CMOS图像传感器就是将感光二极管与电路晶体管的位置互换。堆叠式CMOS图像传感器由背照式CMOS图像传感器发展而来。堆叠式CMOS图像传感器将原本需紧靠感光组件的电路部分置于感光组件的下方，使得设备内部拥有更多的空间。在实现功能多样化的同时，还做到了小型化。背照式CMOS图像传感器和堆叠式CMOS图像传感器均让光线首先进入感光二极管从而增大感光量，能够显著提高低光照条件下的拍摄效果，从而被广泛应用于照相机、电子玩具、电视会议和保安系统的摄像结构中。
然而，现有的CMOS图像传感器存在暗电流较大，性能较差的缺点。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种图像传感器及其形成方法、工作方法，能够降低图像传感器中的暗电流，改善图像传感器的性能。
为解决上述问题，本发明提供一种图传感器，包括：衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括感光区和连接区，所述感光区衬底中具有感光元件；位于所述感光区衬底第一面上的缓冲层；位于所述缓冲层上的金属网格，所述金属网格包括多条交错连接的金属线，所述金属线围成凹槽，所述金属网格用于连接工作电位；位于所述金属网格的凹槽中的颜色过滤器。
可选的，还包括：位于所述衬底上的连接结构，所述连接结构包括位于所述连接区衬底上的焊盘，以及连接所述焊盘与所述金属网格的连接线。
可选的，所述感光区衬底还包括透光区和遮光区；还包括：位于所述衬底第二面的器件层，所述连接区的器件层中具有金属层以及连接所述金属层的插塞；位于所述遮光区衬底第一面和连接区衬底第一面上的介质结构，所述遮光区介质结构中具有第一开口，所述第一开口底部暴露出所述金属网格，所述连接区介质结构和连接区衬底中具有第二开口，所述第二开口自所述连接区介质结构贯穿至所述连接区衬底，所述第二开口暴露出所述器件层，所述第二开口底部的器件层中具有第三开口，所述第三开口底部暴露出连接区金属层；所述焊盘位于所述第二开口底部的器件层上；所述连接线位于所述介质结构上、所述第一开口、第二开口和第三开口底部和侧壁表面，且所述连接线与所述焊盘连接。
可选的，所述介质结构的材料为氧化硅或氮氧化硅。
可选的，所述第二开口侧壁与所述衬底第一面的锐角夹角小于50度，所述第二开口底部宽度大于50μm。
可选的，还包括位于所述遮光区和连接区衬底上的介质结构，所述介质结构暴露出所述金属网格顶部表面；所述焊盘位于所述连接区介质结构上，所述连接线位于所述金属网格表面以及所述介质结构上。
可选的，还包括：位于所述连接线上的钝化层，所述钝化层暴露出所述焊盘。
可选的，所述衬底中还具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的电子时，所述工作电位为零电位或负电位。
可选的，还包括：位于所述感光区衬底与所述缓冲层之间的抗反射层，所述抗反射层带负电。
可选的，所述衬底中还具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的空穴时，所述工作电位为零电位或正电位。
可选的，还包括：位于所述感光区衬底与所述缓冲层之间的抗反射层，所述抗反射层带正电。
相应的，本发明还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括感光区和连接区，所述衬底感光区中具有感光元件；在所述感光区衬底第一面上形成缓冲层；在所述缓冲层上形成金属网格，所述金属网格包括多条交错连接的金属线，所述金属线围成凹槽，所述金属网格用于连接工作电位；在所述金属网格中形成颜色过滤器。
可选的，所述衬底的感光区包括透光区和遮光区；位于所述衬底第二面的器件层，所述连接区器件层中具有金属层和连接所述金属层的插塞；形成颜色过滤器之前，还包括：在所述遮光区金属网格和连接区衬底上形成介质结构，所述遮光区介质结构中具有第一开口，所述第一开口底部暴露出所述金属网格，所述连接区介质结构和所述连接区衬底中具有第二开口，所述第二开口自连接区介质结构贯穿至所述连接区衬底，所述第二开口底部暴露出所述器件层，所述第二开口底部的器件层中具有第三开口，所述第三开口暴露出所述金属层；形成所述介质结构的步骤包括：在所述金属网格和衬底上形成介质层；在所述透光区介质层中形成第一开口，所述第一开口底部暴露出所述遮光区的金属网格；在所述连接区介质层和连接区衬底中形成第二开口，所述第二开口自连接区介质层贯穿至所述连接区衬底，所述第二开口底部暴露出所述器件层；在所述第二开口底部的器件层中形成第三开口，所述第三开口暴露出所述金属层；形成所述第一开口、第二开口和第三开口之后，去除所述透光区介质层，形成介质结构。
可选的，去除所述透光区介质层之前，还包括：在所述遮光区和连接区的介质层上、所述第一开口、第二开口和第三开口底部和侧壁表面形成连接结构；在所述连接结构上形成钝化层，所述钝化层暴露出部分连接结构，所述钝化层暴露出的部分连接结构形成焊盘。
