CN108878464A - 图像传感器及其形成方法 - Google Patents
图像传感器及其形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108878464A CN108878464A CN201810505082.3A CN201810505082A CN108878464A CN 108878464 A CN108878464 A CN 108878464A CN 201810505082 A CN201810505082 A CN 201810505082A CN 108878464 A CN108878464 A CN 108878464A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- layer
- imaging sensor
- dielectric layer
- protrusion surface
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 122
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 116
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 199
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 13
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 12
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 6
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 3
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 3
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance 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
-
- 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
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14629—Reflectors
-
- 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
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
Abstract
本发明技术方案公开了一种图像传感器及其形成方法。所述图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底分为若干区域，各区域的半导体衬底内分别形成有光电器件；所述半导体衬底的各区域分别具有凸出表面，所述凸出表面的宽度与所述光电器件的尺寸相适应；浅沟槽隔离结构，形成在所述半导体衬底内、且位于所述光电器件之间；器件结构，形成在所述半导体衬底上及所述半导体衬底内；反射层，形成在具有凸出表面的半导体衬底上，且暴露出所述浅沟槽隔离结构和器件结构。本发明技术方案提高了图像传感器的量子转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及图像传感器及其形成方法。
背景技术
图像传感器是一种将光信号转化为电信号的半导体器件。图像传感器分为互补金属氧化物(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CCD)图像传感器。CMOS图像传感器具有工艺简单、易于其它器件集成、体积小、重量轻、功耗小和成本低等优点。因此，随着图像传感技术的发展，CMOS图像传感器越来越多地取代CCD图像传感器应用于各类电子产品中。目前，CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、数码摄像机、医疗用摄像装置和车用摄像装置等。
CMOS图像传感器包括前照式(FSI)图像传感器和背照式(BSI)图像传感器。在背照式图像传感器中，光从图像传感器的背面入射到图像传感器中的感光二极管上，从而将光能转化为电能。
量子转换效率(QE，Quantum Efficiency)是影响图像传感器性能的重要指标之一，现有的背照式图像传感器的量子转换效率仍有待提高。
发明内容
本发明技术方案要解决的技术问题是现有的背照式图像传感器的量子转换效率有待提高。
为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底分为若干区域，其中，各区域的半导体衬底内分别形成有光电器件；刻蚀所述半导体衬底，以使所述半导体衬底的各区域分别具有凸出表面，所述凸出表面与所述光电器件对应；在具有凸出表面的半导体衬底上形成介质层；在所述介质层上形成平坦化层，所述平坦化层与所述凸出表面上的介质层齐平；在所述平坦化层和介质层上形成底部抗反射涂层；依次刻蚀所述平坦化层、介质层和半导体衬底，在所述平坦化层、介质层和半导体衬底内形成浅沟槽；在所述半导体衬底内的浅沟槽侧壁和底部形成氧化层；在所述浅沟槽内填满绝缘介质；去除所述平坦化层和部分绝缘介质，形成隔离所述光电器件的浅沟槽隔离结构；去除所述介质层，在所述半导体衬底上及所述半导体衬底内形成器件结构；在所述半导体衬底上形成反射层，所述反射层暴露出所述浅沟槽隔离结构和器件结构。
可选的，所述反射层的材料为金属或有机材料。
可选的，所述反射层的厚度范围为100埃～1000A埃。
