CN108831900A - 图像传感器及其制造方法以及成像装置 - Google Patents
图像传感器及其制造方法以及成像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108831900A CN108831900A CN201810616397.5A CN201810616397A CN108831900A CN 108831900 A CN108831900 A CN 108831900A CN 201810616397 A CN201810616397 A CN 201810616397A CN 108831900 A CN108831900 A CN 108831900A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photosensitive unit
- material layer
- unit structure
- layer
- imaging sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 107
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 67
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 10
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 7
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 153
- 238000000034 method Methods 0.000 description 28
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 241000584803 Xanthosia rotundifolia Species 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
本公开涉及图像传感器及其制造方法以及成像装置。一种图像传感器，包括：像素衬底，包括感光单元结构；在所述像素衬底之上的材料层，所述材料层包括与感光单元结构对应地设置的第一部分以及与第一部分相邻的第二部分，所述第一部分和第二部分的光学性质不同；以及在所述材料层之上的滤色器层，其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第一部分与对应的感光单元结构至少部分重叠地设置，以允许光通过所述第一部分进入对应的感光单元结构，并且其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第二部分的至少一部分与和其相邻的第一部分对应的感光单元结构不重叠，所述第二部分改变入射到其的光的行进方向。
Description
技术领域
本公开涉及图像传感器及其制造方法以及成像装置。
背景技术
在图像传感器中存在三种形式的串扰，分别为光谱串扰、光线串扰和电子串扰。光谱串扰一般是由彩色滤光片的特性引起的。光线串扰是由于光线入射到相邻像素所引起的。电子串扰是指电子扩散或漂移到其他像素区。
因此，需要改进的图像传感器及其制造方法以及成像装置，以改善或解决光线的串扰问题。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种图像传感器，包括：像素衬底，包括感光单元结构；在所述像素衬底之上的材料层，所述材料层包括与感光单元结构对应地设置的第一部分以及与第一部分相邻的第二部分，所述第一部分和第二部分的光学性质不同；以及在所述材料层之上的滤色器层，其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第一部分与对应的感光单元结构至少部分重叠地设置，以允许光通过所述第一部分进入对应的感光单元结构，并且其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第二部分的至少一部分与和其相邻的第一部分对应的感光单元结构不重叠，所述第二部分改变入射到其的光的行进方向。
根据本公开另一方面，还提供了一种成像装置，包括根据本公开任意实施例所述的图像传感器。
根据本公开另一方面，还提供了一种制造图像传感器的方法，包括：提供像素衬底，其包括感光单元结构；在所述像素衬底之上形成材料层，所述材料层包括与感光单元结构对应地设置的第一部分以及第一部分相邻的第二部分，所述第一部分和第二部分的光学性质不同；以及在所述材料层之上形成滤色器层，其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第一部分与对应的感光单元结构至少部分重叠地设置，以允许光通过所述第一部分进入对应的感光单元结构，并且其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第二部分的至少一部分与和其相邻的第一部分对应的感光单元结构不重叠，所述第二部分改变入射到其的光的行进方向。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1示出根据本公开一个实施例的图像传感器的示意性截面图；