可选的，形成所述第二开口的步骤包括：在所述介质层上形成图形化的光刻胶，所述光刻胶侧壁与所述衬底法线之间具有第一锐角夹角；以所述光刻胶为掩膜对所述连接区介质层和衬底进行刻蚀，形成自所述连接区介质层贯穿至所述连接区衬底的第二开口，所述第二开口侧壁与所述衬底第一面之间具有第二锐角夹角。
可选的，形成所述光刻胶的步骤包括：在所述介质层上形成图形化的初始光刻胶；对所述初始光刻胶进行加热处理，使所述初始光刻胶发生回流。
可选的，所述加热处理的温度为150℃～240℃；所述加热处理的时间为60s～300s。
可选的，形成所述介质层之前，所述形成方法还包括：在所述金属网格和感光区衬底上形成停止层，所述停止层的材料与所述介质层的材料不相同。
可选的，所述停止层的材料为氧化铝、氧化铪、氮化硅、氧化钽或氮化钛。
本发明还提供一种图像传感器的工作方法，包括：提供图像传感器；使所述金属网格连接工作电位。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案提供的图像传感器中，所述金属网格用于接工作电位，金属网格与衬底之间具有缓冲层，所述金属网格、缓冲层和衬底构成电容，当使所述金属网格接工作电位时，能够在所述金属网格能够在所述衬底第一面中感应出电荷，从而使所述衬底中具有相应的感应电荷，所述衬底中的感应电荷能够与衬底中的缺陷复合，从而减少衬底中的缺陷，进而能够减小所述感光元件产生的电荷与衬底中的缺陷的复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。
进一步，所述衬底中具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的电子时，所述工作电位为负电位。由于所述工作电位为负电位，则所述金属网格能够使所述衬底第一面附近的电子远离所述第一面，进入所述衬底中，并与衬底中的空穴复合，使衬底中的空穴减少，从而能够抑制所述感光元件产生的电子与衬底中的空穴复合，进而能够减少所形成图像传感器中的暗电流，减少暗电流对载流子采集器获取的电子数量的影响，从而能够精确地将光信号转化为电信号。
进一步，所述衬底中具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的空穴时，所述金属网格用于接正电位。由于所述金属网格用于接正电位，则所述金属网格能够将所述衬底中的电子吸引到所述衬底第一面附近，从而使衬底中的电子减少，从而能够抑制所述感光元件产生的空穴与衬底中的电子复合，从而能够减少所形成图像传感器中的暗电流，进而能够减少暗电流对载流子采集器获取的空穴数量的影响，能够精确地将光信号转化为电信号。
本发明技术方案提供的图像传感器的形成方法中，所述金属网格用于接工作电位，金属网格与衬底之间具有缓冲层。所述金属网格、缓冲层和衬底构成电容，当使所述金属网格接工作电位时，能够在所述金属网格能够在所述衬底第一面中感应出电荷，从而使所述衬底中具有相应的感应电荷，所述衬底中的感应电荷能够与衬底中的缺陷复合，从而减少衬底中的缺陷，进而能够减小所述感光元件产生的电荷与衬底中的缺陷的复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。
进一步，所述第二开口侧壁与所述衬底第一面之间具有锐角夹角，在形成所述连接结构的过程中，所述连接结构能够较容易地形成于所述第二开口侧壁表面，能够增加第二开口侧壁与所述电连接结构之间的附着性，且所述电连接结构的厚度较容易控制。因此，所述形成方法能够改善所形成图像传感器的性能。
进一步，形成所述介质层之前，在所述金属网格和感光区衬底上形成停止层。所述停止层的材料与所述介质层的材料不相同，在去除所述透光区的介质层的过程中，所述停止层能够对去除所述透光区的介质层的刻蚀工艺过程进行控制。同时，所述停止层能够在去除透光区介质层的过程中保护所述金属网格不被破坏。
本发明技术方案提供的图像传感器的工作方法中，使所述金属网格接工作电位，金属网格与衬底之间具有缓冲层，所述金属网格、缓冲层和衬底构成电容，当使所述金属网格接工作电位时，能够在所述金属网格能够在所述衬底第一面中感应出电荷，从而使所述衬底中具有相应的感应电荷，所述衬底中的感应电荷能够与衬底中的缺陷复合，从而减少衬底中的缺陷，进而能够减小所述感光元件产生的电荷与衬底中的缺陷的复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。
附图说明
图1至图13是本发明图像传感器的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。
具体实施方式
图像传感器存在诸多问题，例如：暗电流较大，性能较差。
现结合一种CMOS图像传感器，分析所述CMOS图像传感器暗电流较大，性能较差的原因：
CMOS图像传感器采用感光元件作为影像捕获的基本手段。CMOS图像传感器包括衬底和位于衬底中的感光元件，所述感光元件的核心是感光二极管。外界光线照射感光二极管会激发出电子和空穴，位于所述感光二级管的耗尽层内的电子和空穴在内建电场的作用下分离，使所述感光二极管内积聚电荷。CMOS图像传感器衬底内设置有载流子采集器，所述载流子采集器过收集感光二级管产生的电子或空穴，形成电压信号，并使获取的电子或空穴的电荷量与所述电压信号对应。