可选的，在形成所述介质层之前，还包括：在具有凸出表面的半导体衬底上形成衬垫氧化层。
可选的，所述凸出表面的高度小于或等于3000埃。
可选的，所述凸出表面的侧视截面呈圆弧形、梯形或长方形。
可选的，所述凸出表面的侧视截面呈梯形，其斜面与底面的夹角为30°～60°。
可选的，所述平坦化层的材料为旋涂玻璃或正硅酸乙酯，或者，所述平坦化层为旋涂玻璃和正硅酸乙酯的叠层。
可选的，在形成底部抗反射涂层之前，还包括：在所述平坦化层和介质层表面形成硬掩膜层。
可选的，所述图像传感器的形成方法还包括：在所述反射层、浅沟槽隔离结构和器件结构上形成层间介质层，在所述层间介质层内形成导电结构。
为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底分为若干区域，各区域的半导体衬底内分别形成有光电器件；所述半导体衬底的各区域分别具有凸出表面，所述凸出表面与所述光电器件对应；浅沟槽隔离结构，形成在所述半导体衬底内、且位于所述光电器件之间；器件结构，形成在所述半导体衬底上及所述半导体衬底内；反射层，形成在具有凸出表面的半导体衬底上，且暴露出所述浅沟槽隔离结构和器件结构。
可选的，所述台阶状表面的高度小于或等于3000埃。
可选的，所述凸出表面的侧视截面呈梯形，其斜面与底面的夹角为30度～60度。
可选的，所述反射层的材料为金属或有机材料。
可选的，所述反射层的厚度范围为100埃～1000埃。
可选的，所述浅沟槽隔离结构包括：浅沟槽，形成在所述半导体衬底内、且位于所述光电器件之间；氧化层，形成在所述浅沟槽侧壁及底部；绝缘介质，填满所述浅沟槽。
可选的，所述图像传感器还包括：层间介质层，形成在所述反射层、浅沟槽隔离结构和器件结构上；导电结构，形成在所述层间介质层内、与所述器件结构相接。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：通过在半导体衬底各区域形成与光电器件的尺寸相适应的帽状结构表面来增加光的传输路径，使得光能够更多的被半导体衬底内的光电器件吸收；并且，帽状结构的反射层可以提高反射光的利用率，以此提高图像传感器的量子转换效率，改善光线串扰，从而提高了图像传感器的性能。
附图说明
图1为不同波长光在不同厚度的半导体衬底的透光率变化示意图；
图2至图14为本发明实施例中图像传感器的形成方法各步骤对应的侧视截面结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，以RGB图像传感器为例，不同波长光在不同厚度的半导体衬底的透光率(TR，transmittance)随半导体衬底的厚度(TH，thickness)增大而逐渐减小。相比而言，红光r的透光率比绿光g的透光率高，绿光g的透光率比蓝光b的透光率高。目前，背照式图像传感器R/G/B像素生成在同一厚度(如2.5μm～3.0μm)硅衬底中，蓝光b(透光率约为0％)几乎全部被吸收，而还有部分红光r(透光率约为20％～30％)、绿光g(透光率约为10％～20％)穿透硅衬底，这样导致光的量子转换效率降低，同时也会产生光线串扰等问题。
本发明实施例通过在图像传感器的各像素区域形成帽状结构(凸出表面)来提高光的传输路径，且帽状结构的反射层可以提高反射光的利用率，由此提高图像传感器的量子转换效率，改善光线串扰。下面结合附图对各步骤进行详细说明。
请参考图2，提供半导体衬底200，所述半导体衬底200分为若干区域，以RGB图像传感器为例，包括红色像素区域R、绿色像素区域G和蓝色像素区域B，所述红色像素区域R、绿色像素区域G和蓝色像素区域B的半导体衬底内分别形成有光电器件，红色像素区域R的光电器件吸收红光，绿色像素区域G的光电器件吸收绿光，蓝色像素区域B的光电器件吸收蓝光。
所述半导体衬底200的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟，所述半导体衬底200还可以为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底。本实施例中，所述衬底200为硅衬底。
本实施例的半导体衬底200为P型半导体衬底，半导体衬底200内的光电器件包括第一离子注入区(PDN)200a和第二离子注入区(DPD)200b，第一离子注入区200a和第二离子注入区200b是通过离子注入方式向半导体衬底内注入N型离子形成的，且第一离子注入区200a的离子注入浓度大于第二离子注入区200b的离子注入浓度。第一离子注入区200a用于产生、收集载流子，其深度范围可以为0.15微米(μm)～0.55μm；第二离子注入区200b用于产生载流子，其深度范围可以为2μm～3μm。光电器件之间还形成有隔离区(PDI)200c，隔离区200c通过离子注入方式形成，隔离区200c是N型离子耗尽区。
请参考图3，刻蚀所述半导体衬底200，以使所述半导体衬底的各区域分别具有凸出表面，所述凸出表面与所述光电器件对应。
刻蚀所述半导体衬底200的步骤具体可以包括：在所述半导体衬底200表面形成第一图形层，所述第一图形层暴露各区域的部分半导体衬底；以所述第一图形层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底200，使暴露的部分半导体衬底表面低于被覆盖的半导体衬底表面；去除所述第一图形层。第一图形层的材料为光刻胶，可以采用湿法去胶或灰化工艺去除所述第一图形层。
本实施例中，为了尽可能提高量子转换效率，同时又兼顾到后续工艺制造难度，所述凸出表面的高度H可以小于或等于3000埃例如，高度H可以为等。也就是说，暴露的部分半导体衬底200需要被刻蚀掉的厚度小于或等于刻蚀后形成的半导体衬底表面，其各区域可以分为凸面和凹面，凸面的位置与光电器件的位置对应，凸面的宽度与光电器件的尺寸相适应，这样，光在半导体衬底内的传输路径就增加了。
