CN110010634A - 隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法 - Google Patents

隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110010634A
CN110010634A CN201910145468.2A CN201910145468A CN110010634A CN 110010634 A CN110010634 A CN 110010634A CN 201910145468 A CN201910145468 A CN 201910145468A CN 110010634 A CN110010634 A CN 110010634A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
phase shift
metal
isolation structure
semiconductor substrate
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
Application number
CN201910145468.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110010634B (zh
Inventor
黄增智
龙海凤
藤井光一
黄晓橹
张祥平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huaian Xide Industrial Design Co ltd
Original Assignee
Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huaian Imaging Device Manufacturer Corp filed Critical Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Priority to CN201910145468.2A priority Critical patent/CN110010634B/zh
Publication of CN110010634A publication Critical patent/CN110010634A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110010634B publication Critical patent/CN110010634B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463Pixel isolation structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof

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

本发明技术方案公开了一种隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法,所述图像传感器包括:半导体衬底,所述半导体衬底内形成有分立的光电二极管和沟槽隔离结构,所述光电二极管位于所述沟槽隔离结构之间;对应于所述沟槽隔离结构的隔离结构,包括位于所述半导体衬底上的相移层和位于所述相移层上的金属栅格,所述金属栅格包括位于所述相移层上的金属层,所述相移层宽于所述金属栅格;滤光层,位于所述隔离结构之间。本发明技术方案能够有效改善光线串扰。

Description

隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造领域,尤其涉及隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法。
背景技术
图像传感器通常为两种类型,电荷藕合器件(CCD)传感器和CMOS图像传感器(CIS)。CCD称为光电耦合器件,通过光电效应收集电荷,每行像素的电荷随时钟信号被送到模拟位移寄存器上,然后串行转换为电压。CIS是一种快速发展的固态图像传感器,由于CMOS图像传感器中的图像传感器部分和控制电路部分集成于同一芯片中,因此CMOS图像传感器的体积小、功耗低、价格低廉,相较于传统的CCD图像传感器更具优势,也更易普及。
现有的CMOS图像传感器主要包括前照式(FSI,Front-side Illumination)CMOS图像传感器和背照式(BSI,Back-side Illumination)CMOS图像传感器两种。其中,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;背照式CMOS图像传感器因其更好的光电转换效果(即量子转化效率高)而获得的更广泛的应用。