然而，由于CMOS图像传感器中的衬底中具有缺陷且具有表面悬挂键等，容易俘获感光二极管产生的电子或空穴，形成暗电流，影响CMOS图像传感器的性能。
为解决所述技术问题，本发明提供了一种图像传感器，包括：衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括感光区和连接区，所述感光区衬底中具有感光元件；位于所述感光区衬底第一面上的缓冲层；位于所述缓冲层上的金属网格，所述金属网格包括多条交错连接的金属线，所述金属线围成凹槽，所述金属网格用于连接工作电位；位于所述金属网格的凹槽中的颜色过滤器。
其中，所述金属网格用于接工作电位，金属网格与衬底之间具有缓冲层，所述金属网格、缓冲层和衬底构成电容，当使所述金属网格接工作电位时，能够在所述金属网格能够在所述衬底第一面中感应出电荷，从而使所述衬底中具有相应的感应电荷，所述衬底中的感应电荷能够与衬底中的缺陷复合，从而减少衬底中的缺陷，进而能够减小所述感光元件产生的电荷与衬底中的缺陷的复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图13是本发明图像传感器的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。
请参考图1，提供衬底100，所述衬底100包括相对的第一面11和第二面12，所述衬底100包括感光区M和连接区N，所述衬底100感光区M中具有感光元件。
所述衬底100的感光区M用于形成感光元件，所述衬底100的连接区N后续用于形成焊盘。
本实施例中，所述衬底100为硅衬底。在其他实施例中，所述衬底的材料为锗衬底、硅锗衬底、绝缘体上硅或绝缘体上锗等半导体衬底。
本实施例中，所述感光元件包括光电二极管。
本实施例中，所述衬底100感光区M中具有载流子采集器，所述载流子采集器用于获取所述感光元件产生的电子。在其他实施例中，所述衬底感光区中具有载流子采集器，载流子采集器用于获取所述感光元件产生的空穴。
所述感光元件能够在光线的照射下产生电子和空穴。所述感光元件产生的电子和空穴的量与光线的强度有关。所述载流子采集器用于获取所述感光元件产生的电子，产生电压信号，所述电压信号的强弱与获取的电子的量有关，从而与光线强度有关，进而使光信号转化为电信号。
本实施例中，所述衬底100第二面12上具有器件层200。
本实施例中，所述器件层200中具有金属层101以及连接所述金属层101的插塞。
本实施例中，所述器件层200和所述衬底100构成传感晶圆。
所述金属层101和插塞用于实现所述衬底100中的感光元件与外部电路的电连接。
本实施例中，所述金属层101的材料为铜。在其他实施例中，所述金属层的材料还可以为铝。
本实施例中，所述插塞的材料为钨，在其他实施例中，所述插塞的材料还可以为铜。
本实施例中，所述器件层200表面还具有载晶圆201，所述器件层200位于所述载晶圆201与所述衬底100之间。
本实施例中，所述形成方法还包括：使所述载晶圆201与所述传感器晶圆的器件层200表面相键合。
本实施例中，使所述载晶圆201与所述传感器晶圆的器件层200表面相键合之前，还包括：对所述衬底100进行机械减薄；机械减薄之后，对所述衬底100进行平坦化处理。
本实施例中，所述平坦化处理的工艺包括：刻蚀工艺和化学机械抛光工艺中的一者或两者的组合。
本实施例中，所述机械减薄和平坦化处理之后，所述衬底100的厚度为2μm～3μm。
请参考图2，在所述感光区M衬底100第一面11上形成抗反射层110，所述抗反射层110中具有电荷。
所述抗反射层110用于减少衬底100第一面11对光线的反射，从而增加照射到所述感光元件上的光线强度；此外，所述抗反射层110还可以用于降低所述图像传感器的暗电流，改善所形成的图像传感器的性能。
本实施例中，所述载流子采集器用于获取电子。所述抗反射层110中的电荷为电子，所述抗反射层110带负电。
需要说明的是，由于所述抗反射层110带负电，则所述抗反射层110能够使所述衬底100第一面11附近的电子远离所述衬底100第一面11，从而进入所述衬底100中并与衬底100中的空穴复合，使衬底100中的空穴减少，从而能够抑制所述感光元件产生的电子与衬底100中的空穴复合，从而能够减少所形成图像传感器中的暗电流，进而能够减少暗电流对载流子采集器获取的电子数量的影响，从而能够精确地将光信号转化为电压信号。
在其他实施例中，所述衬底中具有载流子采集器，所述载流子采集器用于获取空穴。所述抗反射层中的电荷为空穴，所述抗反射层带正电。
本实施例中，所述抗反射层110的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪或氧化钽几种材料中的一种或组合。
本实施例中，形成所述抗反射层110的工艺包括：原子层沉积工艺、物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或去耦合等离子体生长工艺。
请参考图3和图4，图4是图3沿X方向的视图，在所述衬底100第一面11上形成缓冲层111。
