CN115700929A - 光电传感器及其形成方法、以及电子设备 - Google Patents

Abstract

一种光电传感器及其形成方法、以及电子设备，形成方法包括：提供基底，基底包括像素区，所述像素区包括多个阵列排布的子像素区；在所述子像素区的基底表面形成多个第一陷光槽，在所述子像素区，多个所述第一陷光槽沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向和列向，所述第一陷光槽之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽与沿列向的相邻第一陷光槽之间围成预设区域；形成填充于所述第一陷光槽内的填充层；在所述填充层露出的所述预设区域内形成第二陷光槽，所述第二陷光槽和第一陷光槽构成网格状排布的陷光槽。本发明实施例有利于提高光电传感器的性能，降低工艺风险。

Description

光电传感器及其形成方法、以及电子设备

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光电传感器及其形成方法、以及电子设备。

背景技术

光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应，光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。

例如，CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器和CMOS图像传感器，利用光电转换功能将光学图像转换为电信号后输出数字图像，目前被广泛应用在数码相机和其他电子光学设备中。ToF(Time of Flight，飞行时间)距离传感器，将调制的红外光源投射到物体、人物或场景上，然后反射光由ToF传感器捕获，该传感器测量每个像素接收的光强和相位差，从而获得高度可靠的深度图像以及整个场景的灰度图像，该技术可以被用于自动驾驶、扫地机器人、VR(Virtual Reality，虚拟现实)/AR(Augmented Reality，增强现实)建模等各种测距场景中。

光电传感器都具有一定面积的像素(pixel)区，用来接收光学信号，像素区的光学透过率越高，器件的光学灵敏度性能越好。

但是，目前形成光电传感器的性能仍有待提升。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供一种光电传感器及其形成方法、以及电子设备，提高光电传感器的性能，降低工艺风险。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种光电传感器，包括：基底；所述基底包括像素区，所述像素区包括多个阵列排布的子像素区；多个第一陷光槽，位于所述子像素区的基底表面，在所述子像素区，多个所述第一陷光槽沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向和列向，所述第一陷光槽之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽与沿列向的相邻第一陷光槽之间围成预设区域；多个第二陷光槽，位于所述预设区域的基底内，且所述第二陷光槽和第一陷光槽构成网格状排布的陷光槽。

可选的，所述第一陷光槽和第二陷光槽之间无缝衔接。

可选的，所述光电传感器还包括：填充层，填充于所述第一陷光槽内。

可选的，所述填充层的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳化硅。

可选的，所述陷光槽为倒金字塔结构。

相应的，本发明实施例还提供一种光电传感器的形成方法，包括：提供基底；所述基底包括像素区，所述像素区包括多个阵列排布的子像素区；所述基底中形成有多个感光单元，所述感光单元所在的区域为子像素区；在所述子像素区的基底表面形成多个第一陷光槽，在所述子像素区，多个所述第一陷光槽沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向和列向，所述第一陷光槽之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽与沿列向的相邻第一陷光槽之间围成预设区域；形成填充于所述第一陷光槽内的填充层；在所述填充层露出的所述预设区域内形成第二陷光槽，所述第二陷光槽和第一陷光槽构成网格状排布的陷光槽。

可选的，在形成所述第二陷光槽的过程中，所述第二陷光槽与所述第一陷光槽之间无缝衔接。

可选的，形成所述第一陷光槽的步骤包括：在所述基底上形成硬掩膜层，所述硬掩膜层中形成有多个掩膜开口，多个所述掩膜开口在所述子像素区沿网格的对角线排布，且沿网格的行向和列向，所述掩膜开口之间均间隔排布；以所述硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述掩膜开口露出的基底，形成所述第一陷光槽。

可选的，所述光电传感器的形成方法还包括：在形成所述第一陷光槽之后，在形成所述填充层之前，去除所述硬掩膜层；或者，在形成所述填充层的步骤中，去除所述硬掩膜层。

可选的，形成所述填充层的步骤包括：在所述第一陷光槽内形成填充材料层，所述填充材料层还形成在所述第一陷光槽侧部的所述基底上；去除位于所述第一陷光槽侧部的所述基底上的填充材料层，剩余位于所述第一陷光槽内的填充材料层用于作为所述填充层。