现有的CMOS图像传感器会在滤光层(color filter)之间形成金属栅格隔离结构,以此减少相邻滤光层之间光线串扰。但是金属栅格底部会有通过滤光层的光和衍射光对半导体衬底内相邻光电二极管造成光学串扰。
发明内容
本发明技术方案要解决的技术问题是提供一种隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法,以有效减少光学串扰。
为解决上述技术问题,本发明技术方案提供一种隔离结构,分立排列在半导体衬底上,所述隔离结构包括:位于所述半导体衬底上的相移层;位于所述相移层上的金属栅格,所述金属栅格包括位于所述相移层上的金属层,所述相移层宽于所述金属栅格。
可选的,所述金属栅格还包括位于所述金属层上的介质层和位于所述介质层上的钝化层。
可选的,所述相移层的材料为MoSi、SiOxNy或MoSizOxNy
为解决上述技术问题,本发明技术方案还提供一种图像传感器,包括:半导体衬底,所述半导体衬底内形成有分立的光电二极管和沟槽隔离结构,所述光电二极管位于所述沟槽隔离结构之间;上述的隔离结构,对应于所述沟槽隔离结构;滤光层,位于所述隔离结构之间。
可选的,所述图像传感器还包括:微透镜,位于所述滤光层上。
为解决上述技术问题,本发明技术方案还提供一种隔离结构的形成方法,包括:提供半导体衬底;在所述半导体衬底上沉积相移材料;在所述相移材料上沉积金属材料;依次刻蚀所述金属材料和相移材料,形成分立排列的隔离结构,所述隔离结构包括相移层和位于相移层上的金属层,所述相移层宽于所述金属层。
可选的,沉积相移材料采用化学气相沉积工艺,所述相移材料为MoSi,反应气体包括含Mo的反应气体和含Si的反应气体,其中,含Mo的反应气体包括MoCl4、MoCl5或MoF6,含Si的反应气体包括SiCl4或SiH4,反应温度为700℃~1400℃。
可选的,在依次刻蚀所述金属材料和相移材料前,还包括:在所述金属材料上依次沉积介质材料和钝化材料;依次刻蚀所述钝化材料和介质材料,形成钝化层和介质层。
可选的,刻蚀所述相移材料采用干法刻蚀工艺,刻蚀气体包括NF3、CCl4或HCl。
为解决上述技术问题,本发明技术方案还提供一种图像传感器的制造方法,包括:上述的隔离结构的形成方法,所述半导体衬底内形成有分立的光电二极管和沟槽隔离结构,所述光电二极管位于所述沟槽隔离结构之间,所述隔离结构对应于所述沟槽隔离结构;在所述隔离结构之间形成滤光层。
与现有技术相比,本发明技术方案具有以下有益效果:
基于相移掩膜原理,在金属栅格底部形成相移层,其中,相移层宽于金属栅格。利用相移层材料具有相位差的特性使得金属栅格边界处的光进行相干,由此消除光串扰。并且,相移层材料具有透光率低的特性,有效阻挡了进入金属栅格底部的光线。在图像传感器的滤光层之间的隔离结构包括相移层和金属栅格,其中,相移层宽于金属栅格。利用相移层材料的相位差特性和透光率低的特性可以改善光和衍射光对半导体衬底内相邻光电二极管的串扰。
附图说明
图1和图2为一种背照式图像传感器的结构示意图;
图3至图7为本发明实施例中背照式图像传感器的制造方法各步骤对应的结构示意图;
图8至图12是本发明另一实施例中背照式图像传感器的制造方法各步骤对应的结构示意图;
图13是本发明实施例的隔离结构改善光学串扰的原理示意图。
具体实施方式
现有的CMOS图像传感器中,金属栅格隔离结构的底部会有通过滤光层的光和衍射光对相邻光电二极管造成光学串扰。
具体地,图1和图2分别示出两种包括金属栅格隔离结构的背照式图像传感器。
参照图1,半导体衬底10内形成有分立的光电二极管12和沟槽隔离结构13,沟槽隔离结构13位于光电二极管12之间,本实施例的沟槽隔离结构13为深沟槽隔离结构(DTI),可以获得更好的隔离效果,避免在不同像素区域之间发生光生载流子扩散的问题。半导体衬底10具有相对的第一表面和第二表面(图中未标示),金属栅格14、滤光层15和微透镜16是形成在半导体衬底10的第一表面上,其中,金属栅格14为金属层;在半导体衬底10的第二表面上形成有金属互连层11,金属互连层11内形成有金属互连结构11a。另外,还可以在形成隔离结构和滤光层前,在半导体衬底10的第一表面上先形成层间介质层、抗反射层、平坦化层(图中未标示)等。图1中,光线通过微透镜16和滤光层15,光和衍射光会透过金属栅格14底部进入半导体衬底10,由此对相邻的光电二极管12造成光学串扰(如光线箭头所示)。
参照图2,与图1不同在于,金属栅格14包括金属层14a、介质层14b和钝化层14c。同样地,图2中,光线通过微透镜16和滤光层15,光和衍射光会透过金属栅格14底部进入半导体衬底10,由此对相邻的光电二极管12造成光学串扰(如光线箭头所示)。