所述缓冲层111用于实现后续形成的金属网格与所述衬底100之间的电绝缘，减少金属网格对所述衬底100中感光元件的影响。
本实施例中，所述缓冲层111位于所述抗反射层110上。
本实施例中，所述缓冲层111的材料为氧化硅。
本实施例中，形成所述缓冲层111的工艺包括：化学气相沉积工艺。
继续参考图3和图4，在所述感光区M缓冲层111上形成金属网格120，所述金属网格120包括多条交错连接的金属线，所述金属线围成凹槽，所述金属网格120用于连接工作电位。
所述金属网格120能够防止像素间的光发生串扰，从而降低所形成图像传感器的光学串扰，提高所形成图像传感器的性能。
需要说明的是，所述金属网格120用于接工作电位，金属网格120与衬底100之间具有缓冲层111。所述金属网格120、缓冲层111和衬底100构成电容，当使所述金属网格120接工作电位时，能够在所述衬底100第一面11中感应出电荷，从而使所述衬底100中具有相应的感应电荷，所述衬底100中的感应电荷能够与衬底100中的缺陷复合，从而减少衬底100中的缺陷，进而能够减小所述感光元件产生的电荷与衬底100中的缺陷的复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。
本实施例中，所述感光区M衬底100还包括透光区M1和遮光区M2，所述遮光区M2位于所述透光区M1和连接区N之间。
本实施例中，所述载流子采集器用于采集电子，将采集的电子转化为电压信号输出。所述金属网格120用于接负电位或零电位。
由于所述金属网格120用于接负电位，则所述金属网格120能够使所述衬底100第一面11附近的电子远离所述衬底100第一面11，进入所述衬底100中与衬底100中的空穴复合，使衬底100中的空穴减少，从而能够抑制所述感光元件产生的电子与衬底100中的空穴复合，进而减少所形成图像传感器中的暗电流。因此，所述形成方法能够减少暗电流对载流子采集器获取的电子数量的影响，从而能够精确地将光信号转化为电压信号。
所述金属网格120接零电位时，能够使所述金属网格120上的电位维持稳定，能够减小外界环境温度等对金属网格120上电位的影响，从而能够减少外界环境对衬底100中电子的影响，从而能够减小暗电流。
在其他实施例中，所述衬底中具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的空穴时，所述金属网格用于接正电位或零电位。由于所述金属网格接正电位，则所述金属网格能够将所述衬底中的电子吸引到所述第一面附近，从而使衬底中的电子减少，从而能够抑制所述感光元件产生的空穴与衬底中的电子复合，从而能够减少所形成图像传感器中的暗电流，进而能够减少暗电流对载流子采集器获取的空穴数量的影响，能够精确地将光信号转化为电压信号。
本实施例中，形成所述金属网格120的步骤包括：在所述抗反射层110上形成金属覆盖层；对所述金属覆盖层进行图形化，形成所述金属网格120。
本实施例中，所述金属网格120的材料为铜或铝。
请参考图5，在所述金属网格120和所述感光区M衬底100上形成停止层130，所述停止层130的材料与后续形成的介质层的材料不相同。
所述停止层130用于后续去除所述透光区M1介质层的过程中，对工艺过程进行控制。
本实施例中，所述停止层130的材料为氧化铝、氧化铪、氮化硅、氧化钽或氮化钛。
本实施例中，形成所述停止层130的工艺包括物理气相沉积工艺、原子层沉积工艺或金属有机化学气相沉积工艺。
本实施例中，所述停止层130还覆盖所述连接区N衬底100。
后续在所述遮光区M2金属网格120和连接区N衬底100上形成介质结构，所述遮光区M2介质结构中具有第一开口，所述第一开口底部暴露出所述金属网格120，所述连接区N介质结构和所述连接区N衬底100中具有第二开口，所述第二开口自连接区N介质结构贯穿至所述连接区N衬底100，所述第二开口底部暴露出所述器件层200，所述第二开口底部的器件层200中具有第三开口，所述第三开口暴露出所述金属层101；形成连接所述遮光区M2金属网格120的连接结构，以及位于所述连接结构上的钝化层，所述钝化层暴露出部分连接区N的连接结构。
本实施例中，形成所述介质结构、连接结构和钝化层的步骤如图6至图12所示。请参考图6，在所述衬底100和金属网格120上形成介质层140。
本实施例中，所述介质层140的材料为氧化硅。在其他实施例中，所述介质层的材料还可以为氮氧化硅。
本实施例中，所述介质层140位于所述停止层130上。
本实施例中，形成所述介质层140的工艺包括常压化学气相沉积工艺或亚常压化学气相沉积工艺，能够降低对停止层130的损伤。在其他实施例中，形成所述介质层的工艺可以包括：流体化学气相沉积工艺或低压化学气相沉积工艺。
请参考图7，在所述连接区N介质层140和所述衬底100中形成第二开口142，所述第二开口142自连接区N介质层140贯穿至所述衬底100，所述第二开口142底部暴露出所述器件层200。
本实施例中，所述第二开口142侧壁与所述衬底100第一面11之间具有第二锐角夹角。