所述凸出表面对应于光电器件，如位于第一离子注入区200a之上，所述凸出表面的侧视截面可以呈圆弧形、梯形或长方形等，其宽度与第一离子注入区200a的尺寸相适应，一般可以等于或略大于第一离子注入区200a的宽度。本实施例中，如图3所示，为了降低后续工艺的难度，所述凸出表面的截面为梯形或类似于梯形，梯形的宽度与第一离子注入区200a的宽度相适应，如梯形的底面等于或略大于第一离子注入区200a的宽度。所述凸出表面的斜面与底面的夹角α为30°～60°，例如可以为45°。
请参考图4，在具有凸出表面的半导体衬底上形成介质层202。
本实施例中，所述介质层202的材料为氮化硅(SiN)，形成所述介质层202的工艺为化学气相沉积(CVD)工艺。
需要说明的是，在形成所述介质层202之前，还可以包括：在具有凸出表面的半导体衬底上形成衬垫氧化层(未图示)。本实施例中，所述衬垫氧化层的材料为氧化硅，形成所述衬垫氧化层201的工艺可以为热氧化工艺。
由于所述介质层202的应力较大，在所述半导体衬底200上形成所述介质层202时，容易在所述半导体衬底200表面造成位错，所述衬垫氧化层用于为形成所述介质层202时提供缓冲，避免直接在所述半导体衬底200上形成所述介质层202时产生位错的问题；此外，所述衬垫氧化层还可以作为后续去除所述介质层202步骤中的停止层。
请参考图5，在所述介质层202上形成平坦化层203，所述平坦化层203与所述半导体衬底的凸出表面上的介质层202齐平。
所述平坦化层203的材料可以为旋涂玻璃(SOG，spin on glass)或正硅酸乙酯(TEOS)；或者，所述平坦化层也可以为旋涂玻璃膜层和正硅酸乙酯膜层的叠层。
本实施例中，形成平坦化层203的步骤具体可以包括：采用沉积工艺(如CVD工艺)在所述介质层202上沉积平坦化层材料，所述平坦化层材料覆盖所述介质层202；采用化学机械研磨(CMP)工艺研磨平坦化层材料，形成平坦化层203，所述平坦化层203为具有平坦表面的膜层。如图5所示，所述半导体衬底的凸面上的介质层上的平坦化层材料被研磨掉，所述半导体衬底的凹面上的介质层上的平坦化层与凸面上的介质层齐平。
请参考图6，在所述平坦化层203和介质层202上形成底部抗反射涂层(BARC，Bottom Anti-Reflective Coating)205。
可以通过旋涂工艺形成所述底部抗反射涂层205，底部抗反射涂层205用于在后续利用光刻工艺形成浅沟槽时，提高光刻的解析度(分辨率)，改善浅沟槽的形貌。
需要说明的是，在形成底部抗反射涂层之前，还可以包括：在所述平坦化层203和介质层202表面形成硬掩膜(Hard Mask)层(未图示)。所述硬掩膜层可以为无定型碳膜(APF，Amorphous Carbon Film)。可以采用等离子体增强化学气相沉积工艺(PECVD)形成所述硬掩膜层，硬掩膜层的主要作用是改善浅沟槽的形貌。
请参考图7，依次刻蚀所述平坦化层203、介质层202和半导体衬底200，在所述平坦化层203、介质层202和半导体衬底200内形成浅沟槽500。
具体地，在所述半导体衬底200上形成介质层202之前，还包括：在所述半导体衬底200表面形成衬垫氧化层，形成所述浅沟槽500的步骤包括：在所述底部抗反射涂层205表面形成第二图形层，所述第二图形层定义有浅沟槽图形；以所述第二图形层为掩膜，沿所述浅沟槽图形依次刻蚀所述平坦化层203、介质层202、衬垫氧化层和半导体衬底200，在所述平坦化层203、介质层202、衬垫氧化层和半导体衬底200内形成浅沟槽500；去除所述第二图形层。
本实施例中，刻蚀所述平坦化层203、介质层202、衬垫氧化层和半导体衬底200的工艺为等离子体干法刻蚀工艺。所述第二图形层的材料为光刻胶，形成所述浅沟槽500后，采用湿法去胶或灰化工艺去除所述第二图形层。
需要说明的是，在刻蚀形成所述浅沟槽500的过程中，所述底部抗反射涂层205、硬掩膜层也会被刻蚀掉；在去除所述第二图形层的过程中，剩余的底部抗反射涂层205、硬掩膜层也会被去除。
请参考图8，在所述半导体衬底200内的浅沟槽500侧壁和底部形成氧化层(未图示)；在所述浅沟槽500内填满绝缘介质600a。
本实施例中，所述氧化层为线性氧化层(liner oxide)，其作用是优化浅沟槽隔离结构形貌(STI profile)，所述线性氧化层膜质致密，由此起到隔离和保护作用。本实施例中，所述氧化层的材料为氧化硅，可以采用原位蒸汽氧化反应(In-situ steamgeneration，ISSG)工艺在所述半导体衬底200内的浅沟槽500侧壁和底部形成氧化层。所述原位蒸汽氧化反应工艺的温度可以为950℃～1150℃。
结合参考图7和图8，向所述平坦化层203、介质层202、衬垫氧化层和半导体衬底200内的浅沟槽500内填充绝缘介质600a，所述绝缘介质600a填满所述浅沟槽500。所述绝缘介质600a的材料可以为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等。本实施例中，所述绝缘介质600a的材料为氧化硅。
填充所述绝缘介质600a的工艺可以为高纵宽比(HARP)沉积工艺、亚常压化学气相沉积(SACVD)工艺等。
请参考图9，去除所述平坦化层203和部分绝缘介质，形成隔离所述光电器件的浅沟槽隔离结构600。
本实施例中，采用干法刻蚀(Dry Etch)去除所述平坦化层203、所述平坦化层203内的绝缘介质以及所述介质层202内的浅沟槽中的部分绝缘介质，保留所述半导体衬底200内的浅沟槽中的绝缘介质，且绝缘介质的表面略高于所述半导体衬底200，浅沟槽隔离结构600包括半导体衬底200内的浅沟槽及填满所述浅沟槽的绝缘介质。
请参考图10，去除所述介质层。采用常规工艺去除所述介质层，例如，可以采用退火工艺去除所述介质层202，所述退火工艺的温度可以为950℃～1150℃，退火时间可以为20分钟(min)～60min。