基于上述技术问题,本发明技术方案提供一种隔离结构及其形成方法,基于相移掩膜(PSM,phase shift mask)原理,在金属栅格底部形成相移层,其中,相移层宽于金属栅格。利用相移层材料具有相位差的特性使得金属栅格边界处的光进行相干,由此消除了光串扰(crosstalk)。并且相移层材料具有透光率低的特性,有效阻挡了进入金属栅格底部的光线。本发明技术方案还提供一种图像传感器及其制造方法,所述图像传感器的滤光层之间的隔离结构包括相移层和金属栅格,其中,相移层宽于金属栅格。利用相移层材料的相位差特性和透光率低的特性可以改善光和衍射光对相邻光电二极管的串扰。
下面结合附图,以背照式图像传感器及其制造方法为例,对本发明技术方案进行详细说明。
图3至图7为本发明一个实施例的背照式图像传感器的制造方法各步骤对应的结构示意图。
请参考图3,提供半导体衬底20,在所述半导体衬底20内形成分立的光电二极管22;在所述半导体衬底20内形成沟槽隔离结构23,所述沟槽隔离结构23为深沟槽隔离结构,位于光电二极管22之间,可以获得更好的隔离效果,避免在不同像素区域之间发生光生载流子扩散的问题。本实施例在所述半导体衬底20表面还形成层间介质层,所述层间介质层覆盖所述光电二极管22和所述沟槽隔离结构23。在半导体衬底20的另一表面上形成有金属互连层21,金属互连层21内形成有金属互连结构21a。
本实施例中,所述半导体衬底20可以为硅衬底,或者所述半导体衬底20的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟,所述半导体衬底20还可以为绝缘体上的硅衬底或绝缘体上的锗衬底,或者是生长有外延层的衬底。
本实施例中,所述光电二极管22为感光器件,将接收到的光信号转换为电信号。形成所述深沟槽隔离结构23的工艺如下:在所述半导体衬底20的表面形成光刻胶层(未图示);图形化光刻胶层,定义出深沟槽隔离图形;以图形化的光刻胶层为掩膜,沿深沟槽隔离图形刻蚀所述半导体衬底20,以得到深沟槽;去除所述光刻胶层,然后在所述半导体衬底20上形成绝缘材料层,且所述绝缘材料层填充满所述深沟槽;对绝缘材料层进行平坦化,至露出所述半导体衬底20,形成深沟槽隔离结构23。其中,所述绝缘材料层可以包括氧化硅或氮化硅。
本实施例中,所述层间介质层可以是氧化硅和氮化硅的叠层,即先于所述半导体衬底表面形成氧化硅层,然后再于氧化硅层表面形成氮化硅层;或者为单层结构的氧化硅或单层结构的氮化硅。形成所述层间介质层的工艺可以是化学气相沉积法。
请参考图4,在所述半导体衬底20上依次沉积相移材料240a和金属材料240b。具体地,本实施例中,先在半导体衬底20上的层间介质层上采用化学气相沉积工艺沉积相移材料240a,再在所述相移材料240a上沉积金属材料240b。
所述相移材料可以为MoSi、SiOxNy或MoSizOxNy等。以MoSi为例,采用化学气相沉积工艺沉积相移材料240a的反应气体包括含Mo的反应气体和含Si的反应气体,其中,含Mo的反应气体包括MoCl4、MoCl5或MoF6等,含Si的反应气体包括SiCl4或SiH4等,反应温度为700℃~1400℃。沉积的相移材料的厚度(也即后续形成的相移层的厚度)可以为50nm~400nm。
所述金属材料240b可以是钨或铝等。当所述金属材料240b为钨时,可以采用化学气相沉积工艺形成;当所述金属材料240b为铝时可以采用物理气相沉积工艺或溅射工艺形成。沉积的金属材料的厚度(也即后续形成的金属栅格的高度)可以为20nm~700nm。
请参考图5,依次刻蚀所述金属材料240b和相移材料240a,形成分立排列的隔离结构,所述隔离结构包括相移层24a和位于相移层24a上的金属层24b,所述相移层24a宽于所述金属层24b。所述隔离结构对应于所述沟槽隔离结构23。
具体地,本实施例中,先刻蚀所述金属材料240b形成金属栅格,所述金属栅格包括金属层24b,再刻蚀所述相移材料240a形成相移层24a。
刻蚀所述金属材料240b形成金属栅格(金属层24b)的具体工艺如下:在所述金属材料240b的表面形成光刻胶层(未图示);图形化光刻胶层,定义出金属栅格图形,所述金属栅格图形的位置根据沟槽隔离结构的位置确定;以图形化的光刻胶层为掩膜,沿金属栅格图形刻蚀所述金属材料240b至露出所述相移材料240a表面,形成金属层24b;去除所述光刻胶层。本实施例中,所采用的刻蚀工艺为干法刻蚀,刻蚀金属材料240b所采用的气体可以包括Cl2、CCl4、BCl3或CxFy等。
刻蚀所述相移材料240a形成相移层24a的具体工艺如下:在所述金属层24b和相移材料240a的表面形成光刻胶层(未图示);图形化光刻胶层,定义出相移层图形,相移层图形的尺寸根据金属栅格图形的尺寸确定,以使后续形成的相移层的尺寸大于或略大于金属栅格的尺寸,相移层图形的位置根据沟槽隔离结构的位置确定;以图形化的光刻胶层为掩膜,沿相移层图形刻蚀所述相移材料240a至露出所述层间介质层表面,形成宽于或略宽于金属层24b的相移层24a;去除所述光刻胶层。本实施例中,刻蚀所述相移材料240a采用干法刻蚀工艺,刻蚀气体包括NF3、CCl4或HCl等。
本实施例中,还可以在所述相移层24a和金属层24b表面(侧壁和顶部)形成保护层,所述隔离结构还包括所述保护层,所述保护层的材料可以是氮氧化硅或氧化硅等。