所述第二开口142侧壁与所述衬底100第一面11之间具有锐角夹角，则后续形成连接结构的过程中，所述连接结构能够较容易地形成于所述第二开口142侧壁表面，能够增加第二开口142侧壁与所述电连接结构之间的附着性，且所述电连接结构的厚度较容易控制。因此，所述形成方法能够改善所形成图像传感器的性能。
本实施例中，形成所述第二开口142的步骤包括：在所述介质层140上形成图形化的光刻胶，所述光刻胶侧壁与第一面11之间具有第一锐角夹角；以所述光刻胶为掩膜对所述介质层140进行刻蚀，在所述连接区N介质层140中形成所述第二开口142，所述第二开口142侧壁与所述衬底100第一面11之间具有第二锐角夹角。
本实施例中，形成所述光刻胶的步骤包括：在所述介质层140上形成图形化的初始光刻胶；对所述初始光刻胶进行加热处理，使所述初始光刻胶发生回流。
如果所述加热处理的温度过高，所述加热处理的时间过长，容易使所述第一锐角夹角过大，从而使所述第二锐角夹角过大，进而容易降低所形成的图像传感器的集成度；如果所述加热处理的温度过低，所述加热处理的时间过短，容易使所述第一锐角夹角过小，从而使所述第二锐角夹角过小，进而不容易增加后续形成的连接结构与第二开口142侧壁的粘附性。具体的，本实施例中，所述加热处理的温度为150℃～240℃；所述加热处理的时间为60s～300s。
如果所述第二开口142底部宽度过小，容易使后续形成的第三开口的宽度较小，从而不容易在所述第三开口中形成连接结构，所述第二开口142底部的宽度大于50μm。
请参考图8，在所述第二开口142底部和侧壁，以及所述介质层140上形成侧墙层102。
所述侧墙层102用于实现后续形成的连接结构与第二开口142侧壁的衬底100之间的隔离。
本实施例中，所述侧墙层102的材料为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
本实施例中，形成所述侧墙层102的工艺包括化学气相沉积工艺。
请参考图9，在所述遮光区M2介质层140中形成第一开口141，所述第一开口141底部暴露出所述遮光区M2的金属网格120；在所述第二开口142底部的器件层200中形成第三开口143，所述第三开口143暴露出所述连接区N金属层101。
本实施例中，形成所述第一开口141和第三开口143的步骤包括：在所述介质层140上形成图形层，所述图形层暴露出所述遮光区M2的介质层140及所述第二开口142底部部分器件层200；以所述图形层为掩膜对所述介质层140和器件层200进行刻蚀。
需要说明的是，在其他实施例中，所述金属网格还可以不与所述金属层连接。所述形成方法不包括：形成所述第二开口与第三开口的步骤。
后续形成连接所述遮光区M2金属网格120与所述金属层101的连接结构。本实施例中，形成所述连接结构得步骤如图9和图10所示。
继续参考图9，在所述遮光区M2金属网格120表面、所述金属层101表面以及所述介质层140上形成连接层150。
本实施例中，所述连接层150的材料为铜或铝。
本实施例中，形成所述连接层150的工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺。
请参考图10，刻蚀去除所述透光区M1介质层140上的连接层150(如图9所示)，形成连接结构151。
本实施例中，去除所述透光区M1介质层140上的连接层150的工艺包括：湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺。
请参考图11，在所述连接结构151上形成钝化层103，所述钝化层103暴露出部分第二开口142底部的连接结构151。
所述钝化层103暴露出的部分连接结构151形成焊盘，所述钝化层103覆盖的部分连接结构151形成连接线。
本实施例中，所述钝化层103的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种组合形成的叠层结构。
本实施例中，形成所述钝化层103的工艺包括化学气相沉积工艺。
需要说明的是，本实施例中，所述金属网格120与所述金属层101电连接，则所述金属网格120与所述金属层101公用同一个焊盘。在其他实施例中，所述金属层还可以不与所述金属网格连接，则所述介质结构中不具有所述第二开口和第三开口，所述介质结构暴露出所述金属网格顶部表面；所述焊盘位于所述连接区介质结构上，所述连接线位于所述金属网格表面以及所述介质结构上。
请参考图12，对所述介质层140进行刻蚀，去除所述透光区M1的介质层140(如图11所示)，暴露出所述金属网格120，形成介质结构144。
需要说明的是，去除所述透光区M1的介质层140的过程中，由于所述停止层130的材料与所述介质层140的材料不相同，在去除所述透光区M1的介质层140的过程中，所述停止层130能够对去除所述透光区的介质层140的工艺过程进行控制，从而能够简化工艺流程。
本实施例中，去除所述透光区M1的介质层140的工艺包括干法刻蚀或湿法刻蚀工艺。
请参考图13，在形成介质结构144之后，在所述金属网格120的凹槽中形成颜色过滤器104。
所述颜色过滤器104用于对不同波长的光进行过滤。