可选的，形成所述填充材料层的工艺包括化学气相沉积工艺和原子层沉积工艺中的一种或两种。

可选的，形成所述第一陷光槽的工艺包括湿法刻蚀工艺。

可选的，形成所述第二陷光槽的工艺包括湿法刻蚀工艺。

可选的，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀溶液包括TMAH溶液。

可选的，所述光电传感器的形成方法还包括：在形成所述第二陷光槽之后，去除所述填充层。

可选的，去除所述填充层的工艺包括湿法刻蚀工艺。

相应的，本发明实施例还提供电子设备，包括：本发明实施例提供的光电传感器。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例提供的光电传感器中，在所述子像素区，多个所述第一陷光槽沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向和列向，所述第一陷光槽之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽与沿列向的相邻第一陷光槽之间围成预设区域；多个第二陷光槽，位于所述预设区域的基底内，且所述第二陷光槽和第一陷光槽构成网格状排布的陷光槽，相应地，在光电传感器的形成过程中，相邻第一陷光槽之间围成的预设区域限定了第二陷光槽的形成位置，在所述第二陷光槽的形成步骤中，第一陷光槽内通常还填充有填充层，相应地，能够以所述填充层为掩膜，在所述填充层露出的所述预设区域内形成第二陷光槽，与在同一步骤中，以位于基底上的硬掩膜层为掩膜在子像素区形成网格状排列的陷光槽的方案相比，本发明实施例中，由于填充层是填充于第一陷光槽内的，有利于避免出现由于相邻第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域过小而导致硬掩膜层(或填充层)失去支撑而掉落倒塌的问题，相应有利于降低工艺风险，而且，还有利于使得所述第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域的尺寸更小，或者有利于使相邻的第一陷光槽和第二陷光槽之间无缝衔接，进而有利于增大陷光槽的密度、减小光反射率，相应提高了光学透过率，光电传感器的性能得到了提升。

本发明实施例提供的光电传感器的形成方法中，在所述子像素区的基底表面形成多个第一陷光槽，在所述子像素区，多个所述第一陷光槽沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向和列向，所述第一陷光槽之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽与沿列向的相邻第一陷光槽之间围成预设区域；之后形成填充于所述第一陷光槽内的填充层，相应地，在形成所述第二陷光槽的步骤中，能够以填充于所述第一陷光槽内的填充层为掩膜，在所述填充层露出的所述预设区域内形成第二陷光槽，第一陷光槽和第二陷光槽构成网格状排列的陷光槽，与在同一步骤中，以位于基底上的硬掩膜层为掩膜在子像素区形成网格状排列的陷光槽的方案相比，本发明实施例在形成第二陷光槽的过程中，由于填充层是填充在第一陷光槽内的，有利于避免出现由于相邻第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域过小而导致硬掩膜层(或填充层)失去支撑而掉落倒塌的问题，相应有利于降低工艺风险，而且，还有利于使得所述第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域的尺寸更小，或者有利于使相邻的第一陷光槽和第二陷光槽之间无缝衔接，进而有利于增大陷光槽的密度、减小光反射率，相应提高了光学透过率，光电传感器的性能得到了提升。

附图说明

图1是一种光电传感器的结构示意图；

图2是一种形成陷光槽的步骤中对应的结构示意图；

图3至图5是本发明光电传感器一实施例的结构示意图；

图6至图7是本发明光电传感器另一实施例的结构示意图；

图8至图29是本发明光电传感器的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，目前光电传感器的性能有待提升。现结合一种目前光电传感器的性能有待提升的原因。图1是一种光电传感器的结构示意图。

如图1所示，所述光电传感器包括：基底10，具有第一表面11；所述基底10包括像素区，所述像素区包括多个阵列排布的子像素区10a；陷光槽12，位于所述第一表面11的所述子像素区10a中，且所述子像素区10a中，相邻的所述陷光槽12之间具有平台区域(如图1中箭头A所指位置处)。

所述光电传感器中，相邻的所述陷光槽12之间还具有平台区域，平台区域的尺寸越大，光反射率越高，光电传感器的光学透过率较低，光电传感器的性能有待提升。

如图2所示，示出了一种形成陷光槽的步骤中对应的结构示意图。具体地，在基底10的第一表面11上形成硬掩膜层13，所述硬掩膜层13中形成有多个掩膜开口14；以所述硬掩膜层13为掩膜，对所述掩膜开口14露出的基底10进行刻蚀，形成陷光槽12。

一种方法是，在形成所述陷光槽12的过程中，增加对基底10的刻蚀时间，以缩小相邻所述陷光槽12之间的平台区域的尺寸。但是，如图2中的虚线所示的陷光槽，缩小所述平台区域的尺寸，容易出现所述硬掩膜层13失去支撑而倒塌掉落的问题，工艺风险较高。尤其是，在半导体领域中，通常采用湿法刻蚀工艺，对所述掩膜开口14露出的基底10进行刻蚀，形成陷光槽12，硬掩膜层13失去支撑容易倒塌掉落到刻蚀溶液中，进而容易对所述刻蚀溶液造成污染，在利用所述刻蚀溶液对后续的产品进行刻蚀后，后续产品中产生颗粒缺陷(particle defect)的风险较高。