请参考图6,在所述隔离结构之间形成滤光层25。本实施例中,滤光层25的厚度可以与隔离结构(包括相移层24a和金属层24b)的高度(厚度)相等,即所述隔离结构用于作为滤光层隔离。可以采用曝光、显影、刻蚀工艺在隔离结构之间形成滤光层25。滤光层25的材料可以为负性光阻材料,例如丙烯酸类聚合物。滤光层25可以包括选择性透过红光波长的红色滤光层、选择性透过绿光波长的绿色滤光层和选择性透过蓝光波长的蓝色滤光层,各滤光层由隔离结构隔开,分别对应半导体衬底20内的光电二极管22。
请参考图7,在滤光层25上形成微透镜26。各微透镜26分别对应覆盖滤光层25,微透镜26的宽度可以等于或略大于滤光层25的宽度。
本实施例中,在滤光层25上形成微透镜26可以包括:在所述滤光层25和隔离结构上依次形成透镜材料(例如透明树脂)层和光刻胶层(未图示);图形化所述光刻胶层,定义出微透镜图形;以图形化的光刻胶层为掩膜,沿微透镜图形刻蚀所述透镜材料层至露出所述隔离结构,形成间隔排列的微透镜26;去除光刻胶层;采用回流工艺,使微透镜26表面凸起。
本实施例的图像传感器如图7所示包括:半导体衬底20;光电二极管22,位于所述半导体衬底20内,且所述光电二极管22分立排列;沟槽隔离结构23,位于所述半导体衬底20内,用于隔离各所述光电二极管22;层间介质层,位于所述半导体衬底20表面,且所述层间介质层覆盖所述光电二极管22和所述沟槽隔离结构23;隔离结构,分立排列于所述层间介质层上,所述隔离结构包括相移层24a和金属层24b;滤光层25,位于所述隔离结构之间;微透镜26,位于所述滤光层25上。
图8至图12为本发明另一个实施例中背照式图像传感器的制造方法各步骤对应的结构示意图。
请参考图8,提供半导体衬底20,在所述半导体衬底20内形成分立的光电二极管22;在所述半导体衬底20内形成沟槽隔离结构23,所述沟槽隔离结构23为深沟槽隔离结构,位于光电二极管22之间,可以获得更好的隔离效果,避免在不同像素区域之间发生光生载流子扩散的问题。本实施例在所述半导体衬底20表面还形成层间介质层,所述层间介质层覆盖所述光电二极管22和所述沟槽隔离结构23。在半导体衬底20的另一表面上形成有金属互连层21,金属互连层21内形成有金属互连结构21a。
本实施例中,所述半导体衬底20可以为硅衬底,或者所述半导体衬底20的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟,所述半导体衬底20还可以为绝缘体上的硅衬底或绝缘体上的锗衬底,或者是生长有外延层的衬底。
本实施例中,所述光电二极管22为感光器件,将接收到的光信号转换为电信号。形成所述深沟槽隔离结构23的工艺如下:在所述半导体衬底20的表面形成光刻胶层(未图示);图形化光刻胶层,定义出深沟槽隔离图形;以图形化的光刻胶层为掩膜,沿深沟槽隔离图形刻蚀所述半导体衬底20,以得到深沟槽;去除所述光刻胶层,然后在所述半导体衬底20上形成绝缘材料层,且所述绝缘材料层填充满所述深沟槽;对绝缘材料层进行平坦化,至露出所述半导体衬底20,形成深沟槽隔离结构23。其中,所述绝缘材料层可以包括氧化硅或氮化硅。
本实施例中,所述层间介质层可以是氧化硅和氮化硅的叠层,即先于所述半导体衬底表面形成氧化硅层,然后再于氧化硅层表面形成氮化硅层;或者为单层结构的氧化硅或单层结构的氮化硅。形成所述层间介质层的工艺可以是化学气相沉积法。
请参考图9,在所述半导体衬底20上依次沉积相移材料240a、金属材料240b、介质材料240c和钝化材料240b。具体地,本实施例中,先在半导体衬底20上的层间介质层上采用化学气相沉积工艺沉积相移材料240a,再在所述相移材料240a上依次沉积金属材料240b、介质材料240c和钝化材料240b。
所述相移材料可以为MoSi、SiOxNy或MoSizOxNy等。以MoSi为例,采用化学气相沉积工艺沉积相移材料240a的反应气体包括含Mo的反应气体和含Si的反应气体,其中,含Mo的反应气体包括MoCl4、MoCl5或MoF6等,含Si的反应气体包括SiCl4或SiH4等,反应温度为700℃~1400℃。沉积的相移材料的厚度(也即后续形成的相移层的厚度)可以为50nm~400nm。
所述金属材料240b可以是钨或铝等。当所述金属材料240b为钨时,可以采用化学气相沉积工艺形成;当所述金属材料240b为铝时可以采用物理气相沉积工艺或溅射工艺形成。沉积的金属材料的厚度(也即后续形成的金属层的厚度)可以为20nm~700nm。
所述介质材料240c可以是Si3N4,可以采用化学气相沉积工艺形成。沉积的介质材料的厚度(也即后续形成的介质层的厚度)可以为50nm~500nm。
所述钝化材料240d可以是TEOS,可以采用化学气相沉积工艺形成。沉积的钝化材料的厚度(也即后续形成的钝化层的厚度)可以为50nm~500nm。