综上，本发明实施例提供的图像传感器的形成方法中，所述金属网格用于接工作电位，金属网格与衬底之间具有缓冲层，所述金属网格、缓冲层和衬底构成电容，当使所述金属网格接工作电位时，能够在所述金属网格能够在所述衬底第一面中感应出电荷，从而使所述衬底中具有相应的感应电荷，所述衬底中的感应电荷能够与衬底中的缺陷复合，从而减少衬底中的缺陷，进而能够减小所述感光元件产生的电荷与衬底中的缺陷的复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。
进一步，所述第二开口侧壁与所述衬底第一面之间具有锐角夹角，在形成所述连接结构的过程中，所述连接结构能够较容易地形成于所述第二开口侧壁表面，能够增加第二开口侧壁与所述电连接结构之间的附着性，且所述电连接结构的厚度较容易控制。因此，所述形成方法能够改善所形成图像传感器的性能。
进一步，形成所述介质层之前，在所述金属网格和感光区衬底上形成停止层。所述停止层的材料与所述介质层的材料不相同，在去除所述透光区的介质层的过程中，所述停止层能够对去除所述透光区的介质层的刻蚀工艺过程进行控制。同时，所述停止层能够在去除透光区介质层的过程中保护所述金属网格不被破坏。
继续参考图13，本发明实施例还提供一种图像传感器，包括：衬底100，所述衬底100包括相对的第一面11和第二面12，所述衬底100包括感光区M和连接区N，所述衬底100感光区M中具有感光元件；位于所述感光区M衬底100第一面11上的缓冲层111；位于所述缓冲层111上的金属网格120，所述金属网格120包括多条交错连接的金属线，所述金属线围成凹槽，所述金属网格120用于连接工作电位；位于所述金属网格120的凹槽中的颜色过滤器104。
需要说明的是，所述金属网格120用于接工作电位，金属网格120与衬底100之间具有缓冲层111，所述金属网格120、缓冲层111和衬底100构成电容，当使所述金属网格120接工作电位时，能够在所述衬底100第一面11中感应出电荷，从而使所述衬底100中具有相应的感应电荷，所述衬底100中的感应电荷能够与衬底100中的缺陷复合，从而减少衬底100中的缺陷，进而能够减小所述感光元件产生的电荷与衬底100中的缺陷的复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。
本实施例中，所述感光区M衬底100还包括透光区M1和遮光区M2。
本实施例中，所述图像传感器还包括：位于所述衬底100第二面12的器件层200；位于所述器件层200表面的载晶圆201，所述器件层200位于所述载晶圆201与衬底100之间。
本实施例中，所述图像传感器还包括：位于所述连接区M衬底100上的焊盘，连接所述焊盘与所述金属网格120的连接线。所述连接线与所述焊盘构成连接结构151。
本实施例中，所述图像传感器还包括：位于所述衬底100第二面12的器件层200，所述器件层200中具有金属层101和连接所述金属层101的插塞。
本实施例中，所述图像传感器还包括：位于所述遮光区M2衬底100和连接区N衬底100上的介质结构144，所述遮光区M2介质结构144中具有第一开口141，所述第一开口141底部暴露出所述金属网格120；位于所述介质结构144和所述连接区N衬底100中的第二开口142，所述第二开口142暴露出所述器件层200；位于所述第二开口142底部的器件层200中的第三开口，所述第三开口底部暴露出所述金属层101。
本实施例中，所述焊盘位于所述第二开口142底部的器件层200上。在其他实施例中，所述金属网格还可以不与所述金属层电连接；所述焊盘位于所述连接区介质结构上，所述连接层位于所述金属网格表面以及所述介质结构上。
本实施例中，所述连接线位于所述介质结构144上、所述第一开口141、第二开口142和第三开口底部和侧壁表面，且与所述焊盘连接。
本实施例中，所述介质结构144的材料为氧化硅或氮氧化硅。
本实施例中，所述第二开口142侧壁与所述衬底100第一面11的锐角夹角小于50度，所述第二开口142底部宽度大于50μm。
本实施例中，所述图像传感器还包括：位于所述连接线上的钝化层103，所述钝化层103暴露出所述焊盘。
本实施例中，所述图像传感器还包括：位于所述衬底100第一面11与所述缓冲层111之间的抗反射层110，所述抗反射层110带有电荷。
具体的，本实施例中，所述衬底100中具有载流子采集器，所述抗反射层110带负电或零电位。在其他实施例中，所述抗反射层可以带正电或零电位。
综上，本发明实施例提供的图像传感器中，所述金属网格用于接工作电位，金属网格与衬底之间具有缓冲层，则所述金属网格能够在所述衬底第一面中感应出电荷，从而使所述衬底中具有相应的感应电荷，所述衬底中的感应电荷能够与衬底中的缺陷复合，从而减少衬底中的缺陷，进而能够减小所述感光元件产生的电荷与衬底中的缺陷的复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。