图2A-2I分别示出根据本公开一个实施例的图像传感器的制造工艺的一些步骤的示意性截面图；
图3示出根据本公开一个实施例的图像传感器的制造方法的示例流程图；
图4示出根据本公开另一个实施例的图像传感器的制造方法的部分步骤的流程图；
图5A和5B示出了根据本公开一个实施例的利用掩模版来形成掩模的示意图示；
图6示出了根据本公开实施例的成像装置的示意框图。
注意，在以下说明的实施例中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
具体实施例
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。另外，对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。
在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施例中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
上述描述可以指示被“连接”或“耦接”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦接”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦接”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。
另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。
还应理解，以下对至少一个示例性实施例的描述仅仅是说明性的，并非是对本公开及其应用或使用的任何限制。
图1示出根据本公开一个实施例的图像传感器的示意性截面图。如图1所示，图像传感器10可以包括像素衬底100。像素衬底100可以包括感光单元结构107。感光单元结构可以包括(但不限于)：感光元件，如光电二极管(PD)等；包括感光元件的像素单元；或者感光元件或像素单元的群组。感光单元结构可以通过隔离结构105和/或106而彼此物理地和/或电学地分隔开。
图像传感器10还可以包括在所述像素衬底100之上的材料层200。尽管在图中，材料层200被示出为包括第一层108和在第一层108之上的第二层109的叠层，但本公开并不限于此。例如，在某些实施例中，该材料层也可以由单个层形成或者由更多的层形成。
材料层200包括与感光单元结构107对应地设置的第一部分1111，以及与第一部分相邻的第二部分1113。所述第一部分1111和第二部分1113的光学性质不同。第一部分1111可以允许光通过第一部分进入对应的感光单元结构。在一些实施例中，所述第二部分1113可以具有反射性，以反射入射到其的光，如图1中所示。在另一些实施例中，所述第二部分1113可以具有比与其相邻的所述第一部分的折射率高的折射率，以折射入射进入其的光。在一些实施例中，所述第二部分1113的折射率可以被配置为使得入射进行第二部分的光发生全反射。
这里还应理解，尽管在图1中第二部分1113被示出为形成在第二层109中，但应理解，图示的实施例仅仅是示例性的，本公开不限于此。例如，根据所使用的材料和叠层的不同，第二部分1113也可以形成在某一层或者某几层中。
如图中所示的，所述第一部分1111可以被配置为：在与所述像素衬底垂直的方向看时，与对应的感光单元结构至少部分重叠地设置。从而可以允许光(如图中竖直的箭头线701所指示的)通过所述第一部分进入对应的感光单元结构。尽管在图中第一部分1111与对应的感光单元结构被示出为基本彼此对准，然而本公开不限于此。
所述第二部分1113可以被配置为：在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第二部分的至少一部分与和其相邻的第一部分对应的感光单元结构不重叠。所述第二部分可以改变入射到其的光的行进方向。尽管在图中第二部分1113被示出为基本设置在对应的感光单元结构之间，而对应的感光单元结构基本不重叠，然而本公开不限于此。例如，在某些实现方式中，在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第二部分可以由一部分与和其相邻的第一部分对应的感光单元结构重叠。在这种情况下，仍然能够实现减轻或消除光线串扰。
如图中所示，在没有设置所述第二部分的情况下，入射光线703可能穿过材料层不期望地进入相邻的感光单元结构，从而引起光线串扰。而通过如此配置的材料层，可以通过该第二部分阻止光线进入相邻的感光单元结构，而将光线703引导进入期望的目标感光单元结构。由此，可以减轻或消除对相邻感光单元结构的光线串扰，还可以将更多的光汇集到目标感光单元结构。
感光单元结构图像传感器10还可以包括在材料层200之上的滤色器层300。滤色器层300具有滤色器112。
在一些实施例中，如图1中所示，滤色器层300可以包括在所述材料层之上的栅格结构110以及被所述栅格结构分隔开的滤色器112。滤色器112可以与所述感光单元结构对应地设置。栅格结构110可以与所述第二部分对应地设置。栅格结构110可以用于分隔开的滤色器。栅格结构110还可以用于阻挡光线不期望地进入相邻的感光单元结构。