请参考图10,依次刻蚀所述钝化材料240d、介质材料240c、金属材料240b和相移材料240a,形成分立排列的隔离结构,所述隔离结构包括相移层24a、位于相移层24a上的金属层24b、位于金属层24b上的介质层24c和位于介质层24c上的钝化层24d,所述相移层24a宽于所述金属层24b、介质层24c和钝化层24d。所述隔离结构对应于所述沟槽隔离结构23。
具体地,本实施例中,先依次刻蚀所述钝化材料240d、介质材料240c和金属材料240b形成金属栅格,所述金属栅格包括钝化层24d、介质层24c和金属层24b,再刻蚀所述相移材料240a形成相移层24a。
刻蚀所述钝化材料240d、介质材料240c和金属材料240b形成金属栅格的具体工艺如下:在所述钝化材料240d的表面形成光刻胶层(未图示);图形化光刻胶层,定义出金属栅格图形,所述金属栅格图形的位置根据沟槽隔离结构的位置确定;以图形化的光刻胶层为掩膜,沿金属栅格图形依次刻蚀所述钝化材料240d、介质材料240c和金属材料240b至露出所述相移材料240a表面,形成金属栅格;去除所述光刻胶层。本实施例中,所采用的刻蚀工艺为干法刻蚀,刻蚀钝化材料240d所采用的气体可以包括Cl2或CCl4等,刻蚀介质材料240c所采用的气体可以包括Cl2或CCl4等,刻蚀金属材料240b所采用的气体可以包括Cl2、BCl3、CCl4或CxFy等。
刻蚀所述相移材料240a形成相移层24a的具体工艺如下:在所述金属栅格和相移材料240a的表面形成光刻胶层(未图示);图形化光刻胶层,定义出相移层图形,相移层图形的尺寸根据金属栅格图形的尺寸确定,以使后续形成的相移层的尺寸大于或略大于金属栅格的尺寸,相移层图形的位置根据沟槽隔离结构的位置确定;以图形化的光刻胶层为掩膜,沿相移层图形刻蚀所述相移材料240a至露出所述层间介质层表面,形成宽于或略宽于金属层24b的相移层24a;去除所述光刻胶层。本实施例中,刻蚀所述相移材料240a采用干法刻蚀工艺,刻蚀气体包括NF3、CCl4或HCl等。
本实施例中,还可以在所述金属栅格和相移层表面形成保护层,所述隔离结构还包括所述保护层,所述保护层覆盖所述相移层侧壁、金属层侧壁、介质层侧壁和钝化层侧壁以及所述钝化层顶部,所述保护层的材料可以是氮氧化硅或氧化硅等。
请参考图11,在所述隔离结构之间形成滤光层25。本实施例中,滤光层25的厚度可以与隔离结构(包括相移层24a、金属层24b、介质层24c和钝化层24d)的高度(厚度)相等,即所述隔离结构用于作为滤光层隔离。可以采用曝光、显影、刻蚀工艺在隔离结构之间形成滤光层25。滤光层25的材料可以为负性光阻材料,例如丙烯酸类聚合物。滤光层25可以包括选择性透过红光波长的红色滤光层、选择性透过绿光波长的绿色滤光层和选择性透过蓝光波长的蓝色滤光层,各滤光层由隔离结构隔开,分别对应半导体衬底20内的光电二极管22。
请参考图12,在滤光层25上形成微透镜26。各微透镜26分别对应覆盖滤光层25,微透镜26的宽度可以等于或略大于滤光层25的宽度。
本实施例中,在滤光层25上形成微透镜26可以包括:在所述滤光层25和隔离结构上依次形成透镜材料(例如透明树脂)层和光刻胶层(未图示);图形化所述光刻胶层,定义出微透镜图形;以图形化的光刻胶层为掩膜,沿微透镜图形刻蚀所述透镜材料层至露出所述隔离结构,形成间隔排列的微透镜26;去除光刻胶层;采用回流工艺,使微透镜26表面凸起。
本实施例的图像传感器包括:半导体衬底20;光电二极管22,位于所述半导体衬底20内,且所述光电二极管22分立排列;沟槽隔离结构23,位于所述半导体衬底20内,用于隔离各所述光电二极管22;层间介质层,位于所述半导体衬底20表面,且所述层间介质层覆盖所述光电二极管22和所述沟槽隔离结构23;隔离结构,分立排列于所述层间介质层上,所述隔离结构包括相移层24a、金属层24b、介质层24c和钝化层24d;滤光层25,位于所述隔离结构之间;微透镜26,位于所述滤光层25上。
请参考图13,本发明实施例中,所述隔离结构的相移层24a宽于金属栅格(例如包括金属层24b、介质层24c和钝化层24d),金属栅格边界处的光不是直接进入金属栅格下的半导体衬底(图中未示出),而是先进入金属栅格底部的相移层24a,由于相移层材料的180o相位差特性,改变了光线路径方向(如图中虚线方向改变为实线方向),有效减少了进入半导体衬底内相邻光电二极管的光,由此有效避免了光串扰。并且相移层材料具有透光率低的特性,如MoSi、SiOxNy或MoSizOxNy的透光率只有6%,有效阻挡了光线进入金属栅格底部的半导体衬底内。
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 (10)

1.一种隔离结构,分立排列在半导体衬底上,其特征在于,包括:
位于所述半导体衬底上的相移层;
位于所述相移层上的金属栅格,所述金属栅格包括位于所述相移层上的金属层,所述相移层宽于所述金属栅格。
2.如权利要求1所述的隔离结构,其特征在于,所述金属栅格还包括位于所述金属层上的介质层和位于所述介质层上的钝化层。