为了解决所述技术问题，本发明实施例提供一种光电传感器，在所述子像素区，多个所述第一陷光槽沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向和列向，所述第一陷光槽之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽与沿列向的相邻第一陷光槽之间围成预设区域；多个第二陷光槽，位于所述预设区域的基底内，且所述第二陷光槽和第一陷光槽构成网格状排布的陷光槽，相应地，在光电传感器的形成过程中，相邻第一陷光槽之间围成的预设区域限定了第二陷光槽的形成位置，在所述第二陷光槽的形成步骤中，第一陷光槽内通常还填充有填充层，相应地，能够以所述填充层为掩膜，在所述填充层露出的所述预设区域内形成第二陷光槽，与在同一步骤中，以位于基底上的硬掩膜层为掩膜在子像素区形成网格状排列的陷光槽的方案相比，本发明实施例中，由于填充层是填充于第一陷光槽内的，有利于避免出现由于相邻第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域过小而导致硬掩膜层(或填充层)失去支撑而掉落倒塌的问题，相应有利于降低工艺风险，而且，还有利于使得所述第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域的尺寸更小，或者有利于使相邻的第一陷光槽和第二陷光槽之间无缝衔接，进而有利于增大陷光槽的密度、减小光反射率，相应提高了光学透过率，光电传感器的性能得到了提升。

为了解决所述技术问题，本发明实施例还提供一种光电传感器的形成方法，在所述子像素区的基底表面形成多个第一陷光槽，在所述子像素区，多个所述第一陷光槽沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向和列向，所述第一陷光槽之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽与沿列向的相邻第一陷光槽之间围成预设区域；之后形成填充于所述第一陷光槽内的填充层，相应地，在形成所述第二陷光槽的步骤中，能够以填充于所述第一陷光槽内的填充层为掩膜，在所述填充层露出的所述预设区域内形成第二陷光槽，第一陷光槽和第二陷光槽构成网格状排列的陷光槽，与在同一步骤中，以位于基底上的硬掩膜层为掩膜在子像素区形成网格状排列的陷光槽的方案相比，本发明实施例在形成第二陷光槽的过程中，由于填充层是填充在第一陷光槽内的，有利于避免出现由于相邻第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域过小而导致硬掩膜层(或填充层)失去支撑而掉落倒塌的问题，相应有利于降低工艺风险，而且，还有利于使得所述第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域的尺寸更小，或者有利于使相邻的第一陷光槽和第二陷光槽之间无缝衔接，进而有利于增大陷光槽的密度、减小光反射率，相应提高了光学透过率，光电传感器的性能得到了提升。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，首先对本发明的光电传感器的具体实施例做详细的说明。

参考图3至图5，图3(a)为俯视图，图3(b)为图3(a)在像素区P的局部放大图，图4是在子像素区100a的俯视图，图5是图4沿1-1’割线的局部剖面图，示出了本发明光电传感器一实施例的结构示意图。

作为一种示例，本实施例中以所述光电传感器为TOF(Time of Flight，飞行时间)传感器为示例进行说明。更具体地，所述光电传感器可以为DTOF(Direct Time of Flight，直接飞行时间)传感器。

在其他实施例中，所述光电传感器还可以为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器、CMOS图像传感器、或iTOF(indirect Time of Flight，间接飞行时间)传感器等其他类型的光电传感器。

本实施例中，所述光电传感器包括：基底100，所述基底100包括像素区P，所述像素区P包括多个阵列排布的子像素区100a；多个第一陷光槽130，位于所述子像素区100a的基底100表面，在所述子像素区100a，多个所述第一陷光槽130沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向(如图4中X方向所示)和列向(如图4中Y方向所示)，所述第一陷光槽130之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽130与沿列向的相邻第一陷光槽130之间围成预设区域；多个第二陷光槽140，位于所述预设区域的基底100内，且所述第二陷光槽140和第一陷光槽130构成网格状排布的陷光槽200。

所述基底100用于为光电传感器的形成提供工艺平台。

本实施例中，所述基底100具有第一表面101。

本实施例中，所述基底100包括衬底(图未示)。具体地，所述衬底可以为硅衬底。在其他实施例中，所述衬底的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等其他材料，所述衬底还可以为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底等其他类型的衬底。

所述像素区P用于接收光学信号，以便将光学信号转化为电信号。

所述基底100中，所述像素区P的数量为多个，多个所述像素区P呈矩阵式排布。所述子像素区100a用于形成像素。

所述第一陷光槽130有利于提高像素区P的光学透过率、增加光电转化效率，进而提高光电传感器的光学灵敏度性能。

本实施例中，多个第一陷光槽130，位于所述第一表面101的子像素区100a。

具体地，所述第一陷光槽130设置在光电元件的上方，能够减缓空气和第一表面101之间的折射率变化，降低在界面处由于折射率突变而造成的高反射率，以使更多的光进入到光电元件，提高入射光的透过率，并且，通过在第一表面101的子像素区100a设置所述第一陷光槽130，还有利于将入射光分散到多个角度，增加了光的有效光程，相应能够起到陷光的作用。