通过前述的材料层(第二部分)和栅格结构110，可以进一步减轻或消除对相邻感光单元结构的光线串扰，还可以将更多的光汇集到目标感光单元结构。如此，还可以提高目标感光单元结构的进光量，从而提高了成像质量。
在一些实施例中，所述像素衬底可以包括多个感光单元结构。所述滤色器层可以包括多个滤色器。所述材料层包括可以多个所述第一部分，以及多个所述第二部分。
在一些实施例中，每一个所述滤色器可以与一个所述感光单元结构对应地设置。每一个所述第一部分可以与一个所述感光单元结构对应地设置。
在一些实施例中，栅格结构110可以包括：在所述材料层之上的金属栅格1101；以及覆盖所述金属栅格的顶面和侧面的介质层1103。在一些示例中，所述滤色器的顶部可以被设置为基本与所述介质层的顶部齐平。
如图1所示，图像传感器10还可以包括：在滤色器层之上的微透镜113的阵列。微透镜113可以与所述感光单元结构107对应地设置。
如前所述的，所述材料层可以为叠层结构。在一些实施例中，所述叠层结构可以包括高k电介质的层108以及硅的氮化物或硅的氧化物的层109。通过高k电介质的层108，可以改善与像素衬底的接合性，并可以改善暗电流效应的影响。在一些实施例中，材料层中的所述第一部分和第二部分可以具有相同的主体材料。但相比所述第一部分1111，所述第二部分1113可以另外注入有离子(例如，氩(Ar)等)，从而使得二者的光学性质不同。这里还应理解，对所述第二部分1113的处理方式并不限于离子注入。
如图1中所示，图像传感器10还可以包括：附接到像素衬底的与所述材料层相反的一侧的附加衬底，例如衬底101。衬底101通过界面102与像素衬底接合并电连接。在一些实现方式中，可以将其中形成逻辑电路的逻辑衬底物理地并且电地接合到像素衬底。如此，可以进一步增加像素衬底的感光单元结构面积，从而可以集成更多的感光单元结构或提高感光单元结构的成像面积，从而提高成像质量。
如图1中所示，像素衬底100还可以包括电介质层104以及电连接部件103(例如，布线、接触件、通孔(via)等)。尽管在图1中电连接部件103被示出为设置在电介质层104中，但在其他实施例中，电连接部件103的一部分可以被暴露出电介质层104，以与例如附加的衬底101实现电/物理连接。
图2A-2I分别示出根据本公开一个实施例的图像传感器的制造工艺的一些步骤的示意性截面图。在图2A-2I中，使用相同或相似的附图标记来表示与图1中相同或相似的部件或结构等。因此，上面就图1所描述的内容可以同样地或者适应性地适用于图2A-2I中的对应的部件或结构。图3示出根据本公开一个实施例的图像传感器的制造方法的示例流程图。
下面结合图2A-2H和图3对根据本公开实施例的图像传感器的制造方法进行示例性说明。
在步骤S310，提供像素衬底，其包括感光单元结构。如图2A所示，提供像素衬底200，其包括感光单元结构107。如前面就图1中所述的以及如在此的图2A中所示的，像素衬底200还可以包括其他的元件、部件或结构等。
在一些实施例中，像素衬底还可以附接有附加衬底，例如，附加衬底附接到像素衬底的与所述材料层相反的一侧。
在其他实施例中，替代地，可以在可选的步骤，例如如图3中的步骤S315，将附加衬底附接到像素衬底的与所述材料层相反的一侧，如图2B所示。
在步骤S320，在所述像素衬底之上形成材料层，所述材料层可以包括相邻的第一部分和第二部分。所述第一部分和第二部分的光学性质不同。所述第一部分可以与感光单元结构对应地设置。如图2E所示，在像素衬底100之上形成材料层200(其包括第一层108和第二层109)。所述材料层可以包括相邻的第一部分1111和第二部分1113。所述第一部分和第二部分的光学性质不同。所述第一部分被与感光单元结构对应地设置。
应理解，尽管在图中，第一部分1111和第二部分1113被示出为处于材料层的叠层结构中的一层中，但本公开并不限于此。例如，在替代的实施例中，第一部分1111和第二部分1113也可以形成在材料层的叠层结构中的多层中。
在步骤S330，在所述材料层之上形成滤色器层。如图2H所示，在材料层200之上形成滤色器层300。在图2H所示的示例中，滤色器层300可以包括栅格结构110(例如，见图2F或图2G)以及滤色器112。根据不同的实施例，栅格结构110可以包括金属栅格1101，或者可以包括金属栅格1101和覆盖金属栅格的介质层1103。
在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第一部分1111与对应的感光单元结构107至少部分重叠地设置，以允许光通过所述第一部分进入对应的感光单元结构。在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第二部分1113的至少一部分与和其相邻的第一部分1111对应的感光单元结构107不重叠。所述第二部分可以改变入射到其的光的行进方向。
在一些实施例中，所述方法还可以包括：在步骤S340，在所述滤色器层之上形成微透镜的阵列，所述微透镜与所述感光单元结构对应地设置。
在一种具体实施例中，其中在所述像素衬底之上形成所述材料层的步骤S320可以通过如下的工艺步骤来实现。