3.如权利要求1所述的隔离结构,其特征在于,所述相移层的材料为MoSi、SiOxNy或MoSizOxNy
4.一种图像传感器,其特征在于,包括:
半导体衬底,所述半导体衬底内形成有分立的光电二极管和沟槽隔离结构,所述光电二极管位于所述沟槽隔离结构之间;
权利要求1至3任一项所述的隔离结构,所述隔离结构对应于所述沟槽隔离结构;
滤光层,位于所述隔离结构之间。
5.如权利要求4所述的图像传感器,其特征在于,还包括:微透镜,位于所述滤光层上。
6.一种隔离结构的形成方法,其特征在于,包括:
提供半导体衬底;
在所述半导体衬底上沉积相移材料;
在所述相移材料上沉积金属材料;
依次刻蚀所述金属材料和相移材料,形成分立排列的隔离结构,所述隔离结构包括相移层和位于相移层上的金属层,所述相移层宽于所述金属层。
7.如权利要求6所述的隔离结构的形成方法,其特征在于,沉积相移材料采用化学气相沉积工艺,所述相移材料为MoSi,反应气体包括含Mo的反应气体和含Si的反应气体,其中,含Mo的反应气体包括MoCl4、MoCl5或MoF6,含Si的反应气体包括SiCl4或SiH4,反应温度为700℃~1400℃。
8.如权利要求6所述的隔离结构的形成方法,其特征在于,在依次刻蚀所述金属材料和相移材料前,还包括:在所述金属材料上依次沉积介质材料和钝化材料;依次刻蚀所述钝化材料和介质材料,形成钝化层和介质层。
9.如权利要求6至8任一项所述的隔离结构的形成方法,刻蚀所述相移材料采用干法刻蚀工艺,刻蚀气体包括NF3、CCl4或HCl。
10.一种图像传感器的制造方法,其特征在于,包括:
权利要求7至9任一项所述的隔离结构的形成方法,所述半导体衬底内形成有分立的光电二极管和沟槽隔离结构,所述光电二极管位于所述沟槽隔离结构之间,所述隔离结构对应于所述沟槽隔离结构;
在所述隔离结构之间形成滤光层。
CN201910145468.2A 2019-02-27 2019-02-27 隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法 Active CN110010634B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910145468.2A CN110010634B (zh) 2019-02-27 2019-02-27 隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910145468.2A CN110010634B (zh) 2019-02-27 2019-02-27 隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110010634A true CN110010634A (zh) 2019-07-12
CN110010634B CN110010634B (zh) 2021-07-06

Family

ID=67166102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910145468.2A Active CN110010634B (zh) 2019-02-27 2019-02-27 隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110010634B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115132771A (zh) * 2022-09-01 2022-09-30 合肥晶合集成电路股份有限公司 图像传感器及其制作方法
CN115911075A (zh) * 2023-03-10 2023-04-04 合肥晶合集成电路股份有限公司 一种cmos图像传感器及其制备方法
TWI802100B (zh) * 2020-11-26 2023-05-11 大陸商武漢新芯集成電路製造有限公司 背照式影像感應器基板及背照式影像感應器的製造方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1656423A (zh) * 2002-05-29 2005-08-17 因芬尼昂技术股份公司 以光微影结构化半导体基板的光罩的制造方法
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
US20140313379A1 (en) * 2013-04-19 2014-10-23 Aptina Imaging Corporation Imaging systems with crosstalk reduction structures
JP2014207273A (ja) * 2013-04-11 2014-10-30 シャープ株式会社 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法
US20140339615A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 ViaEra Technologies Company Limited Bsi cmos image sensor
US20150130002A1 (en) * 2013-11-14 2015-05-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor and method for manufacturing thereof
CN105990384A (zh) * 2015-03-20 2016-10-05 台湾积体电路制造股份有限公司 减少背照式图像传感器中的串扰的复合栅格结构
US20160358970A1 (en) * 2013-11-29 2016-12-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Image sensor with reduced optical path
CN106531752A (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 台湾积体电路制造股份有限公司 具有串扰改进的cmos图像传感器结构
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
CN108074942A (zh) * 2016-11-17 2018-05-25 采钰科技股份有限公司 光学感测器
CN108470740A (zh) * 2018-03-06 2018-08-31 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN108666331A (zh) * 2018-04-11 2018-10-16 德淮半导体有限公司 金属栅格的形成方法、图像传感器及其形成方法
CN108807443A (zh) * 2018-07-16 2018-11-13 昆山晔芯电子科技有限公司 一种具有嵌入式彩色滤色片阵列的图像传感器
CN108831900A (zh) * 2018-06-15 2018-11-16 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制造方法以及成像装置

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1656423A (zh) * 2002-05-29 2005-08-17 因芬尼昂技术股份公司 以光微影结构化半导体基板的光罩的制造方法
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
JP2014207273A (ja) * 2013-04-11 2014-10-30 シャープ株式会社 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法
US20140313379A1 (en) * 2013-04-19 2014-10-23 Aptina Imaging Corporation Imaging systems with crosstalk reduction structures
US20140339615A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 ViaEra Technologies Company Limited Bsi cmos image sensor
US20150130002A1 (en) * 2013-11-14 2015-05-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor and method for manufacturing thereof
US20160358970A1 (en) * 2013-11-29 2016-12-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Image sensor with reduced optical path
CN105990384A (zh) * 2015-03-20 2016-10-05 台湾积体电路制造股份有限公司 减少背照式图像传感器中的串扰的复合栅格结构
CN106531752A (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 台湾积体电路制造股份有限公司 具有串扰改进的cmos图像传感器结构
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
CN108074942A (zh) * 2016-11-17 2018-05-25 采钰科技股份有限公司 光学感测器
CN108470740A (zh) * 2018-03-06 2018-08-31 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN108666331A (zh) * 2018-04-11 2018-10-16 德淮半导体有限公司 金属栅格的形成方法、图像传感器及其形成方法
CN108831900A (zh) * 2018-06-15 2018-11-16 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制造方法以及成像装置
CN108807443A (zh) * 2018-07-16 2018-11-13 昆山晔芯电子科技有限公司 一种具有嵌入式彩色滤色片阵列的图像传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APTINA IMAGING CORPORATION公司供稿: "未来展望——FSI和BSI图像传感器技术", 《世界电子元器件》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI802100B (zh) * 2020-11-26 2023-05-11 大陸商武漢新芯集成電路製造有限公司 背照式影像感應器基板及背照式影像感應器的製造方法
CN115132771A (zh) * 2022-09-01 2022-09-30 合肥晶合集成电路股份有限公司 图像传感器及其制作方法
CN115911075A (zh) * 2023-03-10 2023-04-04 合肥晶合集成电路股份有限公司 一种cmos图像传感器及其制备方法
CN115911075B (zh) * 2023-03-10 2023-06-02 合肥晶合集成电路股份有限公司 一种cmos图像传感器及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110010634B (zh) 2021-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI520319B (zh) 半導體裝置及其製造方法
TWI295850B (en) Image sensor and pixel having an anti-reflective coating over the photodiode
TWI399849B (zh) 固態成像裝置,製造固態成像裝置之方法,及電子設備
KR102051634B1 (ko) 배면 조명 이미지 센서 및 그 제조 방법
TWI497704B (zh) 後側照光影像感測器及其製造方法
CN108666331A (zh) 金属栅格的形成方法、图像传感器及其形成方法
US20060273355A1 (en) CMOS image sensor and method for manufacturing the same
CN110010634A (zh) 隔离结构及其形成方法,图像传感器及其制造方法
US20110316002A1 (en) Cmos image sensor
TWI532159B (zh) 影像感測器裝置與其形成方法與影像感測器陣列元件
TWI540711B (zh) 背照式影像感測裝置與其形成方法及背照式影像感測元件
CN108091665A (zh) 图像传感器及其形成方法
TW201727269A (zh) 影像感測器裝置及方法
CN103493202A (zh) 固体摄像装置及其制造方法
CN109192742A (zh) 背照式图像传感器及其形成方法
CN108470740A (zh) 图像传感器及其形成方法
US20220020797A1 (en) Image sensor
KR20200084719A (ko) 이미지 센서 및 이의 제조 방법
CN108933152A (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
KR20190006764A (ko) 후면 조사형 이미지 센서 및 그 제조 방법
CN108878464A (zh) 图像传感器及其形成方法
CN108428711A (zh) 图像传感器及其形成方法
CN103390625B (zh) 用于bsi图像传感器的背面结构和方法
CN109585481B (zh) 图像传感器结构及其制备方法

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

Effective date of registration: 20221228

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.

TR01 Transfer of patent right