请参考图11，在所述半导体衬底上及所述半导体衬底内形成器件结构。退火工艺后，在所述半导体衬底200上形成器件结构700a，如传输晶体管栅极(transfer gate)；在所述半导体衬底200内形成器件结构700b，如浮动扩散区(floating diffusion)。
请参考图12和图13，在所述半导体衬底上形成反射层207，所述反射层207暴露出所述浅沟槽隔离结构600和器件结构700a、700b。所述反射层的材料为金属或有机材料等具有光反射能力的材料。所述反射层207的反射效果与其厚度成正比，但是厚度越大，由于凸出表面的台阶高度(step height)，对工艺要求也就越高，因此，兼顾考虑反射效果和工艺难度，所述反射层207的厚度范围可以为
本实施例中，所述反射层的材料为金属，形成所述反射层207的步骤具体可以包括：在所述半导体衬底200、浅沟槽隔离结构和器件结构上沉积金属层207a，如图12所示；在所述金属层207a上形成第三图形层，所述第三图形层暴露浅沟槽隔离结构600和器件结构700a、700b；以所述第三图形层为掩膜，刻蚀所述金属层207a，以去除浅沟槽隔离结构600和器件结构700a、700b上的金属层；去除所述第三图形层，如图13所示，暴露出所述浅沟槽隔离结构600和器件结构700a、700b的金属层即为所述反射层207。第三图形层的材料为光刻胶，可以采用湿法去胶或灰化工艺去除所述第三图形层。
如图13所示，由于反射层207形成在具有凸出表面的半导体衬底上，其具有“帽子”形状，因而反射光的利用率更大。
请参考图14，本实施例的图像传感器的形成方法还可以包括：在所述反射层207、浅沟槽隔离结构600和器件结构700a、700b上形成层间介质层208，在所述层间介质层208内形成导电结构800。所述层间介质层208的材料可以为氧化硅、氮化硅等。由于反射层207周围存在层间介质层208，反射层207与所述器件结构700a、700b和导电结构800不接触，所以不会产生漏电及金属玷污问题。所述导电结构800可以是填充金属的接触孔结构，或是导电插塞等。
所述图像传感器的形成方法还包括：在所述半导体衬底的凸出表面的相对面(在图中为半导体衬底的下表面)上形成滤光层和微透镜。
基于上述的图像传感器的形成方法，本发明实施例的图像传感器如图13所示，包括：半导体衬底200、浅沟槽隔离结构600、器件结构700a、700b和反射层207。
所述半导体衬底200分为若干区域，各区域的半导体衬底200内分别形成有光电器件，所述半导体衬底的各区域分别具有凸出表面，所述凸出表面与所述光电器件对应。
所述浅沟槽隔离结构600形成在所述半导体衬底200内、且位于所述光电器件之间。本实施例中，所述浅沟槽隔离结构600包括：浅沟槽，形成在所述半导体衬底内、且位于所述光电器件之间；氧化层(未图示)，形成在所述浅沟槽侧壁及底部；绝缘介质，填满所述浅沟槽。
所述器件结构700a形成在所述半导体衬底200上，所述器件结构700b形成在所述半导体衬底200内。
所述反射层207形成在具有凸出表面的半导体衬底200上，且暴露出所述浅沟槽隔离结构600和器件结构700a、700b。
在本实施例中，所述凸出表面的高度小于或等于所述凸出表面的侧视截面呈梯形，其斜面与底面的夹角为30度～60度。在其它实施例中，所述凸出表面的侧视截面还可以成圆弧形、长方形等。
所述反射层207的材料为金属或有机材料等具有光反射能力的材料。所述反射层的厚度范围为
进一步，如图14所示，所述图像传感器还可以包括：层间介质层208，形成在所述反射层207、浅沟槽隔离结构600和器件结构700a、700b上；导电结构800，形成在所述层间介质层208内，与所述器件结构700a、700b分别连接。
图像传感器还包括滤光层和微透镜，形成在所述半导体衬底的凸出表面的相对面上。
本发明虽然已以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (17)
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底分为若干区域，其中，各区域的半导体衬底内分别形成有光电器件；
刻蚀所述半导体衬底，以使所述半导体衬底的各区域分别具有凸出表面，所述凸出表面与所述光电器件对应；
在具有凸出表面的半导体衬底上形成介质层；
在所述介质层上形成平坦化层，所述平坦化层与所述凸出表面上的介质层齐平；
在所述平坦化层和介质层上形成底部抗反射涂层；
依次刻蚀所述平坦化层、介质层和半导体衬底，在所述平坦化层、介质层和半导体衬底内形成浅沟槽；
在所述半导体衬底内的浅沟槽侧壁和底部形成氧化层；
在所述浅沟槽内填满绝缘介质；
去除所述平坦化层和部分绝缘介质，形成隔离所述光电器件的浅沟槽隔离结构；
去除所述介质层，在所述半导体衬底上及所述半导体衬底内形成器件结构；
在所述半导体衬底上形成反射层，所述反射层暴露出所述浅沟槽隔离结构和器件结构。
2.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述反射层的材料为金属或有机材料。
3.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述反射层的厚度范围为100埃～1000埃。
4.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成所述介质层之前，还包括：在具有凸出表面的半导体衬底上形成衬垫氧化层。
5.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述凸出表面的高度小于或等于3000埃。
6.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述凸出表面的侧视截面呈圆弧形、梯形或长方形。