如图3所示，在步骤S321，在所述像素衬底之上形成中间层。容易理解的是，该中间层可以由与第一部分相同的材料形成。
在步骤S323，在所述中间层之上形成图案化的掩模。所述掩模可以包括光致抗蚀剂(也称光刻胶)或硬掩模。该掩模可以使所述中间层的一部分露出。
在步骤S325，在形成图案化的掩模之后，对所述中间层进行处理，以使得所述中间层的未被掩模覆盖的部分的光学性质发生改变，从而形成所述材料层。通过该处理，可以实现材料层200不同位置的反射率/折射率不同，从而达到改变/集中光线的作用。
例如，在一些实施例，对所述中间层进行的处理可以包括，例如：利用所述图案化的掩模对所述中间层进行离子注入，从而形成包括具有不同的光学性质的第一部分和第二部分的所述材料层。通过该离子注入，可以实现材料层200(其可以作为抗反射层)注入杂质的浓度的变化，实现不同位置的反射率/折射率不同，从而达到改变/集中光线的作用。
应理解，本公开不限于该实施例；例如，根据所使用的材料的不同，可以通过其它化学或物理的方式来使得材料层(或中间材料层)的一部分性质改变。例如，作为一种可能的示例，可以通过化学或物理的方式使透明的材料的一部分变得不透明。
在一些实施例中，所述第二部分可以具有反射性，以反射入射到其的光。替代地，所述第二部分具有比与其相邻的所述第一部分的折射率高的折射率，以折射入射进入其的光。
可选地，在形成所述材料层之后，去除所述掩模。如此，可以提供平坦的表面，以利于滤色器层的形成。
在一种具体实施例中，其中在在所述材料层之上形成滤色器层的步骤S330可以通过如下的工艺步骤来实现。
如图3所示，在步骤S331，在所述材料层之上形成图案化的栅格结构。图案化的栅格结构可以具有开口，所述开口露出材料层的一部分。应理解，所述图案化的栅格结构可以具有多个开口，包括第一开口、第二开口等。
在步骤S333，形成在所述开口中的滤色器。滤色器被所述栅格结构分隔开。这里，所述滤色器可以与所述感光单元结构对应地设置。所述栅格结构可以与所述第二部分对应地设置。
在一些实施例中，其中在所述材料层之上形成图案化的栅格结构的步骤S331可以包括以下步骤。
如图4所示，在步骤S410，在所述材料层之上形成栅格材料层(见图5B的505)。所述栅格材料层可以包括例如金属材料。
在步骤S420，将所述栅格材料层进行图案化，以形成图案化的栅格1101，如图2F所示，所述图案化的栅格具有露出所述材料层的一部分的开口。
在步骤S403，形成覆盖所述图案化的栅格的顶面和侧面的介质层1103，如图2G所示。
如图2F或2G所示的，根据不同的实施例，图案化的栅格结构可以包括金属栅格1101，或包括金属栅格1101以及覆盖所述图案化的栅格的顶面和侧面的介质层1103。
在一些实施例中，其中形成滤色器的步骤S331可以包括以下步骤。
如图4所示，在步骤S440，形成滤色器材料层(第一滤色器材料层)，所述滤色器材料层填充所述开口。
在步骤S450，去除所述第一滤色器材料层的不期望的部分，从而形成填充第一开口的第一滤色器。
在步骤S460，形成另一(第二)滤色器材料层，所述第二滤色器材料层填充所述图案化的栅格结构的开口中除所述第一开口外的其他开口。
在步骤S470，去除所述第二滤色器材料层的不期望的部分，从而形成填充其他开口的第二滤色器。
还可以重复这样的步骤来形成第三滤色器。第一至第三滤色器可以分别为红色、绿色或蓝色滤色器，或者在其它色度坐标下的原色滤色器。
在一些实施例中，所述像素衬底可以包括多个感光单元结构。所述材料层可以包括多个所述第一部分。所述滤色器层包括可以多个所述滤色器。每一个所述滤色器可以与一个所述感光单元结构对应地设置。每一个所述第一部分可以与一个所述感光单元结构对应地设置。应理解，本公开不限于此。
在一些实现方式中，所述材料层可以为叠层结构，所述叠层结构包括高k电介质的层108以及硅的氮化物或硅的氧化物的层109。高k电介质的层108被设置为像素衬底相邻。
在一些实现方式中，所述方法还可以包括：在步骤S350，在离子注入之后，进行退火处理。如此，可以改善注入离子的分布，从而改善注入或扩散有离子的部分的廓形以及折射率的分布，从而进一步改善对光线的引导。对该退火步骤的执行次序没有特别的限制，只要其在离子注入步骤之后执行即可。在某些情况下，可以在形成不能耐受退火温度或者在不期望受该退火影响的部件或步骤形成或执行之前执行该退火步骤。在一些实施例中，可以采用低温退火工艺，例如退火温度可以在200℃-300℃。
应理解的是，图3和图4所示的流程图及其说明仅仅是示例性的；在其他的实施中可以包括不同的步骤或不同的执行次序来执行步骤。
在一些实施例中，使用相同的掩模版来形成所述图案化的掩模和用于形成图案化的栅格结构的掩模。本领域技术人员容易理解，在相关领域中，使用掩模版来制备衬底上的掩模(mask)。例如，可以在衬底上形成正性或负性光致抗蚀剂(photoresist)，通过掩模版来进行光刻工艺来使得光致抗蚀剂曝光并被显影，从而形成掩模。在此过程中，掩模版上的图案被转移到所形成的掩模，从而掩模被图案化。掩模版往往是昂贵的，是装置的制造成本的一个重要方面。根据本公开的一些实施例，在形成图2D所示的掩模301的过程中，使用第一掩模版(reticle)501来形成掩模301，如图5A所示。在形成图2F或图2G所示的栅格结构，使用第二掩模版(reticle)503，如图5B所示。如图5B所示，利用掩模版503，在栅格材料层505上形成掩模507。根据本公开的实施例，第一掩模版501和第二掩模版503可以是同一掩模版。在图2D所示的工艺过程中使用性质(例如，正性/负性)与图2F或2G所示的工艺过程中相反的光致抗蚀剂。如此，可以减少所使用的掩模版的数量，降低了制造成本。