进一步，所述衬底中具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的电子时，所述工作电位为负电位。由于所述工作电位为负电位，则所述金属网格能够使所述衬底第一面附近的电子远离所述第一面，进入所述衬底中，并与衬底中的空穴复合，使衬底中的空穴减少，从而能够抑制所述感光元件产生的电子与衬底中的空穴复合，进而能够减少所形成图像传感器中的暗电流，减少暗电流对载流子采集器获取的电子数量的影响，从而能够精确地将光信号转化为电信号。
进一步，所述衬底中具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的空穴时，所述金属网格用于接正电位。由于所述金属网格用于接正电位，则所述金属网格能够将所述衬底中的电子吸引到所述衬底第一面附近，从而使衬底中的电子减少，从而能够抑制所述感光元件产生的空穴与衬底中的电子复合，从而能够减少所形成图像传感器中的暗电流，进而能够减少暗电流对载流子采集器获取的空穴数量的影响，能够精确地将光信号转化为电信号。
本发明实施例还提供有种图像传感器的工作方法。
请参考图13，提供图像传感器。
本实施例中，所述图像传感器与图1至图13所述方法形成的图像传感器相同，在此不做赘述。
使所述金属网格120连接工作电位。
需要说明的是，使所述金属网格120接工作电位，金属网格120与衬底100之间具有缓冲层111，所述金属网格120、缓冲层111和衬底100构成电容，当使所述金属网格120接工作电位时，能够在所述衬底100第一面11中感应出电荷，从而使所述衬底100中具有相应的感应电荷，所述衬底100中的感应电荷能够与衬底100中的缺陷复合，从而减少衬底100中的缺陷，进而能够减小所述感光元件产生的电荷与衬底100中的缺陷的复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。
本实施例中，所述衬底100中具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的电子时，所述工作电位为负电位；
在其他实施例中，所述衬底中具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的空穴时，所述电位为正电位。
综上，本发明实施例提供的图像传感器的工作方法中，使所述金属网格接工作电位，金属网格与衬底之间具有缓冲层，所述金属网格、缓冲层和衬底构成电容，当使所述金属网格接工作电位时，能够在所述金属网格能够在所述衬底第一面中感应出电荷，从而使所述衬底中具有相应的感应电荷，所述衬底中的感应电荷能够与衬底中的缺陷复合，从而减少衬底中的缺陷，进而能够减小所述感光元件产生的电荷与衬底中的缺陷的复合，从而能够减小暗电流，改善所形成图像传感器的性能。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (19)

1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括感光区和连接区，所述感光区衬底中具有感光元件；
位于所述感光区衬底第一面上的缓冲层；
位于所述缓冲层上的金属网格，所述金属网格包括多条交错连接的金属线，所述金属线围成凹槽，所述金属网格用于连接工作电位；
位于所述金属网格的凹槽中的颜色过滤器；
所述衬底中还具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的电子时，所述工作电位为零电位或负电位。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：位于所述衬底上的连接结构，所述连接结构包括位于所述连接区衬底上的焊盘，以及连接所述焊盘与所述金属网格的连接线。
3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述感光区衬底还包括透光区和遮光区；
还包括：位于所述衬底第二面的器件层，所述连接区的器件层中具有金属层以及连接所述金属层的插塞；
位于所述遮光区衬底第一面和连接区衬底第一面上的介质结构，所述遮光区介质结构中具有第一开口，所述第一开口底部暴露出所述金属网格，所述连接区介质结构和连接区衬底中具有第二开口，所述第二开口自所述连接区介质结构贯穿至所述连接区衬底，所述第二开口暴露出所述器件层，所述第二开口底部的器件层中具有第三开口，所述第三开口底部暴露出连接区金属层；
所述焊盘位于所述第二开口底部的器件层上；
所述连接线位于所述介质结构上、所述第一开口、第二开口和第三开口底部和侧壁表面，且所述连接线与所述焊盘连接。
4.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述介质结构的材料为氧化硅或氮氧化硅。
5.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述第二开口侧壁与所述衬底第一面的锐角夹角小于50度，所述第二开口底部宽度大于50μm。
6.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，还包括位于所述遮光区和连接区衬底上的介质结构，所述介质结构暴露出所述金属网格顶部表面；所述焊盘位于所述连接区介质结构上，所述连接线位于所述金属网格表面以及所述介质结构上。