7.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述凸出表面的侧视截面呈梯形，其斜面与底面的夹角为30°～60°。
8.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述平坦化层的材料为旋涂玻璃或正硅酸乙酯，或者，所述平坦化层为旋涂玻璃和正硅酸乙酯的叠层。
9.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成底部抗反射涂层之前，还包括：在所述平坦化层和介质层表面形成硬掩膜层。
10.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，还包括：
在所述反射层、浅沟槽隔离结构和器件结构上形成层间介质层，在所述层间介质层内形成导电结构。
11.一种图像传感器，其特征在于，包括：
半导体衬底，所述半导体衬底分为若干区域，各区域的半导体衬底内分别形成有光电器件；所述半导体衬底的各区域分别具有凸出表面，所述凸出表面与所述光电器件对应；
浅沟槽隔离结构，形成在所述半导体衬底内、且位于所述光电器件之间；
器件结构，形成在所述半导体衬底上及所述半导体衬底内；
反射层，形成在具有凸出表面的半导体衬底上，且暴露出所述浅沟槽隔离结构和器件结构。
12.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述台阶状表面的高度小于或等于3000埃。
13.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述凸出表面的侧视截面呈梯形，其斜面与底面的夹角为30度～60度。
14.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述反射层的材料为金属或有机材料。
15.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述反射层的厚度范围为100埃～1000埃。
16.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述浅沟槽隔离结构包括：
浅沟槽，形成在所述半导体衬底内、且位于所述光电器件之间；
氧化层，形成在所述浅沟槽侧壁及底部；
绝缘介质，填满所述浅沟槽。
17.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
层间介质层，形成在所述反射层、浅沟槽隔离结构和器件结构上；
导电结构，形成在所述层间介质层内、与所述器件结构相接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810505082.3A CN108878464B (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | 图像传感器及其形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810505082.3A CN108878464B (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | 图像传感器及其形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108878464A true CN108878464A (zh) | 2018-11-23 |
| CN108878464B CN108878464B (zh) | 2020-12-18 |
Family
ID=64334092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810505082.3A Active CN108878464B (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | 图像传感器及其形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108878464B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110364543A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-10-22 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种图像传感器及其制备方法 |
| US11171172B2 (en) * | 2019-07-16 | 2021-11-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Image sensor and method of forming the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100720482B1 (ko) * | 2005-12-09 | 2007-05-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| CN103579267A (zh) * | 2012-07-18 | 2014-02-12 | 全视科技有限公司 | 含有具有三角形截面的金属栅格的图像传感器 |
| CN105185800A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-12-23 | 启芯瑞华科技（武汉）有限公司 | 互补金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法 |