根据本公开的一些实施例，还提供了一种成像装置，如图6所示，其包括根据在此公开的任意实施例或由本公开显而易见地得到的任何实施例所述的图像传感器。
至此，还应理解，本公开还构思了以下项目。
项目1.一种图像传感器，包括：像素衬底，包括感光单元结构；在所述像素衬底之上的材料层，所述材料层包括与感光单元结构对应地设置的第一部分以及与第一部分相邻的第二部分，所述第一部分和第二部分的光学性质不同；以及在所述材料层之上的滤色器层，其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第一部分与对应的感光单元结构至少部分重叠地设置，以允许光通过所述第一部分进入对应的感光单元结构，并且其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第二部分的至少一部分与和其相邻的第一部分对应的感光单元结构不重叠，所述第二部分改变入射到其的光的行进方向。
项目2.如项目1所述的图像传感器，其中所述第二部分具有下列中的一个：所述第二部分具有反射性，以反射入射到其的光；或者所述第二部分具有比与其相邻的所述第一部分的折射率高的折射率，以折射入射进入其的光。
项目3.如项目1所述的图像传感器，其中所述滤色器层包括在所述材料层之上的栅格结构以及被所述栅格结构分隔开的滤色器；所述滤色器与所述感光单元结构对应地设置；所述栅格结构与所述第二部分对应地设置。
项目4.如项目3所述的图像传感器，其中：所述像素衬底包括多个感光单元结构；所述滤色器层包括多个滤色器；所述材料层包括多个所述第一部分；每一个所述滤色器与一个所述感光单元结构对应地设置；并且每一个所述第一部分与一个所述感光单元结构对应地设置。
项目5.如项目3所述的图像传感器，其中所述栅格结构包括：在所述材料层之上的金属栅格；以及覆盖所述金属栅格的顶面和侧面的介质层。
项目6.如项目1所述的图像传感器，还包括：在滤色器层之上的微透镜的阵列，所述微透镜与所述感光单元结构对应地设置。
项目7.如项目1所述的图像传感器，其中：所述材料层为叠层结构，所述叠层结构包括高k电介质的层以及硅的氮化物或硅的氧化物的层。
项目8.如项目1所述的图像传感器，其中所述第一部分和第二部分具有相同的主体材料，所述第二部分还具有另外的离子。
项目9.如项目1所述的图像传感器，还包括：附接到像素衬底的与所述材料层相反的一侧的附加衬底。
项目10.一种成像装置，包括如项目1-9中任一项所述的图像传感器。
项目11.一种制造图像传感器的方法，包括：提供像素衬底，其包括感光单元结构；在所述像素衬底之上形成材料层，所述材料层包括与感光单元结构对应地设置的第一部分以及第一部分相邻的第二部分，所述第一部分和第二部分的光学性质不同；以及在所述材料层之上形成滤色器层，其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第一部分与对应的感光单元结构至少部分重叠地设置，以允许光通过所述第一部分进入对应的感光单元结构，并且其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第二部分的至少一部分与和其相邻的第一部分对应的感光单元结构不重叠，所述第二部分改变入射到其的光的行进方向。
项目12.如项目11所述的方法，在所述像素衬底之上形成所述材料层包括：在所述像素衬底之上形成中间层；在所述中间层之上形成图案化的掩模，以使得所述中间的一部分露出；在形成图案化的掩模之后，对所述中间层进行处理，以使得所述中间层的未被掩模覆盖的部分的光学性质发生改变，从而形成所述材料层。
项目13.如项目12所述的方法，还包括：在形成所述材料层之后，在形成滤色器层之前，去除所述掩模。
项目14.如项目12所述的方法，所述处理包括：利用所述图案化的掩模对所述中间层进行离子注入。
项目15.如项目11所述的方法，其中所述第二部分具有下列中的一个：所述第二部分具有反射性，以反射入射到其的光；或者所述第二部分具有比与其相邻的所述第一部分的折射率高的折射率，以折射入射进入其的光。
项目16.如项目11所述的方法，其中在所述材料层之上形成滤色器层包括：在所述材料层之上形成图案化的栅格结构，所述图案化的栅格结构具有露出所述材料层的一部分的开口；形成在所述开口中的滤色器，其中所述滤色器与所述感光单元结构对应地设置，并且其中所述栅格结构与所述第二部分对应地设置。
项目17.如项目16所述的方法，其中在所述材料层之上形成图案化的栅格结构包括：在所述材料层之上形成栅格材料层；以及将所述栅格材料层进行图案化，以形成图案化的栅格，所述图案化的栅格具有露出所述材料层的一部分的开口；以及其中，形成滤色器包括：形成滤色器材料层，所述滤色器材料层填充所述开口；去除所述第一滤色器材料层的不期望的部分，从而形成填充所述开口的第一滤色器。
项目18.如项目17所述的方法，其中在所述材料层之上形成图案化的栅格结构还包括：形成覆盖所述图案化的栅格的顶面和侧面的介质层。