7.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，还包括：位于所述连接线上的钝化层，所述钝化层暴露出所述焊盘。
8.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：位于所述感光区衬底与所述缓冲层之间的抗反射层，所述抗反射层带负电。
9.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述衬底中还具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的空穴时，所述工作电位为零电位或正电位。
10.如权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，还包括：位于所述感光区衬底与所述缓冲层之间的抗反射层，所述抗反射层带正电。
11.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括感光区和连接区，所述衬底感光区中具有感光元件；
在所述感光区衬底第一面上形成缓冲层；
在所述缓冲层上形成金属网格，所述金属网格包括多条交错连接的金属线，所述金属线围成凹槽，所述金属网格用于连接工作电位；
在所述金属网格中形成颜色过滤器；
所述衬底中还具有载流子采集器；当所述载流子采集器用于捕获所述感光元件产生的电子时，所述工作电位为零电位或负电位。
12.如权利要求11所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述衬底的感光区包括透光区和遮光区；位于所述衬底第二面的器件层，所述连接区器件层中具有金属层和连接所述金属层的插塞；
形成颜色过滤器之前，还包括：在所述遮光区金属网格和连接区衬底上形成介质结构，所述遮光区介质结构中具有第一开口，所述第一开口底部暴露出所述金属网格，所述连接区介质结构和所述连接区衬底中具有第二开口，所述第二开口自连接区介质结构贯穿至所述连接区衬底，所述第二开口底部暴露出所述器件层，所述第二开口底部的器件层中具有第三开口，所述第三开口暴露出所述金属层；
形成所述介质结构的步骤包括：在所述金属网格和衬底上形成介质层；在所述透光区介质层中形成第一开口，所述第一开口底部暴露出所述遮光区的金属网格；在所述连接区介质层和连接区衬底中形成第二开口，所述第二开口自连接区介质层贯穿至所述连接区衬底，所述第二开口底部暴露出所述器件层；在所述第二开口底部的器件层中形成第三开口，所述第三开口暴露出所述金属层；形成所述第一开口、第二开口和第三开口之后，去除所述透光区介质层，形成介质结构。
13.如权利要求12所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，去除所述透光区介质层之前，还包括：在所述遮光区和连接区的介质层上、所述第一开口、第二开口和第三开口底部和侧壁表面形成连接结构；在所述连接结构上形成钝化层，所述钝化层暴露出部分连接结构，所述钝化层暴露出的部分连接结构形成焊盘。
14.如权利要求12所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述第二开口的步骤包括：在所述介质层上形成图形化的光刻胶，所述光刻胶侧壁与所述衬底法线之间具有第一锐角夹角；以所述光刻胶为掩膜对所述连接区介质层和衬底进行刻蚀，形成自所述连接区介质层贯穿至所述连接区衬底的第二开口，所述第二开口侧壁与所述衬底第一面之间具有第二锐角夹角。
15.如权利要求14所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述光刻胶的步骤包括：在所述介质层上形成图形化的初始光刻胶；对所述初始光刻胶进行加热处理，使所述初始光刻胶发生回流。
16.如权利要求15所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述加热处理的温度为150℃～240℃；所述加热处理的时间为60s～300s。
17.如权利要求12所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述介质层之前，所述形成方法还包括：在所述金属网格和感光区衬底上形成停止层，所述停止层的材料与所述介质层的材料不相同。
18.如权利要求17所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述停止层的材料为氧化铝、氧化铪、氮化硅、氧化钽或氮化钛。
19.一种图像传感器的工作方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1至权利要求10任意一项所述的图像传感器；
使所述金属网格连接工作电位。
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