| JP2017216396A (ja) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子 |
-
2018
- 2018-05-24 CN CN201810505082.3A patent/CN108878464B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100720482B1 (ko) * | 2005-12-09 | 2007-05-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| CN103579267A (zh) * | 2012-07-18 | 2014-02-12 | 全视科技有限公司 | 含有具有三角形截面的金属栅格的图像传感器 |
| CN105185800A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-12-23 | 启芯瑞华科技（武汉）有限公司 | 互补金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法 |
| JP2017216396A (ja) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110364543A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-10-22 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种图像传感器及其制备方法 |
| US11171172B2 (en) * | 2019-07-16 | 2021-11-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Image sensor and method of forming the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108878464B (zh) | 2020-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10062728B2 (en) | Image sensor device and method | |
| US8941204B2 (en) | Apparatus and method for reducing cross talk in image sensors | |
| CN101978498B (zh) | 具有深光反射沟槽的背照式图像传感器 | |
| US8772899B2 (en) | Method and apparatus for backside illumination sensor | |
| US9673244B2 (en) | Image sensor isolation region and method of forming the same | |
| TWI709760B (zh) | 影像感測器裝置及方法 | |
| KR102583440B1 (ko) | 이미지 센서를 위한 후면 딥 트렌치 격리 구조물 | |
| TWI794723B (zh) | 影像感測器及其形成方法 | |
| TWI809657B (zh) | 影像感測器及其形成方法 | |
| CN108666331A (zh) | 金属栅格的形成方法、图像传感器及其形成方法 | |
| CN108933152A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| TWI796625B (zh) | 積體電路、影像感測器及其形成方法 | |
| CN108878464A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN109273465A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN108807437B (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN106992194B (zh) | 一种提高光利用率的图像传感器及其制造方法 | |
| TWI622165B (zh) | 影像感測器及其製作方法 | |
| CN108962933A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN107240592B (zh) | 一种提高光利用率的图像传感器及其制备方法 | |
| TW202327062A (zh) | 半導體裝置 | |
| CN110137193A (zh) | 图像传感器及其形成方法、工作方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230714 Address after: 223001 Room 318, Building 6, east of Zhenda Steel Pipe Company, south of Qianjiang Road, Huaiyin District, Huai'an City, Jiangsu Province Patentee after: Huaian Xide Industrial Design Co.,Ltd. Address before: 223300 no.599, East Changjiang Road, Huaiyin District, Huai'an City, Jiangsu Province Patentee before: HUAIAN IMAGING DEVICE MANUFACTURER Corp. |