项目19.如项目11所述的方法，其中：所述像素衬底包括多个感光单元结构；所述材料层包括多个所述第一部分；所述滤色器层包括多个所述滤色器；每一个所述滤色器与一个所述感光单元结构对应地设置；并且每一个所述第一部分与一个所述感光单元结构对应地设置。
项目20.如项目11所述的方法，还包括：在所述滤色器层之上形成微透镜的阵列，所述微透镜与所述感光单元结构对应地设置。
项目21.如项目11所述的方法，其中：所述材料层为叠层结构，所述叠层结构包括高k电介质的层以及硅的氮化物或硅的氧化物的层。
项目22.如项目14所述的方法，还包括：在离子注入之后，进行退火处理。
项目23.如项目11所述的方法，还包括：将附加衬底附接到像素衬底的与所述材料层相反的一侧。
项目24.如项目12所述的方法，其中在所述材料层之上形成滤色器层包括：在所述材料层之上形成图案化的栅格结构，所述图案化的栅格结构具有露出所述材料层的一部分的开口；形成在所述开口中的滤色器；其中所述滤色器与所述感光单元结构对应地设置，并且其中所述栅格结构与所述第二部分对应地设置，其中使用相同的掩模版来形成所述图案化的掩模和用于形成图案化的栅格结构的掩模。
根据本公开的实施例，可以提供改进的图像传感器及其制造方法以及成像装置。根据本公开的实施例，还可以改善或解决光线的串扰问题，从而改善成像质量。根据本公开的一些实施例，还可以简化图像传感器的制造工艺，降低成本。
本领域技术人员应当意识到，在上述实施例中描述操作(或步骤)之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
像素衬底，包括感光单元结构；
在所述像素衬底之上的材料层，所述材料层包括与感光单元结构对应地设置的第一部分以及与第一部分相邻的第二部分，所述第一部分和第二部分的光学性质不同；以及
在所述材料层之上的滤色器层，
其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第一部分与对应的感光单元结构至少部分重叠地设置，以允许光通过所述第一部分进入对应的感光单元结构，并且
其中在与所述像素衬底垂直的方向看时，所述第二部分的至少一部分与和其相邻的第一部分对应的感光单元结构不重叠，所述第二部分改变入射到其的光的行进方向。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中所述第二部分具有下列中的一个：
所述第二部分具有反射性，以反射入射到其的光；或者
所述第二部分具有比与其相邻的所述第一部分的折射率高的折射率，以折射入射进入其的光。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中所述滤色器层包括在所述材料层之上的栅格结构以及被所述栅格结构分隔开的滤色器；
所述滤色器与所述感光单元结构对应地设置；
所述栅格结构与所述第二部分对应地设置。
4.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，其中：
所述像素衬底包括多个感光单元结构；
所述滤色器层包括多个滤色器；
所述材料层包括多个所述第一部分；
每一个所述滤色器与一个所述感光单元结构对应地设置；并且
每一个所述第一部分与一个所述感光单元结构对应地设置。
5.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，其中所述栅格结构包括：
在所述材料层之上的金属栅格；以及
覆盖所述金属栅格的顶面和侧面的介质层。
6.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
在滤色器层之上的微透镜的阵列，所述微透镜与所述感光单元结构对应地设置。
7.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中：
所述材料层为叠层结构，所述叠层结构包括高k电介质的层以及硅的氮化物或硅的氧化物的层。
8.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中所述第一部分和第二部分具有相同的主体材料，所述第二部分还具有另外的离子。
9.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
附接到像素衬底的与所述材料层相反的一侧的附加衬底。
10.一种成像装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的图像传感器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810616397.5A CN108831900A (zh) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 图像传感器及其制造方法以及成像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810616397.5A CN108831900A (zh) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 图像传感器及其制造方法以及成像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108831900A true CN108831900A (zh) | 2018-11-16 |