在光电传感器的形成过程中，所述第一陷光槽130还用于为填充层提供空间位置，以便所述填充层能够作为形成第二陷光槽140的刻蚀掩膜。

沿行向的相邻第一陷光槽130与沿列向的相邻第一陷光槽130之间围成预设区域D，所述预设区域D用于形成第二陷光槽140。

作为一种示例，所述第一陷光槽130为倒金字塔结构(Inverted PyramidStructure)。

通过使所述第一陷光槽130为倒金字塔结构，从而能够在空气和第一表面101之间形成一个平缓渐变的折射率变化，增加光线在倒金字塔结构内部的反射次数，有效减少光反射率，以使更多的光进入到光电元件、提高光学透过率。同时，入射光在穿过第一表面101的倒金字塔结构时，通过反射、散射、折射等方式，入射光会被分散到各个角度，增加了光的有效光程，从而起到陷光作用，提高了光在光电元件中的吸收效率。

所述第二陷光槽140有利于提高像素区P的光学透过率、增加光电转化效率，进而提高光电传感器的光学灵敏度性能。

在光电传感器的形成过程中，所述第一陷光槽130还用于为填充层提供空间位置，所述填充层用于作为形成第二陷光槽140的刻蚀掩膜，相应地，在所述第二陷光槽140的形成步骤中，能够以填充于所述第一陷光槽130内的填充层为掩膜，在所述填充层露出的所述预设区域D内形成第二陷光槽140，第一陷光槽130和第二陷光槽140构成网格状排列的陷光槽200，由于填充层是填充在第一陷光槽130内的，有利于避免出现由于相邻第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域过小而导致硬掩膜层(或填充层)失去支撑而掉落倒塌的问题，相应有利于降低工艺风险，而且，还有利于使得所述第一陷光槽130和第二陷光槽140之间平台区域的尺寸更小，或者有利于使相邻的第一陷光槽130和第二陷光槽140之间无缝衔接，进而有利于增大陷光槽200的密度、减小光反射率，相应提高了光学透过率，光电传感器的性能得到了提升。

作为一种示例，所述第二陷光槽140也为倒金字塔结构(Inverted PyramidStructure)。

通过使所述第一陷光槽130为倒金字塔结构，从而能够在空气和第一表面101之间形成一个平缓渐变的折射率变化，增加光线在倒金字塔结构内部的反射次数，有效减少光反射率，以使更多的光进入到光电元件、提高光学透过率。同时，入射光在穿过第一表面101的倒金字塔结构时，通过反射、散射、折射等方式，入射光会被分散到各个角度，增加了光的有效光程，从而起到陷光作用，提高了光在光电元件中的吸收效率。

本实施例中，所述第二陷光槽140与所述第一陷光槽130之间无缝衔接。

本实施例中，所述第二陷光槽140与所述第一陷光槽130之间无缝衔接的意思是：所述第二陷光槽140与所述第一陷光槽130之间不具有平台区域，换句话说，所述第二陷光槽140与所述第一陷光槽130之间平台区域的尺寸为零。

所述第二陷光槽140与第一陷光槽130之间无缝衔接，有利于进一步减小光线在像素区的反射率，从而提高光学透光率，进而提升光电传感器的性能。

参考图6至图7，图6为俯视图，图7是图6沿1-1’割线的局部剖面图，示出了本发明光电传感器另一实施例的结构示意图。

本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述，本实施例与前述实施例的不同之处在于：所述光电传感器还包括：填充层260，填充于所述第一陷光槽230内。

所述填充层260用于作为刻蚀所述预设区域D的基底105，以形成第二陷光槽240的掩膜。

具体地，在光电传感器的形成过程中，在形成第一陷光槽230之后，在第一陷光槽230内形成填充层260，随后以填充层260为掩膜，在所述填充层260露出的所述预设区域D内形成第二陷光槽240。

所述填充层260填充于所述第一陷光槽230内，与在同一步骤中，以位于第一表面的硬掩膜层为掩膜在子像素区形成网格状排列的陷光槽的方案相比，在第二陷光槽240的形成步骤中，有利于避免出现由于相邻第一陷光槽230和第二陷光槽260之间平台区域过小，而导致失去支撑而掉落倒塌的问题，相应有利于降低工艺风险。

而且，在形成第二陷光槽260之后，将所述填充层260保留在光电传感器中，所述填充层260能够用于作为透光层，还省去了去除填充层260的步骤，有利于提高工艺整合度。

具体地，本实施例中，所述填充层260选用绝缘介质材料，以免对光电传感器的电学性能产生影响，而且，所述填充层260还选用透光材料，以保证光线在像素区的正常透射，此外，填充层260的材料与所述基底105的材料之间具有刻蚀选择性，以保证填充层260在形成第二陷光槽240的过程中的刻蚀掩膜作用。作为一种示例，所述填充层260的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳化硅。

相应的，本发明还提供一种光电传感器的形成方法。图8至图29是本发明光电传感器的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。

作为一种示例，本实施例中以所述光电传感器为TOF(Time of Flight，飞行时间)传感器为示例进行说明。更具体地，所述光电传感器可以为DTOF(Direct Time of Flight，直接飞行时间)传感器。

在其他实施例中，所述光电传感器还可以为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器、CMOS图像传感器、或iTOF(indirect Time of Flight，间接飞行时间)传感器等其他类型的光电传感器。

