CN110544702A - 半导体结构及其形成方法、图像传感器及其形成方法 - Google Patents

半导体结构及其形成方法、图像传感器及其形成方法 Download PDF

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CN110544702A CN201910819023.8A CN201910819023A CN110544702A CN 110544702 A CN110544702 A CN 110544702A CN 201910819023 A CN201910819023 A CN 201910819023A CN 110544702 A CN110544702 A CN 110544702A
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Abstract

一种半导体结构及其形成法和、图像传感器及其形成方法,其中图像传感器包括:第一衬底,所述第一衬底包括若干相互分立的像素区;位于第一衬底表面的第一介质层,所述第一介质层包括:相对的第一面和第二面,且所述第一面与第一衬底表面相接触;第二衬底;位于所述第二衬底表面的第二介质层,所述第二介质层包括相对的第三面和第四面,且所述第三面朝向第二面键合;位于所述第二衬底内和第二介质层内的逻辑器件;位于第一衬底和第二衬底之间的第一吸收层,且所述第一吸收层位于整个第一衬底上。所述图像传感器能够有效降低白像素的影响,从而使得图像传感器的性能得到提高。

Description

半导体结构及其形成方法、图像传感器及其形成方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,尤其涉及一种半导体结构及其形成法和、图像传感器及其形成方法。
背景技术
图像传感器可用于感测辐射,例如,光辐射,包括但不限于可见光、红外线、紫外线等。图像传感器按照其接收辐射的方式分为背照式(BSI)图像传感器和前照式(FSI)图像传感器。
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。
在背照式图像传感器的基础上,又发展出了堆叠式图像传感器。堆叠式图像传感器包括堆叠布置的像素层和逻辑层,其中,像素层中仅具有像素区,而图像传感器的控制电路(包括晶体管、模-数转换电路、信号放大电路等)被全部移动到逻辑层中。这样,能够使像素区的面积近似等于像素层的总面积,从而进一步增加由像素区捕获的入射光量。
然而,现有堆叠式图像传感器的性能有待进一步提高。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构及其形成方法、图像传感器及其形成方法,以降低白像素的影响,从而提高图像传感器的性能。
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,包括:第一衬底,所述第一衬底包括若干相互分立的像素区;位于第一衬底表面的第一介质层,所述第一介质层包括:相对的第一面和第二面,且所述第一面与第一衬底表面相接触;第二衬底;位于所述第二衬底表面的第二介质层,所述第二介质层包括相对的第三面和第四面,且所述第三面朝向第二面键合;位于所述第二衬底内和第二介质层内的逻辑器件;位于第一衬底和第二衬底之间的第一吸收层,且所述第一吸收层位于整个第一衬底上。。
可选的,所述第一吸收层位于第一介质层内。
可选的,所述第一吸收层位于第二介质层内。
可选的,所述第一吸收层位于第一介质层和第二介质层之间,且所述第一吸收层分别与第三面和第二面相接触。
可选的,所述第一吸收层包括第一吸收部和第二吸收部,且所述第一吸收部位于第二面表面,所述第二吸收部位于第三面表面。
可选的,所述第一吸收层的材料包括:蓝玻璃或者水晶。
相应的,本发明实施例还提供一种上述任一项图像传感器的形成方法,包括:提供第一衬底,所述第一衬底包括若干相互分立的像素区;在所述第一衬底表面形成第一介质层,所述第一介质层包括:相对的第一面和第二面,且所述第一面与第一衬底表面相接触;提供第二衬底;在所述第二衬底表面形成第二介质层,所述第二介质层包括相对的第三面和第四面,且所述第三面朝向第二面键合;在所述第二衬底内和第二介质层内形成逻辑器件;在所述第一衬底和第二衬底之间形成第一吸收层,且所述第一吸收层位于整个第一衬底上。
可选的,在所述第一介质层内形成第一吸收层。
可选的,在所述第二介质层内形成第一吸收层。
可选的,所述第一吸收层的形成方法包括:在所述第二面表面形成第一吸收部;在所述第三面表面形成第二吸收部;将第一吸收部朝向第二吸收部进行贴合处理,形成所述第一吸收层。
本发明技术方案还提供一种半导体结构,包括:第一衬底,所述第一衬底包括若干相互分立的像素区;位于第一衬底表面的第一介质层,所述第一介质层包括:相对的第一面和第二面,且所述第一面和第一衬底表面相接触;位于整个第一衬底上的第二吸收层。
可选的,所述第二吸收层位于第一介质层内。
可选的,所述第二吸收层位于第一介质层的第二面表面。
可选的,所述第一衬底还包括:位于相邻像素区之间的隔离区、以及位于所述隔离区内的隔离结构,所述第一衬底包括相对的第三面和第四面,且所述第一面和第三面相接触;所述图像传感器还包括:位于隔离区的第四面表面的栅格结构;位于栅格结构表面的滤光片;位于滤光片表面的微透镜;位于第一介质层内的第一金属层。
可选的,所述第二吸收层的材料包括:蓝玻璃或者水晶。
相应的,本发明实施例还提供一种上述任一项半导体结构的形成方法。
本发明实施例还提供一种半导体结构,包括:第二衬底;位于所述第二衬底表面的第二介质层,所述第二介质层包括相对的第一面和第二面,且所述第一面与第二衬底表面相接触;位于所述第二衬底内和第二介质层内的逻辑器件;位于整个第二衬底上的第三吸收层。
可选的,所述第三吸收层位于第二介质层内。
可选的,所述第三吸收层位于第二介质层的第二面表面。
可选的,所述第三吸收层的材料包括:蓝玻璃或者水晶。
相应的,本发明实施例还提供一种如上述任一项半导体结构的形成方法。
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:
本发明技术方案提供的图像传感器中,所述第二衬底内和第二介质层内的逻辑器件工作时会产生大量热量,原来吸收并储存在晶格缺陷中的电磁辐射或其他电离辐射会以波长较长的光线的形成释放出来。由于所述第一吸收层位于第一衬底和第二衬底之间,且所述第一吸收层位于整个第一衬底上,同时所述第一吸收层对光线具有吸收能力,从而所述第一吸收层能够减少由于热辐射产生的光线进入到第一衬底的像素区内,有利于降低白像素的影响,从而提高所述图像传感器的成像质量。
本发明技术方案提供的半导体结构中,由于所述第二吸收层位于整个第一衬底上,且所述第二吸收层对光线具有吸收作用,使得所述第二吸收层能够减少由于热辐射产生的光线进入到位于第一衬底的像素区内,有利于降低白像素的影响,从而提高所述图像传感器的成像质量。
本发明技术方案提供的半导体结构中,由于所述第三吸收层位于整个第二衬底上,且所述第三吸收层对光线具有吸收作用,使得所述第三吸收层能够减少由于热辐射产生的光线对其他光敏部件产生干扰,有利于降低白像素的影响,从而提高所述图像传感器的成像质量。
附图说明
图1是一种图像传感器的结构示意图;
图2至图9是本发明一实施例中图像传感器的形成方法各步骤的结构示意图;
图10至图14是本发明另一实施例中的图像传感器的形成过程的各步骤的结构示意图;
图15至图19是本发明另一实施例中的图像传感器的形成过程的各步骤的结构示意图;
图20至图22是本发明一实施例中的半导体结构的形成过程各步骤的结构示意图;
图23至图26是本发明另一实施例中的半导体结构的形成过程各步骤的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述,现有图像传感器的性能较差。
以下结合附图进行详细说明,图像传感器性能较差的原因,图1是一种图像传感器的结构示意图。
请参考图1,一种图像传感器包括:第一基底110,所述第一基底110包括相对的第一面101和第二面102,所述第一基底110内具有光电掺杂区111;位于第二面102表面的第一介质层112;位于第一介质层112内的第一金属层113;第二基底120,所述第二基底120包括相对的第三面121和第四面122,且所述第三面121朝向第二面102键合;位于所述第三面121表面的第二介质层130;所述第二基底120和第二介质层130内具有逻辑器件140;位于所述第二介质层130内的第二金属层150。
上述图像传感器中,当光线从第一基底110的第一面101入射并进入到第一基底110内的光电掺杂区111内时,由于所述第二基底111的第三面121朝向第一基底110的第二面102,即,相对于入射光,所述第二基底120位于第一基底110的背面,使得所述第二基底120内和第二介质层130内的逻辑器件140不会对入射光产生反射或者折射,避免对进入光电掺杂区111的光线造成影响。并且,在不增加芯片面积的前提下,能够增大光电掺杂区111的面积,从而提高图像传感器的感光性能。
由于所述第二基底120内的逻辑器件140工作会产生大量热量,原来吸收并储存在晶格缺陷中的电磁辐射或其他电离辐射会以波长较长的红外光160的形式释放出来,进入到光电掺杂区111内,从而产生白像素,使得所述图像传感器的成像质量仍较差。虽然所述第一金属层113和第二金属层150能够对热辐射产生的红外光起到反射作用,从而避免进入到光电掺杂区111内。然而,由于受到化学机械研磨工艺的限制,所述第一金属层113不能完全位于整个第二面102上,所述第二金属层150不能完全位于整个第三面121上,因此,仍有一部分红外光会进入到光电掺杂区111内,导致存在白像素,使得所述图像传感器的成像质量仍较差。
为解决所述技术问题,本发明实施例提供一种图像传感器,包括:第一衬底,所述第一衬底包括若干相互分立的像素区;位于第一衬底表面的第一介质层,所述第一介质层包括:相对的第一面和第二面,且所述第一面与第一衬底表面相接触;第二衬底;位于所述第二衬底表面的第二介质层,所述第二介质层包括相对的第三面和第四面,且所述第三面朝向第二面键合;位于所述第二衬底内和第二介质层内的逻辑器件;位于第一衬底和第二衬底之间的第一吸收层。所述图像传感器能够有效降低白像素的影响,从而图像传感器的性能得到提高。
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2至图9是本发明一实施例中图像传感器的形成方法各步骤的结构示意图。
请参考图2,提供第一衬底200,所述第一衬底200包括若干相互分立的像素区A。
在本实施例中,所述第一衬底200的材料为硅。在其他实施例中,所述基底的材料包括:硅锗、单晶锗、碳化硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上锗或者Ⅲ-Ⅴ族化合物。
所述第一衬底200内具有第一阱区(图中未示出),所述第一阱区内具有第一掺杂离子。在本实施例中,所述第一掺杂离子为P型离子。在其他实施例中,所述第一掺杂离子为N型离子。
在本实施例中,所述像素区A内具有光电掺杂区210,所述光电掺杂区210内具有第二掺杂离子,且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。
在本实施例中,所述第一掺杂离子为P型离子,例如,硼离子。所述第二掺杂离子为N型离子,磷离子或者砷离子。在其他实施例中,所述第一掺杂离子为N型离子,所诉第二掺杂离子为P型离子。
由于所述光电掺杂区210内的第二掺杂离子与第一阱区内的第一掺杂离子的导电类型相反,因此,构成光电二极管。所述光电二极管用于将入射光中的光子转化为电子。
所述第一衬底200还包括:位于相邻像素区A之间的隔离区(图中未示出)。
在本实施例中,所述隔离区内具有隔离结构220,所述隔离结构220能够对相邻像素区A起到隔离作用,从而防止相邻的像素区A之间电学串扰。
请参考图3,在所述第一衬底200表面形成第一介质层230,所述第一介质层230包括:相对的第一面231和第二面232,且所述第一面231与第一衬底200表面相接触。
所述第一介质层230的材料包括:氧化硅、氮化硅、氮碳化硅、氮硼化硅、氮碳氧化硅或氮氧化硅。
所述第一介质层230的形成工艺包括:化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或者原子层沉积工艺。
在本实施例中,还包括:在所述第一衬底200内和第一介质层230内形成像素器件(图中未示出)。其中,所述像素器件可以包括:传输晶体管、选择晶体管、重置晶体管或者源随晶体管。
在本实施例中,所述第一介质层220还位于像素器件的顶部表面和侧壁表面。
在本实施例中,还包括:在所述第一介质层230内形成第一金属层240。
请参考图4,提供第二衬底250。
在本实施例中,所述第二衬底250的材料为硅。在其他实施例中,所述基底的材料包括:硅锗、单晶锗、碳化硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上锗或者Ⅲ-Ⅴ族化合物。
所述第二衬底250内具有第二阱区(图中未示出),所述第二阱区内具有第三掺杂离子。
在本实施例中,所述第三掺杂离子为P型离子。在其他实施例中,所述第三掺杂离子为N型离子。
请参考图5,在所述第二衬底250表面形成第二介质层260,所述第二介质层260包括相对的第三面261和第四面262。
所述第二介质层260的材料包括:氧化硅、氮化硅、氮碳化硅、氮硼化硅、氮碳氧化硅或氮氧化硅。
在本实施例中,所述第二介质层260的材料为氧化硅。
所述第二介质层260的形成工艺包括:热氧化工艺、化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或者原子层沉积工艺。
需要说明的是,后续所述第三面261朝向第二面231键合。
请参考图6,在所述第二衬底250内和第二介质层260内形成逻辑器件(图中未示出)。
所述逻辑器件可以包括栅极结构(图中未标出)以及源漏掺杂区(图中未示出)等晶体管的器件。需要指出的是,在本实施例中,对于具体的逻辑器件的组成不作限制。
接着,在所述第一衬底和第二衬底之间形成第一吸收层,具体形成所述第一吸收层的过程请参考图7至图8。
请参考图7,在整个所述第二面232表面形成第一吸收部271。在本实施例中,所述第一吸收部271位于整个第二面232表面,即,所述第一吸收层271位于整个第一衬底200上。
所述第一吸收部271用于形成第一吸收层。
所述第一吸收部271的材料包括:蓝玻璃或者水晶。
请参考图8,在整个所述第三面261表面形成第二吸收部272。
需要说明的是,所述第二吸收部272位于整个第三面261表面,即所述第二吸收部272位于整个第二衬底250上。
所述第二吸收部272用于形成第一吸收层。
所述第二吸收部272的材料包括:蓝玻璃或者水晶
在本实施例中,所述第一吸收部271和第二吸收部272的材料相同,均为蓝玻璃。
在本实施例中,所述第一吸收部271和第二吸收部272共同用于后续形成第一吸收层。
在另一实施例中,在所述第二面表面形成第一吸收部,不在第三面表面形成第二吸收部,因此,所述第一吸收部为第一吸收层。
在又一实施例中,在所述第三面表面形成第二吸收部,不在所述第二面表面形成第一吸收部,因此,所述第二吸收部为第一吸收层。
请参考图9,形成第一吸收部271和第二吸收部272之后,将第一吸收部271朝向第二吸收部272进行键合处理,形成所述第一吸收层270。
在本实施例中,由于所述第一吸收部271位于整个第一衬底200上,所述第二吸收部272位于整个第二衬底250上,所述第一吸收部271和第二吸收部272共同形成所述第一吸收层270,使得所述第一吸收层270位于整个第一衬底200上。所述键合处理的方法包括:对所述第一吸收部271表面和第二吸收部272表面进行等离子体处理;所述等离子处理之后,将所述第一吸收部271朝向第二吸收部272进行挤压贴合;将所述第一吸收部271朝向第二吸收部272挤压贴合之后,对第一吸收部271和第二吸收部272进行退火处理,使第一吸收部271表面和第二吸收部272之间键合。
在本实施例中,还包括:在所述第一介质层230和第一吸收部271内形成第一键合部281,且所述第一吸收部271暴露出第一键合部281顶部表面;在所述第二介质层260和第二吸收部272内形成第二键合部282,且所述第二吸收部282顶部表面。
通过将所述第一吸收部271表面和第二吸收部272表面之间键合,所述第一键合部281和第二键合部282之间贴合,使得第一衬底200和第二衬底250之间实现电连接。
所述第一键合部281的材料包括:铜、钨、铝、钛和钽中的一种或多种组合。
所述第二键合部282的材料包括:铜、钨、铝、钛和钽中的一种或多种组合。
在本实施例中,所述第一键合部281和第二键合部282的材料均为铜。
所述第二衬底250内和第二介质层260内的逻辑器件工作时会产生大量热量,原来吸收并储存在晶格缺陷中的电磁辐射或其他电离辐射会以波长较长的光线的形成释放出来。由于所述第一吸收层270位于第一衬底200和第二衬底250之间,且所述第一吸收层270位于整个第一衬底200上,同时所述第一吸收层270对光线具有吸收能力,从而所述第一吸收层270能够减少由于热辐射产生的光线进入到第一衬底200的像素区A内,有利于降低白像素的影响,从而提高所述图像传感器的成像质量。
在本实施例中,还包括:在与第一介质层230相对的一侧隔离区表面形成栅格结构(图中未示出);在像素区A上形成滤光片(图中未示出),且所述滤光片位于栅格结构侧壁表面;在所述滤光片表面形成微透镜(图中未示出)。
相应的,本发明实施例还提供一种采用上述方法形成的图像传感器,请参考图9,包括:第一衬底200,所述第一衬底200包括若干相互分立的像素区A;位于第一衬底200表面的第一介质层230,所述第一介质层230包括:相对的第一面231和第二面232,且所述第一面231与第一衬底200表面相接触;第二衬底250;位于所述第二衬底250表面的第二介质层260,所述第二介质层260包括相对的第三面261和第四面262,且所述第三面261朝向第二面232键合;位于所述第二衬底250内和第二介质层230内的逻辑器件(图中未示出);位于第一介质层230和第二介质层260之间的第一吸收层270,所述第一吸收层270位于整个第一衬底200上,且所述第一吸收层270分别与第三面261和第二面232相接触。
在本实施例中,所述第一吸收层270包括:第一吸收部271和第二吸收部272。
图10至图14是本发明另一实施例中的图像传感器的形成过程的各步骤的结构示意图。本实施例和上述实施例的不同点在于,所述第一吸收层位于第一介质层内,因此本实施例在上述实施例的基础上继续对图像传感的形成过程进行说明。
请在图2的基础上继续参考图10,在所述第一衬底200表面形成第一介质部311。
所述第一介质部311材料和形成方法与上述实施例中的第一介质层230的材料和形成方法相同,在此不再赘述。
请参考图11,在整个所述第一介质部311一侧的表面311形成第一吸收层320。
所述第一吸收层320位于整个第一介质部311一侧的表面,即,所述第一吸收层320位于整个第一衬底200上。
所述第一吸收层320的材料和形成方法和上述实施例中的第一吸收部271、以及第二吸收部272的材料和形成方法相同,在此不再赘述。
请参考图12,在所述第一吸收层320表面形成第二介质部312。
所述第二介质部312的材料和形成方法和上述实施例中的第一介质层230的材料和形成方法相同,在此不再赘述。
所述第一介质部311和第二介质部312共同形成第一介质层310,所述第一吸收层320位于所述第一介质层310内,且所述第一介质层310包括:相对的第一面301和第二面302,且所述第一面301与第一衬底200表面相接触。
在本实施例中,还包括:在所述第一介质层310内形成第一金属层315。
在本实施例中,还包括:在所述第一衬底200内和第一介质层310内形成像素器件(图中未示出)。所述像素器件与上述实施例中的像素器件相同,在此不再赘述。
请参考图13,提供第二衬底325;在所述第二衬底325表面形成第二介质层330,所述第二介质层330包括相对的第三面331和第四面332,且所述第四面332和第二衬底325表面相接触;在所述述第二衬底325内和第二介质层330内形成逻辑器件(图中未标出)。
所述第二衬底325和上述实施例中的第二衬底250相同,在此不再赘述。
所述第二介质层330的材料和形成方法与上述实施例中的第二介质层260的材料和形成方法相同,在此不再赘述。
所述逻辑器件和上述实施例中的逻辑器件相同,在此不再赘述。
请参考图14,形成所述第一介质层310和第二介质层330之后,将所述第三面331朝向第二面302进行键合处理。
所述键合处理的方法包括:对所述第一介质层310表面和第二介质层330表面进行等离子体处理;所述等离子处理之后,将所述第一介质层310的第二面302朝向第二介质层的第三面331进行挤压贴合;将所述第二面302朝向第三面331进行挤压贴合之后,对第一介质层310和第二介质层330进行退火处理,使第一介质层310表面和第二介质层330表面之间键合。
所述第二衬底325内和第二介质层330内的逻辑器件工作时会产生大量热量,原来吸收并储存在晶格缺陷中的电磁辐射或其他电离辐射会以波长较长的光线的形成释放出来。由于所述第一吸收层320位于第一介质层310内,即,位于第一衬底200和第二衬底250之间,且所述第一吸收层320位于所述整个第一衬底200上,同时所述第一吸收层320对光线具有吸收能力,从而所述第一吸收层320能够减少由于热辐射产生的光线进入到第一衬底200的像素区A内,有利于降低白像素的影响,从而提高所述图像传感器的成像质量。
相应的,本发明实施例还提供一种采用上述方法形成的图像传感器,请参考图14,包括:第一衬底200,所述第一衬底200包括若干相互分立的像素区A;位于第一衬底200表面的第一介质层310,所述第一介质层310包括:相对的第一面301和第二面302,且所述第一面301与第一衬底200表面相接触;第二衬底325;位于所述第二衬底325表面的第二介质层330,所述第二介质层330包括相对的第三面331和第四面332,且所述第三面331朝向第二面302键合;位于所述第二衬底325内和第二介质层330内的逻辑器件(图中未示出);位于第一介质层310内的第一吸收层320,且所述第一吸收层320位于整个第一衬底200上。
在本实施例中,所述第一介质层310包括:第一介质部311和第二介质部312。
图15至图19是本发明另一实施例中的图像传感器的形成过程的各步骤的结构示意图。本实施例和图2至图9中的实施例的不同点在于,所述第一吸收层位于第二介质层内,因此本实施例在上述实施例的基础上继续对图像传感器的形成过程进行说明。
请在图4的基础上继续参考图15,在所述第二衬底250表面形成第一介质部411。
所述第一介质部411材料和形成方法与上述图2至图9实施例中的第二介质层260的材料和形成方法相同,在此不再赘述。
请参考图16,在整个所述第一介质部411一侧的表面形成第一吸收层420。
由于所述吸收层420位于整个第一介质部411一侧的表面,即,所述第一吸收层420位于整个第二衬底250上,并且,所述第一吸收层420也位于整个第一衬底200上。
所述第一吸收层420的材料和形成方法和上述图2至图9实施例中实施例中的第一吸收部271、以及第二吸收部272的材料和形成方法相同,在此不再赘述。
请参考图17,在所述第一吸收层420表面形成第二介质部412。
所述第二介质部412材料和形成方法与上述图2至图9实施例中的第二介质层260的材料和形成方法相同,在此不再赘述。
所述第一介质部411和第二介质部412共同形成第二介质层410,所述第一吸收层420位于所述第二介质层410内,且所述第一介质层410包括:相对的第三面401和第四面402,且所述第四面402与第二衬底250表面相接触。
请参考图18,在所述第二衬底250内和第二介质层410内形成逻辑器件(图中未示出)。
所述逻辑器件和上述图2至图9实施例中的逻辑器件相同,在此不再赘述。
请参考图19,形成所述第一介质层230和第二介质层410之后,将所述第三面401朝向第二面232进行键合处理。
所述键合处理的方法包括:对所述第一介质层230表面和第二介质层410表面进行等离子体处理;所述等离子处理之后,将所述第一介质层230第二面232朝向第二介质层410第三面401进行挤压贴合;将所述第二面232朝向第三面401进行挤压贴合之后,对第一介质层230和第二介质层410进行退火处理,使第一介质层230表面和第二介质层410表面之间键合。
所述第二衬底250内和第二介质层410内的逻辑器件工作时会产生大量热量,原来吸收并储存在晶格缺陷中的电磁辐射或其他电离辐射会以波长较长的光线的形成释放出来。由于所述第一吸收层420位于第二介质层410内,即,所述第一吸收层420位于第一衬底200和第二衬底250之间,且所述第一吸收层420位于整个第一衬底200上,并且所述第一吸收层420对光线具有吸收能力,从而所述第一吸收层420能够减少由于热辐射产生的光线进入到第一衬底200的像素区A内,有利于降低白像素的影响,从而提高所述图像传感器的成像质量。
相应的,本发明实施例还提供一种采用上述方法形成的图像传感器,请参考图19,包括:第一衬底200,所述第一衬底200包括若干相互分立的像素区A;位于第一衬底200表面的第一介质层230,所述第一介质层230包括:相对的第一面231和第二面232,且所述第一面231与第一衬底200表面相接触;第二衬底325250;位于所述第二衬底325250表面的第二介质层410,所述第二介质层410包括相对的第三面401和第四面402,且所述第三面401朝向第二面232键合;位于所述第二衬底325250内和第二介质层410内的逻辑器件(图中未示出);位于第二介质层410内的第一吸收层420,且所述第一吸收层420位于整个第一衬底200上。
在本实施例中,所述第二介质层410包括:第一介质部411和第二介质部412。
图20至图22是本发明一实施例中的半导体结构的形成过程各步骤的结构示意图。
请参考图20,提供第一衬底500,所述第一衬底500包括若干相互分立的像素区A。
所述第一衬底500的材料和图2至图9实施例中所述第一衬底200的材料相同,在此不再赘述。
所述第一衬底500内具有第三阱区(图中未示出),所述第三阱区内具有第四掺杂离子。在本实施例中,所述第四掺杂离子为P型离子。在其他实施例中,所述第四掺杂离子为N型离子。
在本实施例中,所述像素区A内具有光电掺杂区510,所述光电掺杂区510内具有第五掺杂离子,且所述第五掺杂离子的导电类型与第四掺杂离子的导电类型相反。
在本实施例中,所述第四掺杂离子为P型离子,例如,硼离子。所述第五掺杂离子为N型离子,磷离子或者砷离子。在其他实施例中,所述第四掺杂离子为N型离子,所诉第五掺杂离子为P型离子。
所述第一衬底500还包括:位于相邻像素区A之间的隔离区(图中未示出)。
在本实施例中,所述隔离区内具有隔离结构520,所述隔离结构520能够对相邻像素区A起到隔离作用,从而防止相邻的像素区A之间电学串扰。
接着,在整个所述第一衬底上形成第二吸收层。
请参考图21,在所述第一衬底500表面形成第一介质层530,所述第一介质层530包括:相对的第一面531和第二面532,且所述第一面531和第一衬底500表面相接触。
所述第一介质层530的材料包括:氧化硅、氮化硅、氮碳化硅、氮硼化硅、氮碳氧化硅或氮氧化硅。
所述第一介质层530的形成工艺包括:化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或者原子层沉积工艺。
在本实施例中,还包括:在所述第一衬底500内和第一介质层530内形成像素器件(图中未示出)。其中,所述像素器件可以包括:传输晶体管、选择晶体管、重置晶体管或者源随晶体管。
在本实施例中,所述第一介质层530还位于像素器件的顶部表面和侧壁表面。
在本实施例中,还包括:在所述第一介质层530内形成第一金属层540。
请参考图22,形成所述第一介质层530之后,在整个所述第二面532表面形成第二吸收层550。
所述第二吸收层550的材料包括:蓝玻璃或者水晶。
由于所述第二吸收层550位于整个第二面532表面,即所述第二吸收层550位于整个第一衬底500上,且所述第二吸收层530对光线具有吸收作用,使得所述第二吸收层550能够减少由于热辐射产生的光线进入到位于第一衬底500的像素区A内,有利于降低白像素的影响,从而提高所述图像传感器的成像质量。
在本实施例中,所述第二吸收层550位于第一介质层530表面。
在其他实施例中,在所述第一衬底表面形成第一介质部;在所述第一介质部表面形成第二吸收层;在所述第二吸收层表面形成第二介质部。
所述第一介质部和第二介质部共同形成第一介质层,且所述第二吸收层位于第一介质层内。
相应的,本发明实施例还提供一种采用上述方法形成的半导体结构,请参考图22,包括:第一衬底500,所述第一衬底500包括若干相互分立的像素区A;位于第一衬底500表面的第一介质层530,所述第一介质层530包括:相对的第一面531和第二面532,且所述第一面531和第一衬底500表面相接触;位于整个第一衬底500上的第二吸收层550。
在本实施例中,所述第二吸收层550位于第一介质层530表面。
在其他实施例中,所述第二吸收层位于第一介质层内。
图23至图26是本发明另一实施例中的半导体结构的形成过程各步骤的结构示意图。
请参考图23,提供第二衬底600。
所述第二衬底600的材料和图2至图9实施例中的第二衬底250的材料相同,在此不再赘述。
所述第二衬底250内具有第四阱区(图中未示出),所述第四阱区内具有第六掺杂离子。
在本实施例中,所述第六掺杂离子为P型离子。在其他实施例中,所述第六掺杂离子为N型离子。
请参考图24,在所述第二衬底600表面形成第二介质层610,所述第二介质层610包括相对的第一面611和第二面612,且所述第一面611与第二衬底600表面相接触。
所述第二介质层610的材料包括:氧化硅、氮化硅、氮碳化硅、氮硼化硅、氮碳氧化硅或氮氧化硅。
在本实施例中,所述第二介质层260的材料为氧化硅。
所述第二介质层610的形成工艺包括:热氧化工艺、化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或者原子层沉积工艺。
请参考图25,在所述第二衬底250内和第二介质层260内形成逻辑器件(图中未示出)。
所述逻辑器件可以包括栅极结构(图中未标出)以及源漏掺杂区(图中未示出)等晶体管的器件。需要指出的是,在本实施例中,对于具体的逻辑器件的组成不作限制。
接着,在整个所述第二衬底上形成第三吸收层。
请参考图26,形成所述第二介质层610之后,在整个所述第二面612表面形成第三吸收层620。
所述第三吸收层620的材料包括:蓝玻璃或者水晶。
由于所述第三吸收层620位于整个第二面612表面,即所述第三吸收层620位于整个第二衬底600上,且所述第三吸收层620对光线具有吸收作用,使得所述第三吸收层620能够减少由于热辐射产生的光线进入到位于第二衬底600的像素区A内,有利于降低白像素的影响,从而提高所述图像传感器的成像质量。
在本实施例中,所述第三吸收层620位于第二介质层610表面。
在其他实施例中,在所述第一衬底表面形成第一介质部;在所述第一介质部表面形成第二吸收层;在所述第二吸收层表面形成第二介质部。
所述第一介质部和第二介质部共同形成第一介质层,且所述第二吸收层位于第一介质层内。
相应的,本发明实施例还提供一种采用上述方法形成的半导体结构,请参考图26,包括:第二衬底600;位于所述第二衬底600表面的第二介质层610,所述第二介质层610包括相对的第一面611和第二面612,且所述第一面611与第二衬底600表面相接触;位于所述第二衬底600内和第二介质层610内的逻辑器件;位于整个第二衬底600上的第三吸收层620。
在本实施例中,所述第三吸收层620位于整个第二介质层610表面。
在其他实施例中,所述第三吸收层位于第二介质层内。
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 (21)

1.一种图像传感器,其特征在于,包括:
第一衬底,所述第一衬底包括若干相互分立的像素区;
位于第一衬底表面的第一介质层,所述第一介质层包括:相对的第一面和第二面,且所述第一面与第一衬底表面相接触;
第二衬底;
位于所述第二衬底表面的第二介质层,所述第二介质层包括相对的第三面和第四面,且所述第三面朝向第二面键合;
位于所述第二衬底内和第二介质层内的逻辑器件;
位于第一衬底和第二衬底之间的第一吸收层,且所述第一吸收层位于整个第一衬底上。
2.如权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述第一吸收层位于第一介质层内。
3.如权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述第一吸收层位于第二介质层内。
4.如权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述第一吸收层位于第一介质层和第二介质层之间,且所述第一吸收层分别与第三面和第二面相接触。
5.如权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述第一吸收层包括第一吸收部和第二吸收部,且所述第一吸收部位于第二面表面,所述第二吸收部位于第三面表面。
6.如权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述第一吸收层的材料包括:蓝玻璃或者水晶。
7.一种如权利要求1至6任一项所述图像传感器的形成方法,其特征在于,包括:
提供第一衬底,所述第一衬底包括若干相互分立的像素区;
在所述第一衬底表面形成第一介质层,所述第一介质层包括:相对的第一面和第二面,且所述第一面与第一衬底表面相接触;
提供第二衬底;
在所述第二衬底表面形成第二介质层,所述第二介质层包括相对的第三面和第四面,且所述第三面朝向第二面键合;
在所述第二衬底内和第二介质层内形成逻辑器件;
在所述第一衬底和第二衬底之间形成第一吸收层,且所述第一吸收层位于整个第一衬底上。
8.如权利要求7所述的图像传感器的形成方法,其特征在于,在所述第一介质层内形成第一吸收层。
9.如权利要求7所述的图像传感器的形成方法,其特征在于,在所述第二介质层内形成第一吸收层。
10.如权利要求7所述的图像传感器的形成方法,其特征在于,所述第一吸收层的形成方法包括:在所述第二面表面形成第一吸收部;在所述第三面表面形成第二吸收部;将第一吸收部朝向第二吸收部进行贴合处理,形成所述第一吸收层。
11.一种半导体结构,其特征在于,包括:
第一衬底,所述第一衬底包括若干相互分立的像素区;
位于第一衬底表面的第一介质层,所述第一介质层包括:相对的第一面和第二面,且所述第一面和第一衬底表面相接触;
位于整个第一衬底上的第二吸收层。
12.如权利要求11所述的半导体结构,其特征在于,所述第二吸收层位于第一介质层内。
13.如权利要求11所述的半导体结构,其特征在于,所述第二吸收层位于第一介质层的第二面表面。
14.如权利要求11所述的半导体结构,其特征在于,所述第一衬底还包括:位于相邻像素区之间的隔离区、以及位于所述隔离区内的隔离结构,所述第一衬底包括相对的第三面和第四面,且所述第一面和第三面相接触;所述图像传感器还包括:位于隔离区的第四面表面的栅格结构;位于栅格结构表面的滤光片;位于滤光片表面的微透镜;位于第一介质层内的第一金属层。
15.如权利要求11所述的半导体结构,其特征在于,所述第二吸收层的材料包括:蓝玻璃或者水晶。
16.一种如权利要求11至15任一项所述半导体结构的形成方法。
17.一种半导体结构,其特征在于,包括:
第二衬底;
位于所述第二衬底表面的第二介质层,所述第二介质层包括相对的第一面和第二面,且所述第一面与第二衬底表面相接触;
位于所述第二衬底内和第二介质层内的逻辑器件;
位于整个第二衬底上的第三吸收层。
18.如权利要求17所述的半导体结构,其特征在于,所述第三吸收层位于第二介质层内。
19.如权利要求17所述的半导体结构,其特征在于,所述第三吸收层位于第二介质层的第二面表面。
20.如权利要求17所述的半导体结构,其特征在于,所述第三吸收层的材料包括:蓝玻璃或者水晶。
21.一种如权利要求17至20任一项所述半导体结构的形成方法。
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