Family
ID=64142046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810616397.5A Pending CN108831900A (zh) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 图像传感器及其制造方法以及成像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108831900A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110010634A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-07-12 | 德淮半导体有限公司 | 隔离结构及其形成方法，图像传感器及其制造方法 |
| CN110034145A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-19 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| WO2021109825A1 (zh) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 半导体器件及其制造方法 |
| CN113363267A (zh) * | 2020-03-04 | 2021-09-07 | 爱思开海力士有限公司 | 图像传感器 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101667586A (zh) * | 2008-09-05 | 2010-03-10 | 东部高科股份有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
| US20110241152A1 (en) * | 2010-04-02 | 2011-10-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Sensor element isolation in a backside illuminated image sensor |
| CN102693991A (zh) * | 2011-03-24 | 2012-09-26 | 索尼公司 | 固态成像设备及电子装置 |
| CN104051474A (zh) * | 2013-03-13 | 2014-09-17 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 具有堆叠栅格结构的图像传感器 |
| US20140332664A1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-13 | Novatek Microelectronics Corp. | Image sensor |
| US20150221702A1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor and image processing device |
| CN107818998A (zh) * | 2016-09-13 | 2018-03-20 | 豪威科技股份有限公司 | 具有串扰抑制滤色器阵列的背照式彩色图像传感器 |
-
2018
- 2018-06-15 CN CN201810616397.5A patent/CN108831900A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101667586A (zh) * | 2008-09-05 | 2010-03-10 | 东部高科股份有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
| US20110241152A1 (en) * | 2010-04-02 | 2011-10-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Sensor element isolation in a backside illuminated image sensor |
| CN102693991A (zh) * | 2011-03-24 | 2012-09-26 | 索尼公司 | 固态成像设备及电子装置 |
| CN104051474A (zh) * | 2013-03-13 | 2014-09-17 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 具有堆叠栅格结构的图像传感器 |