以下结合附图，对本实施例光电传感器的形成方法进行详细说明。

参考图8至图9，图8(a)为俯视图，图8(b)为图8(a)在像素区P的局部放大图，图9是在子像素区100a的局部剖面图，提供基底100，具有第一表面101；所述基底100包括像素区P，所述像素区P包括多个阵列排布的子像素区100a；所述基底100中形成有多个感光单元(图未示)，所述感光单元所在的区域为子像素区100a。

所述基底100用于为后续工艺制程提供工艺平台。

本实施例中，所述基底100包括衬底(图未示)。具体地，所述衬底可以为硅衬底。在其他实施例中，所述衬底的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等其他材料，所述衬底还可以为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底等其他类型的衬底。

所述像素区P用于接收光学信号，以便将光学信号转化为电信号。

所述基底100中，所述像素区P的数量为多个，多个所述像素区P呈矩阵式排布。所述子像素区100a用于形成像素。

参考图10至图19，在所述子像素区100a的基底100表面形成多个第一陷光槽130，在所述子像素区100a，多个所述第一陷光槽130沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向(如图18中X方向所示)和列向(如图18中Y方向所示)，所述第一陷光槽130之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽130与沿列向的相邻第一陷光槽130之间围成预设区域D。

所述第一陷光槽130有利于提高像素区P的光学透过率、增加光电转化效率，进而提高光电传感器的光学灵敏度性能。

具体地，所述第一陷光槽130设置在光电元件的上方，能够减缓空气和第一表面101之间的折射率变化，降低在界面处由于折射率突变而造成的高反射率，以使更多的光进入到光电元件，提高入射光的透过率，并且，通过在第一表面101的子像素区100a设置所述第一陷光槽130，还有利于将入射光分散到多个角度，增加了光的有效光程，相应能够起到陷光的作用。

本实施例中，所述第一陷光槽130还用于为后续形成填充层提供空间位置，以便所述填充层能够作为后续形成第二陷光槽的掩膜。

沿行向的相邻第一陷光槽130与沿列向的相邻第一陷光槽130之间围成预设区域D，所述预设区域D用于后续形成第二陷光槽。

结合参考图18和图19，图18为俯视图，图19为图18沿1-1’方向的剖视图，作为一种示例，所述第一陷光槽130为倒金字塔结构(Inverted Pyramid Structure)。

通过使所述第一陷光槽130为倒金字塔结构，从而能够在空气和第一表面101之间形成一个平缓渐变的折射率变化，增加光线在倒金字塔结构内部的反射次数，有效减少光反射率，以使更多的光进入到光电元件、提高光学透过率。同时，入射光在穿过第一表面101的倒金字塔结构时，通过反射、散射、折射等方式，入射光会被分散到各个角度，增加了光的有效光程，从而起到陷光作用，提高了光在光电元件中的吸收效率。

以下结合附图，对本实施例形成所述第一陷光槽130的步骤进行详细说明。

如图10至图15所示，在所述基底100上形成硬掩膜层120，所述硬掩膜层120中形成有多个掩膜开口125，多个所述掩膜开口125在所述子像素区100a沿网格的对角线排布，且沿网格的行向和列向，所述掩膜开口125之间均间隔排布。

硬掩膜层120用于作为形成第一陷光槽的刻蚀掩膜。

掩膜开口125用于定义第一陷光槽的数量和形成位置。

本实施例中，硬掩膜层120的材料为氧化硅。

具体地，如图10和图11所示，图10为俯视图，图11为图10沿1-1’割线的剖面图，在所述基底100上形成硬掩膜材料层110；如图12至图13所示，图12为俯视图，图13为图12沿1-1’割线的剖面图，在所述硬掩膜材料层110上形成图形层111，所述图形层111中形成有图形开口112；如图14至图15所示，图14为俯视图，图15为沿1-1’割线的剖面图，以所述图形层111为掩膜，刻蚀所述图形开口112露出的所述硬掩膜材料层110，剩余的所述硬掩膜材料层110用于作为所述硬掩膜层120。

其中，所述硬掩膜材料层110用于形成硬掩膜层。

作为一种示例，采用沉积工艺(例如：化学气相沉积工艺)形成所述硬掩膜材料层110。

所述图形层111用于作为图形化所述硬掩膜材料层110的掩膜。所述图形开口112用于定义掩膜开口的形成位置和数量。

本实施例中，所述图形层111的材料为光刻胶。

本实施例中，以所述图形层111为掩膜，采用干法刻蚀工艺，刻蚀所述图形开口112露出的所述硬掩膜材料层110。干法刻蚀工艺具有良好的剖面控制性，还有利于提高图形传递的精度。

如图16至图17所示，以所述硬掩膜层120为掩膜，刻蚀所述掩膜开口125露出的基底100，形成所述第一陷光槽130。

本实施例中，所述基底100的材料为硅，所述基底100具有多个晶面，在采用刻蚀工艺，对所述基底100进行刻蚀以形成所述第一陷光槽130的过程中，刻蚀工艺对不同晶面的刻蚀速率具有差异，刻蚀工艺对<111>晶面的刻蚀速率小于对其他晶面(例如：<100>晶面)的刻蚀速率，从而在采用刻蚀工艺刻蚀所述基底100后，第一陷光槽130的侧壁为<111>晶面，所形成的第一陷光槽130相应为倒金字塔结构。

本实施例中，形成所述第一陷光槽130的工艺包括湿法刻蚀工艺。所述湿法刻蚀工艺的刻蚀溶液包括TMAH(四甲基氢氧化铵)溶液。湿法刻蚀工艺利用TMAH溶液对不同晶面的各向异性腐蚀速率，更具体地是对<111>晶面的刻蚀速率小于对其他晶面(例如：<100>晶面、<110>晶面)的刻蚀速率，从而能够在基底100表面制作倒金字塔结构的第一陷光槽130。

后续步骤还包括：形成填充于所述第一陷光槽130内的填充层。参考图18和图19，本实施例中，所述光电传感器的形成方法还包括：在形成所述第一陷光槽130之后，在形成所述填充层之前，去除所述硬掩膜层120。

去除所述硬掩膜层120，从而释放出所述第一陷光槽130上方的空间，以便于后续填充层在所述第一陷光槽130内的填充。

本实施例中，采用湿法刻蚀工艺，去除所述硬掩膜层120。具体地，所述硬掩膜层120的材料为氧化硅，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀溶液为稀释的氢氟酸(DHF)溶液。

需要说明的是，本实施例中，以在形成填充层之前，去除所述硬掩膜层120为示例进行说明。在其他实施例中，还可以是在形成填充层的步骤中，去除所述硬掩膜层。具体地，当在形成第一陷光槽之后，位于所述硬掩膜层中的掩膜开口的大小，能够便于后续填充层在第一陷光槽内的填充时，可以在形成填充层的步骤中，去除所述硬掩膜层。相应地，可以将形成填充层的步骤与去除所述硬掩膜层的步骤相整合，有利于简化工艺流程。

参考图20，形成填充于所述第一陷光槽130内的填充层160。

所述填充层160用于作为后续刻蚀所述预设区域D的基底100，以形成第二陷光槽的掩膜。

而且，所述填充层160填充于所述第一陷光槽130内，与在同一步骤中，以位于基底上的硬掩膜层为掩膜在子像素区形成网格状排列的陷光槽的方案相比，在后续形成第二陷光槽的步骤中，有利于避免出现由于相邻第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域过小，而导致失去支撑而掉落倒塌的问题，相应有利于降低工艺风险。

所述填充层160选用与所述基底100的材料具有刻蚀选择性的材料，以保证填充层160用于作为刻蚀基底100以形成第二陷光槽的刻蚀掩膜的效果。

作为一种示例，所述填充层160的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳化硅。具体地，本实施例中，所述填充层160的材料为氧化硅。氧化硅与半导体工艺制程的兼容性高、工艺成本低。

以下结合附图，对本实施例形成所述填充层160的步骤进行详细说明。

如图20至图21所示，图20为俯视图，图21为图20沿1-1’割线的剖面图，在所述第一陷光槽130内形成填充材料层150，所述填充材料层150还形成在所述第一陷光槽130侧部的所述基底100上。

本实施例中，形成所述填充材料层150的工艺包括化学气相沉积(CVD)工艺和原子层沉积(ALD)工艺中的一种或两种。形成所述填充材料层150的工艺具有良好的间隙填充能力，有利于提高所述填充材料层150在所述第一陷光槽130内的填充质量。

作为一种示例，采用化学气相沉积工艺，形成所述填充材料层150。化学气相沉积工艺的成本低，工艺兼容性高。

如图22至图25所示，去除位于所述第一陷光槽130侧部的所述基底100上的填充材料层150，剩余位于所述第一陷光槽130内的填充材料层150用于作为所述填充层160。

去除位于所述第一陷光槽130侧部的所述基底100上的填充材料层150，以便暴露出所述预设区域D的基底100，从而后续能够在预设区域D的基底100内形成第二陷光槽。

具体地，本实施例中，如图22至图23所示，图22为俯视图，图23为图22沿1-1’割线的剖面图，采用平坦化工艺，去除部分厚度的所述填充材料层150；如图24至图25所示，图24为俯视图，图25为图24沿1-1’割线的剖面图，采用刻蚀工艺，去除位于所述第一陷光槽130侧部的所述基底100上的剩余填充材料层150。

本实施例中，采用平坦化工艺，去除部分厚度的填充材料层150，有利于提高剩余的所述填充材料层150的顶面平坦度，相应地有利于提高填充层的顶面平坦度；而且，采用平坦化工艺，仅去除部分厚度的填充材料层150，使得第一陷光槽130侧部的基底100上还保留有部分厚度的填充材料层150，有利于防止平坦化工艺对基底100造成损伤。

具体地，本实施例中，所述平坦化工艺可以为化学机械平坦化工艺。

本实施例中，采用刻蚀工艺，去除位于所述第一陷光槽130侧部的所述基底100上的剩余填充材料层150，刻蚀工艺易于实现对填充材料层150和基底100较大的刻蚀选择比，有利于降低对基底100造成刻蚀损伤的几率。

具体地，本实施例中，采用无掩膜干法刻蚀工艺，刻蚀剩余的填充材料层150，以将位于所述第一陷光槽130侧部的所述基底100上的剩余填充材料层150去除。采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀剩余的填充材料层150以形成所述填充层160，还有利于省去一张光罩，有利于节约成本。

需要说明的是，在其他实施例中，还可以仅采用平坦化工艺，去除位于所述第一陷光槽侧部的所述基底上的剩余填充材料层。

还需要说明的是，前述步骤中，以在形成填充层之前，去除所述硬掩膜层为示例进行说明。在其他实施例中，还可以是在形成填充层的步骤中，去除所述硬掩膜层。具体地，在去除位于所述第一陷光槽侧部的所述基底上的剩余填充材料层的步骤中，去除所述硬掩膜层。相应地，可以将形成填充层的步骤与去除所述硬掩膜层的步骤相整合，有利于简化工艺流程。

参考图26至图29，在所述填充层160露出的所述预设区域D内形成第二陷光槽140，所述第二陷光槽140和第一陷光槽130构成网格状排布的陷光槽200。

本实施例中，沿行向的相邻第一陷光槽130与沿列向的相邻第一陷光槽130之间围成预设区域D，并且形成填充于所述第一陷光槽130内的填充层160，相应地，在形成所述第二陷光槽140的步骤中，能够以填充于所述第一陷光槽130内的填充层160为掩膜，在所述填充层160露出的所述预设区域D内形成第二陷光槽140，第一陷光槽130和第二陷光槽140构成网格状排列的陷光槽200，与在同一步骤中，以位于第一表面的硬掩膜层为掩膜在子像素区形成网格状排列的陷光槽的方案相比，本实施例在形成第二陷光槽140的过程中，由于填充层160是填充在第一陷光槽130内的，有利于避免出现由于相邻第一陷光槽和第二陷光槽之间平台区域过小而导致硬掩膜层(或填充层)失去支撑而掉落倒塌的问题，相应有利于降低工艺风险，而且，还有利于使得所述第一陷光槽130和第二陷光槽140之间平台区域的尺寸更小，或者有利于使相邻的第一陷光槽130和第二陷光槽140之间无缝衔接，进而有利于增大陷光槽200的密度、减小光反射率，相应提高了光学透过率，光电传感器的性能得到了提升。

所述第二陷光槽140有利于提高像素区P的光学透过率、增加光电转化效率，进而提高光电传感器的光学灵敏度性能。

具体地，作为一种示例，所述第二陷光槽140也为倒金字塔结构(InvertedPyramid Structure)。

通过使所述第一陷光槽130为倒金字塔结构，从而能够在空气和第一表面101之间形成一个平缓渐变的折射率变化，增加光线在倒金字塔结构内部的反射次数，有效减少光反射率，以使更多的光进入到光电元件、提高光学透过率。同时，入射光在穿过第一表面101的倒金字塔结构时，通过反射、散射、折射等方式，入射光会被分散到各个角度，增加了光的有效光程，从而起到陷光作用，提高了光在光电元件中的吸收效率。

本实施例中，在形成所述第二陷光槽140的过程中，所述第二陷光槽140与所述第一陷光槽130之间无缝衔接。

本实施例中，所述第二陷光槽140与所述第一陷光槽130之间无缝衔接的意思是：所述第二陷光槽140与所述第一陷光槽130之间不具有平台区域，换句话说，所述第二陷光槽140与所述第一陷光槽130之间平台区域的尺寸为零。

所述第二陷光槽140与第一陷光槽130之间无缝衔接，有利于进一步减小光线在像素区的反射率，从而提高光学透光率，进而提升光电传感器的性能。

本实施例中，所述基底100的材料为硅，所述基底100具有多个晶面，在采用刻蚀工艺，对所述填充层160露出的基底100进行刻蚀以形成所述第二陷光槽140的过程中，刻蚀工艺对不同晶面的刻蚀速率具有差异，刻蚀工艺对<111>晶面的刻蚀速率小于对其他晶面(例如：<100>晶面)的刻蚀速率，从而在采用刻蚀工艺刻蚀所述填充层160露出的所述基底100后，第二陷光槽140的侧壁为<111>晶面，所形成的第二陷光槽140相应为倒金字塔结构。

本实施例中，形成所述第二陷光槽140的工艺包括湿法刻蚀工艺。

本实施例中，用于作为刻蚀掩膜的所述填充层160不具有倒塌的风险，相应地，填充层160不易掉落到湿法刻蚀工艺的刻蚀溶液中，降低了对所述刻蚀溶造成污染的概率，进而在利用所述刻蚀溶液对后续的产品进行刻蚀后，能够减小后续产品中产生颗粒缺陷(particle defect)的风险。

本实施例中，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀溶液包括TMAH(四甲基氢氧化铵)溶液。湿法刻蚀工艺利用TMAH溶液对不同晶面的各向异性腐蚀速率，更具体地是对<111>晶面的刻蚀速率小于对其他晶面(例如：<100>晶面、<110>晶面)的刻蚀速率，从而能够在基底100表面制作倒金字塔结构的第二陷光槽140。

作为一实施例，所述光电传感器的形成方法还包括：参考图28和图29，图28为俯视图，图29为图28沿1-1’割线的剖面图，在形成所述第二陷光槽140之后，去除所述填充层160。去除所述填充层160，以便暴露出所述第一陷光槽130，方便后续在第一陷光槽130内沉积膜层。

本实施例中，去除所述填充层160的工艺包括湿法刻蚀工艺。具体地，所述填充层160的材料为氧化硅，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀溶液为氢氟酸溶液。

需要说明的是，本实施例中，以在形成第二陷光槽140之后，去除所述填充层160为示例进行说明。

在其他实施例中，基于实际的工艺需求，在形成第二陷光槽之后，还可以保留位于所述第一陷光槽内的所述填充层，所述填充层能够用于作为透光层，从而能够与形成透光层的工艺相整合，并且还省去了去除填充层的步骤，有利于提高工艺整合度。相应地，所述填充层选用绝缘介质材料，以免对光电传感器的电学性能产生影响，而且，所述填充层还选用透光材料，以保证光线在像素区的正常透射

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 (17)

1.一种光电传感器，其特征在于，包括：

基底，所述基底包括像素区，所述像素区包括多个阵列排布的子像素区；

多个第一陷光槽，位于所述子像素区的基底表面，在所述子像素区，多个所述第一陷光槽沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向和列向，所述第一陷光槽之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽与沿列向的相邻第一陷光槽之间围成预设区域；

多个第二陷光槽，位于所述预设区域的基底内，且所述第二陷光槽和第一陷光槽构成网格状排布的陷光槽。

2.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述第一陷光槽和第二陷光槽之间无缝衔接。

3.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述光电传感器还包括：填充层，填充于所述第一陷光槽内。

4.如权利要求3所述的光电传感器，其特征在于，所述填充层的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳化硅。

5.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述陷光槽为倒金字塔结构。

6.一种光电传感器的形成方法，其特征在于，包括：

提供基底，所述基底包括像素区，所述像素区包括多个阵列排布的子像素区；所述基底中形成有多个感光单元，所述感光单元所在的区域为子像素区；

在所述子像素区的基底表面内形成多个第一陷光槽，在所述子像素区，多个所述第一陷光槽沿网格状的对角线方向排布，且沿网格的行向和列向，所述第一陷光槽之间间隔排布，并且沿行向的相邻第一陷光槽与沿列向的相邻第一陷光槽之间围成预设区域；

形成填充于所述第一陷光槽内的填充层；

在所述填充层露出的所述预设区域内形成第二陷光槽，所述第二陷光槽和第一陷光槽构成网格状排布的陷光槽。

7.如权利要求6所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，在形成所述第二陷光槽的过程中，所述第二陷光槽与所述第一陷光槽之间无缝衔接。

8.如权利要求6所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，形成所述第一陷光槽的步骤包括：在所述基底上形成硬掩膜层，所述硬掩膜层中形成有多个掩膜开口，多个所述掩膜开口在所述子像素区沿网格的对角线排布，且沿网格的行向和列向，所述掩膜开口之间均间隔排布；

以所述硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述掩膜开口露出的基底，形成所述第一陷光槽。

9.如权利要求8所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，所述光电传感器的形成方法还包括：在形成所述第一陷光槽之后，在形成所述填充层之前，去除所述硬掩膜层；或者，

在形成所述填充层的步骤中，去除所述硬掩膜层。

10.如权利要求6所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，形成所述填充层的步骤包括：在所述第一陷光槽内形成填充材料层，所述填充材料层还形成在所述第一陷光槽侧部的所述基底上；去除位于所述第一陷光槽侧部的所述基底上的填充材料层，剩余位于所述第一陷光槽内的填充材料层用于作为所述填充层。

11.如权利要求10所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，形成所述填充材料层的工艺包括化学气相沉积工艺和原子层沉积工艺中的一种或两种。

12.如权利要求6所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，形成所述第一陷光槽的工艺包括湿法刻蚀工艺。

13.如权利要求6所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，形成所述第二陷光槽的工艺包括湿法刻蚀工艺。

14.如权利要求12或13所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀溶液包括TMAH溶液。

15.如权利要求6所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，所述光电传感器的形成方法还包括：在形成所述第二陷光槽之后，去除所述填充层。

16.如权利要求15所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，去除所述填充层的工艺包括湿法刻蚀工艺。

17.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1至5任一项所述的光电传感器。

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