CN110416238A - 图像传感器及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种图像传感器及其形成方法，所述形成方法包括：提供第一衬底，所述第一衬底具有的第一面；在所述第一衬底第一面形成抗反射层，并且在垂直于所述第一面的方向上，所述抗反射层的厚度为预设厚度；形成贯穿所述抗反射层和所述第一衬底的通孔；在所述通孔内形成第一导电层，所述抗反射层表面暴露出所述第一导电层表面；在形成所述第一导电层后，在所述抗反射层表面形成栅格层。所述形成方法能够节省制造图像传感器的时间和成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
背景技术
图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置，通常大规模商用的图像传感器芯片包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器芯片两大类。CMOS图像传感器和传统的CCD传感器相比，具有低功耗，低成本和与CMOS工艺兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用。CMOS图像传感器的像素单元是图像传感器实现感光的核心器件。最常用的像素单元为包含一个光电二极管和多个晶体管的有源像素结构。这些器件中光电二极管是感光单元，实现对光线的收集和光电转换，其它的MOS晶体管是控制单元，主要实现对光电二极管的选中，复位，信号放大和读出的控制。
背照式图像传感器能够从其背面接收辐射。不同于前照式图像传感器，在背照式图像传感器中，布线等可能影响辐射接收的部件基本位于衬底的正面，而光线从衬底的背面入射进入。这样，能够使入射光入射到光电二极管中，而不会被布线遮挡，从而提高了入射光量，能够显著提高光照条件下的拍摄效果。
然而，现有的图像传感器的需要降低制造时间和制造成本，并且需要提高现有的图像传感器的可靠性。
发明内容
本发明解决的技术问题是降低制造图像传感器的时间和成本并且提高图像传感器的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供第一衬底，所述第一衬底具有第一面；在所述第一衬底第一面形成抗反射层，并且在垂直于所述第一面的方向上，所述抗反射层的厚度为预设厚度；形成贯穿所述抗反射层和所述第一衬底的通孔；在所述通孔内形成第一导电层，所述抗反射层表面暴露出所述第一导电层表面；在形成所述第一导电层后，在所述抗反射层表面形成栅格层。
可选的，所述预设厚度的范围是60纳米～120纳米。
可选的，形成所述第一导电层的方法包括：在所述通孔内和所述抗反射层表面形成第一导电材料层；平坦化所述第一导电材料层，直至暴露出所述抗反射层表面为止。
可选的，所述第一导电层的材料包括：钨、镍、铬、钛、钽和铝中的一种或多种组合。
可选的，所述第一衬底包括光电区以及包围所述光电区的隔离区；所述图像传感器的形成方法还包括：在形成所述抗反射层前，在所述光电区的第一衬底内形成光电掺杂区；在所述隔离区的第一衬底内形成第一沟槽，所述第一面暴露出所述第一沟槽。
可选的，还包括：在形成所述抗反射层前，在所述第一沟槽内形成第一隔离结构。
可选的，形成所述抗反射层的方法包括：在所述第一衬底第一面形成初始抗反射层；减薄所述初始抗反射层以形成所述抗反射层。
可选的，所述初始抗反射层还填充满所述第一沟槽，在所述第一沟槽内形成第一隔离结构。
可选的，还包括：在形成所述栅格层的同时，在所述抗反射层表面暴露出的所述第一导电层表面形成第二导电层。
可选的，形成所述栅格层和所述第二导电层的方法包括：在所述抗反射层表面暴露出的所述第一导电层表面及所述抗反射层表面形成栅格材料层；在所述隔离区的栅格材料层表面形成第一图形化层；以所述第一图形化层为掩膜，刻蚀所述栅格材料层直至暴露出所述抗反射层。
可选的，所述第二导层的材料包括：钨、镍、铬、钛、钽和铝中的一种或多种组合。
可选的，所述第一导电层和所述第二导电层的材料相同。
可选的，所述第一衬底还包括第一区和第二区，所述光电区和隔离区位于所述第一区，所述通孔位于所述第二区。
相应的，本发明还提供一种采用上述任意一种方法所形成的图像传感器。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
在本发明技术方案提供的图像传感器的形成方法中，由于所述抗反射层具有合适的预设厚度，因此所述抗反射层能够减少光线反射且同时避免进入所述第一衬底的光线被过厚的抗反射层遮挡，从而提高了图像传感器的成像质量；不仅如此，由于在形成所述第一导电层前形成了所述具有预设厚度的抗反射层，因此无需形成保护所述第一导电层的保护层，从而减少了制造所述图像传感器的工艺步骤与成本。另一方面，由于形成了表面平整的抗反射层，当使用各向异性的刻蚀工艺刻蚀所述栅格层的材料以形成所述栅格层时，减小了所述栅格层的材料在所述抗反射层表面残留的可能性，减少了由于残留的栅格层材料形成的污染，提高了图像传感器的可靠性。
进一步，由于在形成所述抗反射层前，在所述第一沟槽内形成了所述第一隔离结构，因此无需同时为形成所述第一隔离结构和所述抗反射层提供材料，在形成所述抗反射层时，能够直接控制提供的抗反射层材料的厚度，使所述抗反射层材料的厚度达到预设厚度，以简单的方法使所述抗反射层具有预设厚度。
进一步，由于先形成较厚的初始抗反射层，然后对所述初始抗反射层减薄，因此能够使所述抗反射层厚度的尺寸精度更高，进而提高了图像传感器的成像效果。
进一步，由于在形成所述初始抗反射层时以相同材料填充所述第一沟槽，因此在一个工艺步骤内，同时为形成所述抗反射层和形成所述第一隔离结构提供了材料，减少了制造所述图像传感器的工艺步骤。
进一步，由于能够同时形成栅格层和第二导电层，因此，所述第二导电层能够保护所述第一导电层，使所述第一导电层不受形成所述栅格层的工艺的损坏，进而提高了所述图像传感器的可靠性。不仅如此，由于在形成所述栅格层时，所述第二导电层能够保护所述第一导电层，因此，无需形成单独保护所述第一导电层的保护层，进而减少了制造所述图像传感器的工艺步骤与成本。不仅如此，由于能够同时形成栅格层和第二导电层，因此减少单独形成所述第二导电层的工艺步骤，进而减少了制造所述图像传感器的工艺步骤。
进一步，由于在形成所述栅格层和所述第二导电层时，仅需一个图形化层，因此减少了用于单独形成所述第二导电层或单独形成所述栅格层的图形化层，进而减少了制造所述图像传感器的工艺步骤和成本。不仅如此，由于所述栅格材料层同时为所述栅格层和所述第二导电层提供材料，因此避免了形成所述栅格层的材料残留对所述第二导电层形成污染，进而提高了所述图像传感器的可靠性。
进一步，由于所述第一导电层和所述第二导电层的材料相同，因此所述第一导电层与所述第二导电层的导电性能相同，因此能够提高所述第一导电插塞的导电性能的稳定性，进而提高了所述图像传感器的可靠性。
进一步，由于所述通孔位于所述第二区，即所述第一导电层位于所述第二区，而所述光电区和所述隔离区位于所述第一区，因此所述光电掺杂区和所述第一导电层能够被后续形成的第一隔离结构隔离，进而减少了所述第一导电层对所述光电掺杂区的电串扰，提高了图像传感器的成像效果。
附图说明
图1至图6是一种图像传感器的形成过程实施例的剖面结构示意图；
图7至图13是本发明实施例图像传感器的形成过程的剖面结构示意图；
图14至图16是本发明另一实施例图像传感器的形成过程的剖面结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，，现有的图像传感器的需要降低制造时间和制造成本，并且需要提高现有的图像传感器的可靠性。
图1至图6是一种图像传感器的形成过程实施例的剖面结构示意图。
请参考图1，提供衬底100，所述衬底100具有相对的第一面101和第二面102，所述衬底100包括区域X和区域Y，所述区域Y的衬底100中具有若干光电掺杂区103以及围绕所述光电掺杂区103的沟槽104。
请参考图2，填充所述沟槽104形成隔离结构(未图示)；在形成所述隔离结构的同时，在所述第一面101表面形成初始抗反射层110。
请参考图3，在所述区域X形成贯穿所述衬底100和所述初始抗反射层110的导电插塞130，所述第一面101暴露出所述导电插塞130顶面。
请参考图4，在所述初始抗反射层110表面形成保护材料层(未图示)；在所述保护材料层表面形成第一光刻图形层140；以所述第一光刻图形层140为掩膜刻蚀所述保护材料层直至暴露所述初始抗反射层110表面，形成保护层120，所述保护层120用于保护导电插塞130；在形成所述保护层120后，继续以所述第一光刻图形层140为掩膜刻蚀所述初始抗反射层110，直至形成抗反射层111，所述抗反射层111具有侧壁112，并且在垂直于所述第一面101的方向上，所述区域Y的抗反射层111具有预设厚度。
请参考图5，在形成所述保护层120后，去除所述第一光刻图形层140(如图4所示)；在去除所述光刻图形层140后，在所述保护层120顶面、所述保护层120侧壁表面、所述抗反射层111表面沉积栅格材料层160；在所述区域Y的栅格材料层160表面形成第二光刻图形层150。
请参考图6，采用各向异性的刻蚀工艺，以所述第二光刻图形层150(如图5所示)为掩膜刻蚀所述栅格材料层160，直至暴露出所述区域Y的抗反射层111表面以形成栅格层161，所述栅格层161在所述第一面的投影与所述隔离结构在所述第一面的投影重合；在形成所述栅格层161后，去除所述第二光刻图形层150。
在上述形成方法中，在为形成初始抗反射层110提供材料的同时，填充所述沟槽104以形成所述隔离结构，能够减少制造图像传感器的工艺步骤；并且由于形成了保护层120，因此，能够避免所述导电插塞130受到后续形成所述栅格层161的沉积及刻蚀工艺造成的损害。
然而，为了在形成初始抗反射层110提供材料的同时填充所述沟槽104，会使所述初始抗反射层110具有较大的厚度，后续需要减薄区域Y中初始抗反射层110的厚度以形成抗反射层111，并使区域Y中的抗反射层111能达到预设厚度，因此所述抗反射层111具有侧壁112，同时，由于后续采用各向异性的刻蚀工艺刻蚀所述栅格材料层160，导致栅格材料层160容易残留在所述抗反射层111的侧壁上，进而成为污染源污染图像传感器，降低了图像传感器的可靠性。不仅如此，由于需要形成所述保护层120，同时由于后续采用各向异性的刻蚀工艺刻蚀所述栅格材料层160，导致栅格材料层160容易残留在所述保护层120的侧壁上，进而成为污染源污染图像传感器，降低了图像传感器的可靠性。不仅如此，由于需要形成所述保护层120，因此增加了制造图像传感器的工艺步骤和成本。不仅如此，由于需要形成第一光刻图形层140以形成所述保护层120和所述抗反射层111，因此增加了制造图像传感器的工艺步骤和成本。
为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种图像传感器及其形成方法，通过在形成第一导电层和栅格层前，形成具有预设厚度的抗反射层，减少制造图像传感器的时间和制造，并且提高图像传感器的可靠性。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图7至图13是本发明实施例的图像传感器形成过程的剖面结构示意图。
请参考图7，提供第一衬底200，所述第一衬底200具有的相对的第一面201和第二面202，所述第一衬底200还包括第一区I和第二区II。
在本实施例中，所述第一衬底200为硅衬底。
在另一实施例中，所述第一衬底200为半导体衬底，所述半导体衬底的材料包括碳化硅、硅锗、Ⅲ-Ⅴ族元素构成的多元半导体材料、绝缘体上硅(SOI)或者绝缘体上锗。其中，Ⅲ-Ⅴ族元素构成的多元半导体材料包括InP、GaAs、GaP、InAs、InSb、InGaAs或者InGaAsP。
在本实施例中，所述第一衬底200还包括光电区(未图示)以及包围所述光电区的隔离区(未图示)，所述光电区和隔离区位于所述第一区I。
所述第一衬底200内具有阱区(未图示)，所述阱区内具有第一掺杂离子。
在所述光电区的第一衬底200内形成光电掺杂区203，所述光电掺杂区203内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反，因此，构成光电二极管，从而能够将入射光中的光子转化为电子。
在本实施例中，所述第一掺杂离子为P型离子，所述第二掺杂离子为N型离子。在其他实施例中，所述第一掺杂离子为N型离子，所述第二掺杂离子为P型离子。P型离子包括硼离子，所述N型离子包括磷离子或者砷离子。
在本实施例中，所述光电掺杂区203的形成工艺包括：离子注入工艺。
在本实施例中，所述隔离区的第一衬底200内还具有第二隔离结构204，所述第二面202暴露出所述第二隔离结构204表面。
所述第二隔离结构204用于防止相邻光电掺杂区203之间的电串扰。
在本实施例中，所述第二隔离结构204的材料是介电材料，所述第二隔离结构204的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化钽和氧化铝中的一种或多种组合。
请参考图8，在所述隔离区的第一衬底200内形成第一沟槽205，所述第一面201暴露出所述第一沟槽205。
在本实施例中，在垂直于所述第一面201的方向上，所述第一沟槽205的深度大于所述第二隔离结构204的深度。
在本实施例中，所述第一沟槽205在所述第二面202的投影与所述第二隔离结构204表面完全重合。
在另一实施例中，第一沟槽在第二面的投影与第二隔离结构表面部分重合。
请参考图9，在所述第一衬底200第一面201形成初始抗反射层(未图示)，所述初始抗反射层还填充满所述第一沟槽205(如图8所示)，在所述第一沟槽205内形成第一隔离结构207。
所述第一隔离结构207用于防止相邻光电掺杂区203之间的电串扰。
由于在形成所述初始抗反射层时以相同材料填充所述第一沟槽，因此在一个工艺步骤内，同时为形成所述第一隔离结构207及后续形成的抗反射层提供了材料，减少了制造所述图像传感器的工艺步骤。
在本实施例中，为了使所述初始抗反射层填充满所述第一沟槽205，在垂直于所述第一面201的方向上，所述初始抗反射层自所述初始抗反射层表面至所述第一面201具有较厚的厚度。
在本实施例中，形成初始抗反射层的方法是沉积工艺，所述沉积工艺是原子层沉积工艺(ALD)。
在另一实施例中，形成初始抗反射层的沉积工艺是可流动性化学气相沉积工艺(FCVD)。
在本实施例中，所述初始抗反射层的材料是介电材料，所述初始抗反射层的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化钽和氧化铝中的多种组合。
在本实施例中，所述初始抗反射层的折射率小于所述第一衬底200的折射率。
请继续参考图9，减薄所述初始抗反射层以形成抗反射层206，在垂直于所述第一面201的方向上，所述抗反射层206的厚度为预设厚度D1。
由于先形成较厚的初始抗反射层，然后对所述初始抗反射层减薄以形成所述抗反射层206，因此能够使预设厚度D1的尺寸精度更高，进而提高了图像传感器的成像效果。不仅如此，由于形成了表面平整的抗反射层206，当后续使用各向异性的刻蚀工艺刻蚀栅格层的材料以形成栅格层时，减小了所述栅格层的材料在所述抗反射层表面残留的可能性，进而降低了由于残留的栅格层材料形成污染的可能性，提高了图像传感器的可靠性。不仅如此，由于形成了表面平整的抗反射层206，因此后续在形成材料是光刻胶的第一图形化层过程中，光刻胶能更容易流动且形成厚度更小的第一图形化层材料层，进而能使用曝光光源波长更短的光刻机对所述第一图形化层材料曝光，得到图形精度更高的第一图形化层，提高了以所述第一图形化层为掩膜刻蚀形成的栅格层的图形精度，进而提高了所述图像传感器的成像性能。
所述抗反射层206用于减少入射光的反射，在垂直于所述第一面201的方向上，所述抗反射层206的厚度太薄会降低抗反射的效果，所述抗反射层206的厚度太厚则会遮挡住入射光并且浪费材料。
在本实施例中，所述预设厚度D1的范围是60纳米～120纳米。
由于所述抗反射层206具有合适的预设厚度D1，因此所述抗反射层206能够减少入射光反射，同时避免进入所述第一衬底200的入射光被遮挡，进而提高了图像传感器的成像质量。
在本实施例中，减薄所述初始抗反射层的工艺是平坦化工艺，所述平坦化工艺包括化学机械研磨工艺(CMP)。
在另一实施例中，减薄所述初始抗反射层的工艺是回刻蚀工艺，所述回刻蚀工艺包括干法刻蚀或湿法刻蚀。
在本实施例中，在提供所述第一衬底200后，在所述第一衬底200第二面202形成第一互连层220，所述第一互连层220用于将光电掺杂区203的信息进行处理和传输，所述第一互连层220包括第一电路221。
在另一实施例中，不形成所述第一互连层。
请参考图10，在所述第二区II形成贯穿所述抗反射层206和所述第一衬底200的通孔209。
由于所述通孔位209位于所述第二区II，因此后续在所述通孔209内形成的导电插塞也位于所述第二区II，进而所述光电掺杂区203和所述导电插塞能够被位于隔离区的所述第一隔离结构207和所述第二隔离结构204隔离，减少了所述导电插塞对所述光电掺杂区203的电串扰，提高了图像传感器的成像效果。
在本实施例中，所述通孔209还贯穿所述第一互连层220。
在另一实施例中，形成图像传感器的方法还包括：提供第二衬底；在所述第二衬底上形成第二互连层，所述第二互连层内具有第二电路；在形成所述通孔前，将所述第二互连层与所述第一互连层键合；所述通孔还延伸至所述第二互连层内，并将后续在所述通孔内形成的导电插塞与所述第二电路电连接。
在本实施例中，形成所述通孔209的方法包括：在所述抗反射层206表面形成第二图形化层260，所述第二图形化层260暴露出所述第二区II的部分抗反射层206表面；以所述第二图形化层260为掩膜，刻蚀所述抗反射层206、所述第一衬底200和所述第一互连层220，直至贯穿所述抗反射层206、所述第一衬底200和所述第一互连层220；在形成所述通孔209后，去除所述第二图形化层260。
在本实施例中，所述第二图形化层260的材料包括光刻胶。
在另一实施例中，所述第二图形化层260的材料包括氮化硅。
在本实施例中，去除所述第二图形化层260的方法为灰化工艺。
请参考图11，在所述通孔209内形成第一导电层230，所述抗反射层206表面暴露出所述第一导电层230表面。
由于在形成第一导电层230前形成了所述具有预设厚度D1的抗反射层206，因此无需形成保护所述第一导电层230的保护层，进而减少了制造所述图像传感器的工艺步骤与成本。
在本实施例中，形成图像传感器的方法还包括：在形成所述第一导电层230前，在所述通孔209内的第一衬底200侧壁形成电介质层，所述电介质层用于隔绝所述第一导电层230与所述第一衬底200间的电流。
形成所述第一导电层的方法包括：在所述通孔209内和所述抗反射层206表面形成第一导电材料层(未图示)；平坦化所述第一导电材料层，直至暴露出所述抗反射层206表面为止。
在本实施例中，所述形成第一导电材料层的工艺是金属有机化学气相淀积工艺。
在其他实施例中，所述形成第一导电材料层的工艺包括：物理气相淀积工艺或电镀工艺。
在本实施例中，平坦化所述第一导电材料层的工艺包括化学机械研磨工艺(CMP)。
在本实施例中，所述第一导电层230的表面低于所述抗反射层206的表面，以在所述通孔209内形成凹槽231，所述凹槽231为后续形成第二导电层提供空间。
形成所述第一导电材料层时，为了填充所述通孔209，形成的所述第一导电材料层表面与所述通孔209对应的位置容易产生凹槽，为使形成于所述通孔209内的导电插塞表面与所述抗反射层206表面齐平，需要提供更多第一导电层材料形成第一导电材料层，以使所述第一导电材料层表面的最低点高于所述抗反射层206表面，因此造成抗反射层206表面的第一导电材料层浪费。在本实施例中，由于所述第一导电层230的表面低于所述抗反射层206的表面，因此无需使所述第一导电材料层表面的最低点高于所述抗反射层206表面，能够减少提供的第一导电层材料，进而能够减少制造所述图像传感器的材料成本。
在另一实施例中，所述第一导电层的表面与所述抗反射层的表面齐平，以所述第一导电层构成导电插塞。
由于所述第一导电层的表面与所述抗反射层的表面齐平，因此后续无需形成第二导电层以使通孔内的导电插塞表面与所述抗反射层表面齐平，进而能够单独以第一导电层构成导电插塞，减少了制造所述图像传感器的工艺步骤。
在本实施例中，所述第一导电层230的材料包括钨。
在另一实施例中，所述第一导电层230的材料包括镍、铬、钛、钽和铝中的一种或多种组合。
请参考图12，在所述抗反射层206表面暴露出的所述第一导电层230表面及所述抗反射层206表面形成栅格材料层240。
在本实施例中，所述栅格材料层240为后续形成第二导电层和栅格层提供材料。
由于所述栅格材料层240同时为后续形成第二导电层和栅格层提供材料，即所述栅格层和所述第二导电层的材料相同，因此，避免了所述栅格层的材料残留对所述第二导电层形成污染，进而提高了所述图像传感器的可靠性。
在本实施例中，所述栅格材料层240的材料包括钨。
在另一实施例中，所述栅格材料层240的材料包括镍、铬、钛、钽和铝中的一种或多种组合。
请继续参考图12，在所述隔离区的栅格材料层240表面形成第一图形化层250。
所述第一图形化层250为后续形成栅格层提供掩膜。
由于后续能够以一个图形化层(第一图形化层250)同时形成栅格层和第二导电层，因此减少了用于单独形成所述第二导电层或单独形成所述栅格层的图形化层，进而减少了制造所述图像传感器的工艺步骤和成本。
在本实施例中，所述第一图形化层250的材料包括光刻胶。
在另一实施例中，所述第一图形化层250的材料包括氮化硅。
在图12的基础上，请参考图13，在形成所述第一导电层230后，在所述抗反射层206表面形成栅格层241。
形成栅格层241的方法包括：以所述第一图形化层250为掩膜，刻蚀所述栅格材料层240直至暴露出所述抗反射层206表面。
在本实施例中，刻蚀所述栅格材料层240的工艺是干法刻蚀工艺。
在另一实施例中，刻蚀所述栅格材料层240的工艺是湿法刻蚀工艺。
在本实施例中，所述栅格层241在所述第二面202(如图9所示)的投影与所述第一隔离结构207在所述第二面202的投影完全重合。
在另一实施例中，所述栅格层在所述第二面的投影与所述第一隔离结构在所述第二面的投影部分重合。
请继续参考图13，在形成所述栅格层241的同时，在所述抗反射层206表面暴露出的所述第一导电层230表面形成第二导电层242。
在本实施例中，所述第一导电层230与所述第二导电层242共同构成导电插塞231，所述导电插塞231与所述第一电路221电连接。
由于能够同时形成所述栅格层241和所述第二导电层242，因此，所述第二导电层242能够保护所述第一导电层230，使所述第一导电层230不受形成所述栅格层241的工艺的损坏，进而提高了所述图像传感器的可靠性。不仅如此，由于在形成所述栅格层241时，所述第二导电层242能够保护所述第一导电层230，因此，无需形成单独保护所述第一导电层230的保护层，进而减少了制造所述图像传感器的工艺步骤与成本。不仅如此，由于能够同时形成所述栅格层241和所述第二导电层242，因此减少单独形成所述第二导电层242的工艺步骤，进而减少了制造所述图像传感器的工艺步骤。不仅如此，由于所述第一导电层230和所述第二导电层242共同构成导电插塞231，因此所述第二导电层242在保护所述第一导电层230的同时，还能够作为所述图像传感器元件的一部分，进而减少了制造所述图像传感器的工艺步骤。
在本实施例中，所述第二导电层242的材料与所述第一导电层230的材料相同。
由于所述第二导电层242的材料与所述第一导电层230的材料相同，所述第一导电层230与所述第二导电层242的导电性能相同，因此能够提高所述导电插塞231的导电性能的稳定性，进而提高了所述图像传感器的可靠性。
在本实施例中，所述图像传感器的形成方法还包括：在形成所述栅格层241后，去除所述第一图形化层250。去除所述第一图形化层250的工艺为灰化工艺。
在本实施例中，所述图像传感器的形成方法还包括：在所述栅格层241的凹槽内形成滤光层(未图示)；形成滤光层后，在所述滤光层表面形成透镜层(未图示)。
所述滤光层的材料包括掺杂有颜料的有机材料。所述掺杂有颜料的有机材料，可以根据掺杂颜料的不同，选择可以通过的有色光。
自然光为多个颜色光的集合而成的白光，自然光经过有色滤光层后，仅部分特定波长的有色光可以通过，从而产生特定的有色光。
所述透镜层用于改变光路，使得光线沿特定的光路进入所述光电区的光电掺杂区203。
相应的，本发明实施例还提供一种采用上述方法所形成的图像传感器，请参考图13，包括：第一衬底200，所述第一衬底200具有的相对的第一面201(如图7所示)和第二面202(如图7所示)；位于所述第一面201上的抗反射层206，并且在垂直于所述第一面201的方向上，所述抗反射层206的厚度为预设厚度D1(如图15所示)；贯穿所述抗反射层206和所述第一衬底200的导电插塞231，所述导电插塞231包括第一导电层230，所述抗反射层206表面暴露出所述导电插塞231表面；位于所述抗反射层206表面的栅格层241。
在本实施例中，所述第一衬底200还包括第一区I和第二区II，所述第一区I的第一衬底200还包括光电区和隔离区。
在本实施例中，所述第一衬底200内具有阱区(未图示)，所述阱区内具有第一掺杂离子。所述光电区的第一衬底200内具有光电掺杂区203，所述光电掺杂区203内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反，因此，构成光电二极管，从而能够将入射光中的光子转化为电子。
在本实施例中，所述导电插塞231位于所述第二区II，所述栅格层241位于所述隔离区的抗反射层206表面。
在本实施例中，所述导电插塞231还包括：位于所述第一导电层230上的第二导电层242。
在本实施例中，所述图像传感器还包括：位于所述第一衬底200与所述导电插塞间231的电介质层，所述电介质层用于隔绝所述导电插塞231与所述第一衬底200间的电流。
在本实施例中，所述图像传感器还包括：位于隔离区的第一衬底200内的第一隔离结构207。
在本实施例中，所述第一隔离结构207与所述抗反射层206的材料相同。
图14至图16是本发明另一实施例的图像传感器形成过程的剖面结构示意图。本实施例和图7至图13所示实施例的区别在于分别形成第一隔离结构与抗反射层，因此本实施例在图7至图13所示实施例的基础上继续对图像传感器的形成方法进行说明。
在图8的基础上，请参考图14，在所述第一沟槽205内形成第一隔离结构261，所述第一面201暴露出所述第一隔离结构261表面。
形成所述第一隔离结构261的方法包括：在所述第一沟槽205内和所述第一面201上沉积第一隔离结构材料层(未图示)，所述第一隔离结构材料层填充满所述第一沟槽205；去除所述第一沟槽205内之外的所述第一隔离结构材料层以形成所述第一隔离结构261。
在本实施例中，去除所述第一沟槽205内之外的所述第一隔离结构材料层的方法是平坦化所述第一隔离结构材料层直至暴露出所述第一面201。
在另一实施例中，去除所述第一沟槽205内之外的所述第一隔离结构材料层的方法是回刻蚀所述第一隔离结构材料层直至暴露出所述第一面201。
在本实施例中，在提供所述第一衬底200后，在所述第一衬底200第二面202形成第一互连层220，所述第一互连层220与图7至图13所示实施例一致，在此不再赘述。
请参考图15，在形成所述第一隔离结构261后，在所述第一面201表面和所述第一隔离结构261表面形成抗反射层262，并且在垂直于所述第一面201的方向上，所述抗反射层262的厚度为预设厚度E1。
在本实施例中，形成所述抗反射层262的工艺包括沉积工艺或旋涂工艺。
由于在形成所述抗反射层262前，在所述第一沟槽205内形成了所述第一隔离结构261，因此无需同时为形成所述第一隔离结构261和所述抗反射层262提供材料，在形成所述抗反射层262时，能够直接控制提供的抗反射层262材料的厚度，使所述抗反射层262材料的厚度达到预设厚度E1，以简单的方法使所述抗反射层262具有预设厚度E1。
在本实施例中，所述预设厚度E1的范围是60纳米～120纳米。
请参考图16，在所述隔离区的抗反射层262表面形成栅格层241；在所述第二区II形成导电插塞231，形成所述导电插塞231和所述栅格层241的方法与图7至图14所示实施例相同，在此不再作赘述。
相应的，本发明实施例还提供一种采用上述方法所形成的图像传感器，请参考图16，包括：第一衬底200，所述第一衬底200具有的相对的第一面201(如图7所示)和第二面202(如图7所示)；位于所述第一面201上的抗反射层262，并且在垂直于所述第一面201的方向上，所述抗反射层262的厚度为预设厚度E1(如图15所示)；贯穿所述抗反射层262和所述第一衬底200的导电插塞231，所述导电插塞231包括第一导电层230，所述抗反射层262表面暴露出所述导电插塞231表面；位于所述抗反射层262表面的栅格层241。
在本实施例中，所述第一衬底200还包括第一区I和第二区II，所述第一区I的第一衬底200还包括光电区和隔离区。
在本实施例中，所述第一衬底200内具有阱区(未图示)，所述阱区内具有第一掺杂离子。所述光电区的第一衬底200内具有光电掺杂区203，所述光电掺杂区203内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反，因此，构成光电二极管，从而能够将入射光中的光子转化为电子。
在本实施例中，所述导电插塞231位于所述第二区II，所述栅格层241位于所述隔离区的抗反射层262表面。
在本实施例中，所述导电插塞231还包括：位于所述第一导电层230上的第二导电层242。
在本实施例中，所述图像传感器还包括：位于所述第一衬底200与所述导电插塞间231的电介质层，所述电介质层用于隔绝所述导电插塞231与所述第一衬底200间的电流。
在本实施例中，所述图像传感器还包括：位于隔离区的第一衬底200内的第一隔离结构261。
在本实施例中，所述第一隔离结构261与所述抗反射层262的材料不同。
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 (14)
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供第一衬底，所述第一衬底具有第一面；
在所述第一衬底第一面形成抗反射层，并且在垂直于所述第一面的方向上，所述抗反射层的厚度为预设厚度；
形成贯穿所述抗反射层和所述第一衬底的通孔；
在所述通孔内形成第一导电层，所述抗反射层表面暴露出所述第一导电层表面；
在形成所述第一导电层后，在所述抗反射层表面形成栅格层。
2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述预设厚度的范围是60纳米～120纳米。
3.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述第一导电层的方法包括：在所述通孔内和所述抗反射层表面形成第一导电材料层；平坦化所述第一导电材料层，直至暴露出所述抗反射层表面为止。
4.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一导电层的材料包括：钨、镍、铬、钛、钽和铝中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一衬底包括光电区以及包围所述光电区的隔离区；所述图像传感器的形成方法还包括：在形成所述抗反射层前，在所述光电区的第一衬底内形成光电掺杂区；在所述隔离区的第一衬底内形成第一沟槽，所述第一面暴露出所述第一沟槽。
6.根据权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，还包括：在形成所述抗反射层前，在所述第一沟槽内形成第一隔离结构。
7.根据权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述抗反射层的方法包括：在所述第一衬底第一面形成初始抗反射层；减薄所述初始抗反射层以形成所述抗反射层。
8.根据权利要求7所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述初始抗反射层还填充满所述第一沟槽，在所述第一沟槽内形成第一隔离结构。
9.根据权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，还包括：在形成所述栅格层的同时，在所述抗反射层表面暴露出的所述第一导电层表面形成第二导电层。
10.根据权利要求9所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述栅格层和所述第二导电层的方法包括：在所述抗反射层表面暴露出的所述第一导电层表面及所述抗反射层表面形成栅格材料层；在所述隔离区的栅格材料层表面形成第一图形化层；以所述第一图形化层为掩膜，刻蚀所述栅格材料层直至暴露出所述抗反射层。
11.根据权利要求9所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第二导层的材料包括：钨、镍、铬、钛、钽和铝中的一种或多种组合。
12.根据权利要求9述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层的材料相同。
13.根据权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一衬底还包括第一区和第二区，所述光电区和隔离区位于所述第一区，所述通孔位于所述第二区。
14.一种采用如权利要求1至13任一项所述的方法形成的图像传感器。
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|---|---|
| CN (1) | CN110416238A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114023844A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-02-08 | 华南师范大学 | 一种自驱动光电探测器及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104425526A (zh) * | 2013-09-03 | 2015-03-18 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 形成具有深沟槽隔离结构的图像传感器件的机制 |
| CN108376689A (zh) * | 2017-02-01 | 2018-08-07 | 三星电子株式会社 | 图像传感器及制造其的方法 |
| CN109216392A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-01-15 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN110085613A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-02 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
-
2019
- 2019-08-06 CN CN201910721627.9A patent/CN110416238A/zh active Pending
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