| US20140332664A1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-13 | Novatek Microelectronics Corp. | Image sensor |
| US20150221702A1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor and image processing device |
| CN107818998A (zh) * | 2016-09-13 | 2018-03-20 | 豪威科技股份有限公司 | 具有串扰抑制滤色器阵列的背照式彩色图像传感器 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110010634A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-07-12 | 德淮半导体有限公司 | 隔离结构及其形成方法，图像传感器及其制造方法 |
| CN110010634B (zh) * | 2019-02-27 | 2021-07-06 | 德淮半导体有限公司 | 隔离结构及其形成方法，图像传感器及其制造方法 |
| CN110034145A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-19 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN110034145B (zh) * | 2019-04-23 | 2021-09-14 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| WO2021109825A1 (zh) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 半导体器件及其制造方法 |
| CN113363267A (zh) * | 2020-03-04 | 2021-09-07 | 爱思开海力士有限公司 | 图像传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108831900A (zh) | 图像传感器及其制造方法以及成像装置 | |
| CN106612420B (zh) | 彩色滤光器阵列及图像传感器 | |
| CN108321167A (zh) | 图像传感器及形成图像传感器的方法 | |
| TWI253170B (en) | Solid-state image sensor, manufacturing method for solid-state image sensor, and camera | |
| TWI585502B (zh) | 用以減少顏色混疊之顏色及紅外線濾波器陣列圖案 | |
| CN101794799B (zh) | 光学元件和固态成像器件 | |
| CN100536157C (zh) | 图像传感器及其制造方法 | |
| CN105514132B (zh) | 具有信号分离的颜色滤波器阵列的双模图像传感器及其方法 | |
| JP2012064924A (ja) | マイクロレンズアレイの製造方法、固体撮像装置の製造方法および固体撮像装置 | |
| CN103217728B (zh) | 一种具有滤光功能的微透镜阵列及其制备方法 | |
| CN103972252B (zh) | 包含透明像素和硬掩模的彩色滤光器 | |
| CN107464821B (zh) | 影像感测装置 | |
| CN106169487A (zh) | 影像感测装置、cis结构及其形成方法 | |
| KR100982620B1 (ko) | 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법 | |
| JP2016046510A (ja) | イメージセンシングデバイスとその製造方法 | |
| CN100527430C (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| TW201339622A (zh) | 光學鏡片及其製作方法 | |
| CN100544010C (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN110323239A (zh) | 具有隔离结构的像素阵列元件及其制造方法 | |
| CN109148501A (zh) | 图像传感器及其形成方法、成像设备 | |
| TWI467248B (zh) | 彩色濾光結構及其製造方法 | |
| JPS6167003A (ja) | カラ−イメ−ジセンサ− | |
| JP2005266811A (ja) | カラーフィルタ及びその製造方法 | |
| CN102916019B (zh) | 使用硬掩模的滤色器图案化 | |
| CN107833900A (zh) | 背照式互补金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181116 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |