CN115132771B - 图像传感器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像传感器及其制作方法,所述方法包括:提供衬底,衬底内形成有光电二极管,相邻光电二极管通过隔离结构隔离;形成位于隔离结构上方的芯轴;在芯轴的侧壁形成侧墙,侧墙的材料包含高k材料;去除芯轴;形成高k介质层覆盖侧墙的侧壁及顶部以及衬底的表面;形成金属格栅在部分相邻侧墙之间,金属格栅位于隔离结构的上方。本发明在衬底上形成高k介质层以及包含有高k材料的侧墙,能够防止暗电流的产生,并且高k介质层位于金属格栅的底部以及侧墙的侧壁及顶部,具有不同的高度,形成高低不同的起伏状态,能够更好的防止暗电流的产生,并且高k介质层包围金属格栅与侧墙,能够有效抑制相邻光电二极管区域之间的干扰效应。

Description

图像传感器及其制作方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,特别涉及一种图像传感器及其制作方法。
背景技术
图像传感器是指光学图像转换成像素信号输出的设备。图像传感器包括电荷耦合器件(CCD)与互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。与传统的CCD图像传感器相比,CMOS图像传感器具有低功耗、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。现在CMOS图像传感器不仅用于消费电子领域,例如微型数模相机(DSC)、手机摄像头、摄像机和数码单反(DSLR)等,而且在汽车电子、监控、生物技术和医学领域也得到了广泛的应用。
现有的CMOS图像传感器一般分为前照式(FSI)图像传感器和背照式(BSI)图像传感器两种。与传统的前照式图像传感器相比,背照式图像传感器可以允许光通过背侧进入并由光电二极管检测,由于光线无需穿过布线层,因此背照式图像传感器可以显示比前照式更高的灵敏度。
在背照式图像传感器的先进制程中,引进了高k介质层(High-k),来处理并改善暗电流(dark current)的不理想效应。然而,由于多层高k介质层的沉积,使得格栅的高度变高,导致后面的光源入射时,有干扰效应(Cross talk)存在。
图1是一图像传感器的结构示意图,如图1所示,在衬底10内形成有多个光电二极管11,在所述衬底10上依次形成有第一保护层12、第一高k介质层13、第二高k介质层14以及第二保护层15,在所述第二保护层15上形成有格栅16,格栅16位于相邻光电二极管之间的所述衬底10上方。如图1中带箭头的直线所示,由于所述第一高k介质层13与所述第二高k介质层14的设置,光线能够从一个光电二极管区域进入相邻的另一个光电二极管区域,从而出现了干扰效应。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制作方法,能够减少干扰效应。
为解决上述技术问题,本发明提供一种图像传感器的制作方法,包括以下步骤:
提供一衬底,所述衬底内形成有多个光电二极管,相邻所述光电二极管通过隔离结构相隔离;
形成多个芯轴在所述衬底上,所述芯轴位于所述隔离结构上方;
形成侧墙,所述侧墙覆盖所述芯轴的侧壁,且所述侧墙的材料包含高k材料;
去除所述芯轴;
形成高k介质层,所述高k介质层覆盖所述侧墙的侧壁及顶部,并覆盖所述衬底的表面;以及
形成金属格栅在部分相邻所述侧墙之间,所述金属格栅位于所述隔离结构上方。
可选的,所述高k介质层包含多层不同材料的高k子介质层,所述金属格栅包含多层金属层。
可选的,所述高k子介质层的材料包含氧化铪、氧化钛或氧化镧;所述金属格栅依次包含第一氮化钛层、铝铜层以及第二氮化钛层。
可选的,形成多个芯轴在所述衬底上的方法包括:
形成芯轴层在所述衬底上;
形成图形化的掩膜层在所述芯轴层上;
以所述图形化的掩膜层为掩膜,刻蚀所述芯轴层至暴露出所述衬底;以及
去除所述图形化的掩膜层。
可选的,在形成芯轴层之前,所述制作方法还包括:形成保护层在所述衬底上。
可选的,在去除所述芯轴之后,形成所述高k介质层之前,所述制作方法还包括:
去除所述隔离结构上方的相邻所述侧墙之间的所述保护层。
可选的,形成侧墙,所述侧墙覆盖所述芯轴的侧壁的方法包括:
形成高k材料层,所述高k材料层覆盖所述芯轴的侧壁及顶部,并覆盖所述衬底的表面;以及
刻蚀去除所述芯轴的顶部及所述衬底上的所述高k材料层。
可选的,形成金属格栅在部分相邻所述侧墙之间,所述金属格栅位于所述隔离结构上方的方法包括:
形成金属材料层,所述金属材料层填充相邻所述侧墙之间的间隙并覆盖所述侧墙;
平坦化所述金属材料层,至暴露出所述侧墙;以及
去除所述光电二极管阵列上方的相邻所述侧墙之间的所述金属材料层。
可选的,形成所述金属格栅之后,所述制作方法还包括:
形成彩色滤光片在部分相邻所述侧墙之间,所述彩色滤光片位于所述光电二极管上方。
相应的,本发明还提供一种图像传感器,包括:
衬底,所述衬底内形成有多个光电二极管,相邻所述光电二极管通过隔离结构相隔离;
彩色滤光片,位于所述光电二极管上方;
金属格栅,位于相邻所述彩色滤光片之间,且位于所述隔离结构上方;
侧墙,位于所述金属格栅与所述彩色滤光片之间;以及
高k介质层,覆盖所述侧墙的侧壁及顶部、以及所述衬底的表面,所述彩色滤光片位于所述高k介质层上方。
可选的,所述高k介质层包含多层不同材料的高k子介质层,所述金属格栅包含多层金属层。
本发明提供的图像传感器及其制作方法中,首先在衬底上形成多个芯轴,所述芯轴位于隔离结构上方;接着在芯轴的侧壁形成侧墙,所述侧墙的材料包含高k材料;之后去除所述芯轴层;然后形成高k介质层覆盖所述侧墙的侧壁及顶部以及所述衬底的表面;接着形成金属格栅在部分相邻所述侧墙之间,所述金属格栅位于所述隔离结构的上方。本发明在所述衬底上形成有高k介质层以及包含有高k材料的侧墙,能够防止暗电流的产生,并且高k介质层位于金属格栅的底部以及侧墙的侧壁及顶部,具有不同的高度,在衬底上形成高低不同的起伏状态,能够更好的防止暗电流的产生,并且高k介质层包围所述金属格栅以及所述侧墙,能够有效抑制相邻光电二极管区域之间的干扰效应,提高输出图像的色彩清晰度。
进一步的,所述金属格栅包含多层金属层,不同金属层的反射率不同,多层金属层层叠设置能够提高所述金属格栅的挡光率,进一步避免干扰效应的产生。
进一步的,在芯轴层与衬底之间还形成有保护层,在去除芯轴之后,在形成高k介质层之前,所述制作方法还包括:去除所述隔离结构上方的相邻所述侧墙之间的保护层,增加了后续形成的高k介质层的高低起伏状态,从而能够更好的防止暗电流的产生,且更有效地抑制相邻光电二极管区域之间的干扰效应。
附图说明
本领域的普通技术人员应当理解,提供的附图用于更好地理解本发明,而不对本发明的范围构成任何限定。
图1是一图像传感器的结构示意图。
图2是本发明一实施例提供的图像传感器的制作方法的流程图。
图3是本发明一实施例提供的形成图形化的掩膜层之后的结构示意图。
图4是本发明一实施例提供的形成芯轴之后的结构示意图。
图5是本发明一实施例提供的形成高k材料层之后的结构示意图。
图6是本发明一实施例提供的形成侧墙之后的结构示意图。
图7是本发明一实施例提供的去除芯轴之后的结构示意图。
图8是本发明一实施例提供的去除部分保护层之后的结构示意图。
图9是本发明一实施例提供的形成金属材料层之后的结构示意图。
图10是本发明一实施例提供的形成金属格栅之后的结构示意图。
图11是本发明一实施例提供的形成彩色滤光片之后的结构示意图。
附图标记:
图1中:10-衬底;11-光电二极管;12-第一保护层;13-第一高k介质层;14-第二高k介质层;15-第二保护层;16-格栅。
图3至图6中,100-衬底;101-光电二极管;102-保护层;103-芯轴层;104-图形化的掩膜层;105-芯轴;106-高k材料层;107-侧墙;108-高k介质层;109-金属材料层;110-金属格栅;111-彩色滤光片。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚,以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外,附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的,各附图需要展示的侧重点不同,有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的,单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象,术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的,术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的,术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的,此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征,除非内容另外明确指出外。
图2是本发明一实施例提供的图像传感器的制作方法的流程图。
如图2所示,所述图像传感器的制作方法包括以下步骤:
S1:提供一衬底,所述衬底内形成有多个光电二极管,相邻所述光电二极管通过隔离结构相隔离;
S2:形成多个芯轴在所述衬底上,所述芯轴位于所述隔离结构上方;
S3:形成侧墙,所述侧墙覆盖所述芯轴的侧壁,且所述侧墙的材料包含高k材料;
S4:去除所述芯轴;
S5:形成高k介质层,所述高k介质层覆盖所述侧墙的侧壁及顶部,并覆盖所述衬底的表面;
S6:形成金属格栅在部分相邻所述侧墙之间,所述金属格栅位于所述隔离结构上方。
本发明提供的图像传感器的制作方法中,在衬底上形成有高k介质层以及包含有高k材料的侧墙,能够防止暗电流的产生,并且高k介质层位于金属格栅的底部以及侧墙的侧壁及顶部,具有不同的高度,在衬底上形成高低不同的起伏状态,能够更好的防止暗电流的产生,并且高k介质层包围所述金属格栅以及所述侧墙,能够有效抑制相邻光电二极管区域之间的干扰效应,提高输出图像的色彩清晰度。
接下来,将结合图2与图3至图11对本发明一实施例所提供的图像传感器的制作方法进行详细说明。
在步骤S1中,请参照图3所示,提供一衬底100,所述衬底100内形成有多个光电二极管101,相邻所述光电二极管101通过隔离结构相隔离。
其中,所述衬底100的材料可以为硅、锗、锗硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等,也可以是绝缘体上硅,绝缘体上锗;或者还可以为其它的材料,例如砷化镓等III-V族化合物。在某一实施例中,所述衬底100可以具有诸如外延层的一个或多个限定在其中的层。
在所述衬底100内形成有多个光电二极管101,所述光电二极管规则排列构成光电二极管阵列,所述光电二极管作为光电检测器,用于检测入射光的强度(亮度)。相邻所述光电二极管101之间可以通过隔离结构(未图示)相隔离,例如通过深沟槽隔离结构相隔离,或者通过深沟槽隔离结构与浅沟槽隔离结构相隔离。
在步骤S2中,请参照图4所示,形成多个芯轴105在所述衬底100上,所述芯轴105位于所述隔离结构上方。
具体的,请参考图3所示,首先,在所述衬底100上形成芯轴层103。本实施例中,在形成所述芯轴层103之前,可以首先在所述衬底100上形成保护层102。所述保护层102的材料包含氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等,可以采用化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积等方法形成所述保护层102。所述保护层102一方面可以保护所述衬底100内的所述光电二极管101等器件,另一方面可以作为所述芯轴层103的刻蚀停止层。所述芯轴层103的材质包含硅,可以采用化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积等方法形成。所述芯轴层103用于界定后续形成的侧墙的位置,后续会被去除。
接着,在所述芯轴层103上形成图形化的掩膜层104。所述图形化的掩膜层104的材质优选为光刻胶,例如,在所述芯轴层103上形成光刻胶层,对所述光刻胶层进行曝光与显影,形成图形化的光刻胶层,亦即形成图形化的掩膜层104。之后,以所述图形化的掩膜层104为掩膜,刻蚀所述芯轴层103至暴露出所述衬底100,本实施例中,至暴露出所述保护层102,以形成多个芯轴105在所述保护层102上。最后,去除所述图形化的掩膜层104,例如可以通过灰化工艺或湿法刻蚀工艺去除所述图形化的掩膜层104,形成如图4所示的结构。所述芯轴105位于所述隔离结构上方。
在步骤S3中,如图6所示,形成侧墙107,所述侧墙107覆盖所述芯轴105的侧壁,且所述侧墙107的材料包含高k材料。
具体的,请参考图5所示,形成高k材料层106,所述高k材料层106覆盖所述芯轴105的侧壁及顶部,并覆盖所述衬底100的表面。所述高k材料层106的材料包含氧化铪(HfO2)、氧化钛(TiO)或氧化镧(LaO),也可以包含氧化钽(Ta2O5)、氧化锶钛(SrTiO3)、氧化铪硅(HfSiO)或氧化锆(ZrO2)等,但不限于此。所述高k材料层106可以通过一种或多种薄膜沉积工艺形成,包括但不限于化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、热氧化、电镀、化学镀或其任何组合。在一些实施例中,可以优选使用ALD,ALD工艺具有在衬底表面上形成具有高均匀性和高精度的高k材料层的优点。
接着,刻蚀去除所述芯轴105顶部及所述衬底100上的所述高k材料层106,保留所述芯轴105侧壁的所述高k材料层106作为侧墙107,形成如图6所示的结构。
在步骤S4中,请参考图6与图7所示,去除所述芯轴105。可以采用湿法刻蚀去除所述芯轴105。
在一实施例中,去除所述芯轴105之后,还包括:去除所述隔离结构上方的相邻所述侧墙107之间的所述保护层102。将一个所述芯轴105相对两个侧壁上的两个侧墙107作为一对侧墙,所述芯轴105去除之后,将该对侧墙之间的区域称为侧墙对之内,将该对侧墙之外的区域称为侧墙对之外。本步骤中,刻蚀去除所述侧墙对之内的所述保护层102。
示例性的,形成掩膜层(未图示)在所述衬底100上,所述掩膜层覆盖所述保护层102与所述侧墙107;图形化所述掩膜层,暴露出所述侧墙对之内的所述保护层102;以所述图形化的掩膜层为掩膜,刻蚀所述保护层102至暴露出所述衬底100,以形成图8所示的结构。本实施例中,去除部分所述保护层102是为了使得后续形成的高k介质层具有不同的高度,即增加所述高k介质层的高低起伏状态,后续会进行详细说明。
在另一实施例中,去除所述芯轴105之后,无需对所述保护层102进行刻蚀,直接进行后续步骤。
在步骤S5中,如图9所示,形成高k介质层108,所述高k介质层108覆盖所述侧墙107的侧壁及顶部,并覆盖所述衬底100的表面。
可以采用一种或多种薄膜沉积工艺形成所述高k介质层108,包括但不限于化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、热氧化、电镀、化学镀或其任何组合。在一些实施例中,可以优选使用ALD。所述高k介质层108覆盖所述侧墙107的侧壁及顶部,并覆盖暴露出的所述衬底100与所述保护层102。
在本发明一实施例中,所述高k介质层108包含多层不同材料的高k子介质层,所述高k子介质层的材料包含氧化铪(HfO2)、氧化钛(TiO)或氧化镧(LaO),也可以包含氧化钽(Ta2O5)、氧化锶钛(SrTiO3)、氧化铪硅(HfSiO)或氧化锆(ZrO2)等,但不限于此。例如高k子介质层的材料可以依次包含氧化铪层、氧化钛层与氧化镧,每层所述高k子介质层的材料不同,所述高k材料层106的材料可以与其中一层所述高k子介质层的材料相同,当然也可以不同。所述高k介质层108与包含有高k材料的侧墙107的设置,能够防止暗电流的产生。
在步骤S6中,如图10所示,形成金属格栅110在部分相邻所述侧墙107之间,所述金属格栅110位于所述隔离结构上方。
具体的,形成金属材料层109,所述金属材料层109填充相邻所述侧墙107之间的间隙并覆盖所述侧墙107,之后对所述金属材料层109进行平坦化至暴露出所述侧墙107的顶部,形成如图9所示的结构。
之后,如图10所示,去除所述光电二极管101上方的相邻所述侧墙107之间的所述金属材料层109,即去除所述侧墙对之外的所述金属材料层109,在所述隔离结构上方形成所述金属格栅110。
所述金属格栅110可以包含多层金属层,例如可以包含三层金属层,但不限于此。本实施例中,所述金属格栅110依次包含第一氮化钛(TiN)层、铝铜层(AlCu)以及第二氮化钛层,相邻所述金属层的材质不同,反射率也不同,多层金属层层叠设置,能够提高所述金属格栅110的挡光效率,避免干扰效应的产生。
具体的,可以首先形成第一氮化钛层,所述第一氮化钛层填充相邻所述侧墙107之间的间隙的底部并覆盖所述侧墙107。接着,在所述第一氮化钛层上形成铝铜层,所述铝铜层填充相邻所述侧墙107之间的间隙的中部并覆盖所述第一氮化钛层。之后,在所述铝铜层上形成第二氮化钛层,所述第二氮化钛层填满所述侧墙107之间的间隙并覆盖所述铝铜层。之后,进行平坦化处理。所述第一氮化钛层、所述铝铜层与所述第二氮化钛层的厚度可以根据实际需求进行确定。最后,去除所述侧墙对之外的所述金属材料层109,在所述隔离结构上方形成所述金属格栅110。
如图11所示,所述制作方法还包括:形成彩色滤光片111在部分相邻所述侧墙107之间,所述彩色滤光片111位于所述光电二极管101上方。之后还可以包括:在所述彩色滤光片111上形成微透镜(未图示)。所述彩色滤光片111形成于所述侧墙对之外的所述高k介质层108上。相邻所述彩色滤光片111之间的所述金属格栅110以及位于所述金属格栅110两侧的侧墙107一起构成格栅结构。
本实施例中,所述高k介质层108位于所述保护层102的表面,位于所述侧墙107的顶部,也位于所述侧墙107或所述金属格栅110的侧壁,具有高低不同的起伏状态,能够更好的防止暗电流的产生,并且所述高k介质层108包围所述金属格栅110以及所述侧墙107,不同方向的光线(如图11中带有箭头的直线所示)入射至所述彩色滤光片111之后均会反射至该彩色滤光片111所对应的所述光电二极管101所在区域内,而不会进入相邻的所述光电二极管的区域,从而能够避免干扰效应的出现。
在本发明一实施例中,执行步骤S4之后,还包括:去除所述隔离结构上方的相邻所述侧墙107之间的所述保护层102,即所述高k介质层108还位于所述衬底100的表面,进一步增加了所述高k介质层108的高低起伏状态,从而能够更好的防止暗电流的产生,且更有效地抑制相邻光电二极管区域之间的干扰效应。
本发明在所述衬底100上形成有高k介质层108以及包含有高k材料的侧墙107,能够防止暗电流的产生,并且高k介质层108位于金属格栅110的底部以及侧墙107的侧壁及顶部,具有不同的高度,在衬底100上形成高低不同的起伏状态,能够更好的防止暗电流的产生,并且高k介质层108包围所述金属格栅110以及所述侧墙107,能够有效抑制相邻光电二极管区域之间的干扰效应,提高输出图像的色彩清晰度。
进一步的,所述金属格栅110包含多层金属层,不同金属层的反射率不同,多层金属层层叠设置能够提高所述金属格栅110的挡光率,进一步避免干扰效应的产生。
进一步的,在芯轴层103与衬底100之间还形成有保护层102,在去除芯轴105之后,在形成高k介质层108之前,所述制作方法还包括:去除所述隔离结构上方的相邻所述侧墙107之间的保护层102,增加了后续形成的高k介质层108的高低起伏状态,从而能够更好的防止暗电流的产生,且更有效地抑制相邻光电二极管区域之间的干扰效应。
相应的,本发明还提供一种图像传感器,采用如上所述的图像传感器的制作方法制作而成。请参考图11所示,所述图像传感器包括:
衬底100,所述衬底100内形成有多个光电二极管101,相邻所述光电二极管101通过隔离结构相隔离;
彩色滤光片111,位于所述光电二极管101上方;
金属格栅110,位于相邻所述彩色滤光片111之间,且位于所述隔离结构上方;
侧墙107,位于所述金属格栅110与所述彩色滤光片111之间;以及
高k介质层108,覆盖所述侧墙107的侧壁及顶部、以及所述衬底100的表面,所述彩色滤光片111位于所述高k介质层108上方。
本发明所提供的图像传感器,在所述衬底100上形成有高k介质层108以及包含有高k材料的侧墙107,能够防止暗电流的产生,并且高k介质层108位于金属格栅110的底部以及侧墙107的侧壁及顶部,具有不同的高度,在衬底100上形成高低不同的起伏状态,能够更好的防止暗电流的产生,并且高k介质层108包围所述金属格栅以及所述侧墙,能够有效抑制相邻光电二极管区域之间的干扰效应,提高输出图像的色彩清晰度。
优选的,所述高k介质层108包含多层不同材料的高k子介质层,所述金属格栅110包含多层金属层。不同金属层的反射率不同,多层金属层层叠设置能够提高所述金属格栅110的挡光率,进一步避免干扰效应的产生。
优选的,在所述衬底100与所述彩色滤光片111之间,以及所述衬底100与所述侧墙107之间还形成有保护层102,所述金属格栅110与所述衬底100之间未设置所述保护层102,所述金属格栅110的底部低于所述侧墙107的底部。所述保护层102的设置,进一步增加了所述高k介质层108的高低起伏状态,从而能够更好的防止暗电流的产生,且更有效地抑制相邻光电二极管区域之间的干扰效应。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明权利范围的任何限定,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例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 (11)

1.一种图像传感器的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供一衬底,所述衬底内形成有多个光电二极管,相邻所述光电二极管通过隔离结构相隔离;
形成多个芯轴在所述衬底上,所述芯轴位于所述隔离结构上方;
形成侧墙,所述侧墙覆盖所述芯轴的侧壁,且所述侧墙的材料包含高k材料;
去除所述芯轴;
形成高k介质层,所述高k介质层覆盖所述侧墙的侧壁及顶部,并覆盖所述衬底的表面;以及
形成金属格栅在部分相邻所述侧墙之间,所述金属格栅位于所述隔离结构上方。
2.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,所述高k介质层包含多层不同材料的高k子介质层,所述金属格栅包含多层金属层。
3.如权利要求2所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,所述高k子介质层的材料包含氧化铪、氧化钛或氧化镧;所述金属格栅依次包含第一氮化钛层、铝铜层以及第二氮化钛层。
4.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,形成多个芯轴在所述衬底上的方法包括:
形成芯轴层在所述衬底上;
形成图形化的掩膜层在所述芯轴层上;
以所述图形化的掩膜层为掩膜,刻蚀所述芯轴层至暴露出所述衬底;以及
去除所述图形化的掩膜层。
5.如权利要求4所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,在形成芯轴层之前,所述制作方法还包括:形成保护层在所述衬底上。
6.如权利要求5所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,在去除所述芯轴之后,形成所述高k介质层之前,所述制作方法还包括:
去除所述隔离结构上方的相邻所述侧墙之间的所述保护层。
7.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,形成侧墙,所述侧墙覆盖所述芯轴的侧壁的方法包括:
形成高k材料层,所述高k材料层覆盖所述芯轴的侧壁及顶部,并覆盖所述衬底的表面;以及
刻蚀去除所述芯轴的顶部及所述衬底上的所述高k材料层。
8.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,形成金属格栅在部分相邻所述侧墙之间,所述金属格栅位于所述隔离结构上方的方法包括:
形成金属材料层,所述金属材料层填充相邻所述侧墙之间的间隙并覆盖所述侧墙;
平坦化所述金属材料层,至暴露出所述侧墙;以及
去除所述光电二极管阵列上方的相邻所述侧墙之间的所述金属材料层。
9.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,形成所述金属格栅之后,所述制作方法还包括:
形成彩色滤光片在部分相邻所述侧墙之间,所述彩色滤光片位于所述光电二极管上方。
10.一种图像传感器,其特征在于,包括:
衬底,所述衬底内形成有多个光电二极管,相邻所述光电二极管通过隔离结构相隔离;
彩色滤光片,位于所述光电二极管上方;
金属格栅,位于相邻所述彩色滤光片之间,且位于所述隔离结构上方;
侧墙,位于所述金属格栅与所述彩色滤光片之间;以及
高k介质层,位于所述金属格栅的底部、所述侧墙的侧壁及顶部、以及所述衬底的表面,所述彩色滤光片位于所述高k介质层上方。
11.如权利要求10所述的图像传感器,其特征在于,所述高k介质层包含多层不同材料的高k子介质层,所述金属格栅包含多层金属层。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115939159B (zh) * 2023-02-02 2023-06-02 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
CN115911074B (zh) * 2023-02-02 2023-06-02 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
CN118281025B (zh) * 2024-06-03 2024-09-03 合肥晶合集成电路股份有限公司 一种图像传感器及其制作方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101625996B (zh) * 2008-07-08 2011-03-23 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 用以减少暗电流的ono侧墙刻蚀工艺
US8890273B2 (en) * 2012-01-31 2014-11-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methods and apparatus for an improved reflectivity optical grid for image sensors
US20160307942A1 (en) * 2015-04-16 2016-10-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Deeply buried color filter array (cfa) by stacked grid structure
CN108198832A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 德淮半导体有限公司 图像传感器、电子装置及其制造方法
CN108807443B (zh) * 2018-07-16 2024-05-07 昆山思特威集成电路有限公司 一种具有嵌入式彩色滤色片阵列的图像传感器
CN109192742A (zh) * 2018-09-04 2019-01-11 德淮半导体有限公司 背照式图像传感器及其形成方法
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
CN112563298A (zh) * 2020-12-07 2021-03-26 上海韦尔半导体股份有限公司 一种低暗电流的图像传感器像素结构
CN113725244A (zh) * 2021-08-30 2021-11-30 上海华力微电子有限公司 图像传感器及其制造方法

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