CN116053288B - 一种图像传感器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像传感器及其制作方法,属于半导体制造技术领域。所述图像传感器至少包括:衬底,具有相对的第一表面和第二表面;光电感应区,设置在所述衬底中;格栅,设置在所述衬底的第一表面上,所述格栅具有相对的顶面和底面,所述底面位于靠近所述衬底的一侧,且所述顶面的径向尺寸大于所述底面的径向尺寸;凹部,设置在所述格栅的侧壁上;彩色滤光结构,设置在所述第一表面上,所述彩色滤光结构位于所述光电感应区上,且设置在相邻的所述格栅之间;以及微透镜结构,设置在所述彩色滤光结构上。通过本发明提供的一种图像传感器,可提高图像传感器的性能。

Description

一种图像传感器及其制作方法
技术领域
本发明属于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
图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置,被广泛应用于摄影摄像、安防系统、智能便携电话、传真机、扫描器以及医疗电子等领域。
随着集成电路的不断发展,对图像传感器的像素性能的要求越来越高。在相邻的像素单元之间,设置有格栅,以隔离相邻的像素单元,避免相邻的像素单元之间发生干涉。但无论是复合金属格栅还是氧化格栅,都会对入射的光线进行折射或散射,进而减少光电二极管对光线的吸收,影响图像传感器的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制作方法,通过本发明提供的图像传感器,可解决格栅对入射光线吸收的问题,形成高质量的图像传感器。
为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明提供一种图像传感器,至少包括:
衬底,具有相对的第一表面和第二表面;
光电感应区,设置在所述衬底中;
格栅,设置在所述衬底的第一表面上,所述格栅具有相对的顶面和底面,所述底面位于靠近所述衬底的一侧,且所述顶面的径向尺寸大于所述底面的径向尺寸;
凹部,设置在所述格栅的侧壁上;
彩色滤光结构,设置在所述第一表面上,所述彩色滤光结构位于所述光电感应区上,且设置在相邻的所述格栅之间;以及
微透镜结构,设置在所述彩色滤光结构上。
在本发明一些实施例中,所述光电感应区与所述第一表面接触,且与所述第二表面具有预设距离。
在本发明一些实施例中,在所述凹部处,所述格栅具有最小的径向尺寸。
在本发明一些实施例中,所述格栅的侧壁上设置两个或多个凹部,且随着所述格栅深度的增加,所述凹部的深度逐渐增加。
在本发明一些实施例中,将所述格栅顶面的径向尺寸定义为第一宽度,所述格栅底面的径向尺寸定义为第二宽度,则所述第一宽度大于所述第二宽度。
在本发明一些实施例中,将所述凹部处,所述格栅最小的径向尺寸定义为第三宽度,则所述第三宽度小于所述第一宽度和所述第二宽度。
本发明还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,所述衬底具有相对的第一表面和第二表面;
在所述衬底中形成光电感应区;
在所述衬底的第一表面形成多个格栅,且所述格栅具有相对的顶面和底面,所述底面位于靠近所述衬底的一侧,所述顶面的径向尺寸大于所述底面的径向尺寸,且所述格栅的侧壁上设置有凹部;
在所述第一表面上形成彩色滤光结构,所述彩色滤光结构位于所述光电感应区上,且位于相邻的所述格栅之间;以及
在所述彩色滤光结构上形成微透镜结构。
在本发明一些实施例中,形成多个格栅包括以下步骤:
在所述衬底上形成材料层;
蚀刻所述材料层,在所述材料层上形成多个第一开口,所述第一开口在所述衬底上的正投影覆盖所述光电感应区的中心区域,且所述第一开口的深度小于所述材料层的厚度。
在本发明一些实施例中,形成多个格栅包括以下步骤:
蚀刻所述第一开口底部的所述材料层,形成第二开口,随着所述第二开口深度的增加,所述第二开口的径向尺寸先逐渐增加,再逐渐减小。
在本发明一些实施例中,在形成第二开口时,采用四甲基氢氧化铵湿法蚀刻所述第一开口底部的所述材料层。
在本发明一些实施例中,形成多个格栅包括以下步骤:
蚀刻所述第二开口底部和侧壁的所述材料层,形成第三开口,所述第三开口的底部与所述衬底接触。
在本发明一些实施例中,形成多个格栅包括以下步骤:
在形成所述第三开口后,蚀刻所述第三开口的侧壁,形成格栅,且所述格栅呈收缩状。
综上所述,本发明提供的一种图像传感器及其制作方法,可增加感光区域光的接收量,降低入射光不理想的散射效应。通过本发明提供的一种图像传感器及其制作方法,可提高图像传感器的性能。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例中图像传感器的电路图。
图2为一实施例中在衬底第二表面形成金属层的结构示意图。
图3为一实施例中在衬底中形成光电感应区的结构示意图。
图4为一实施例中在衬底第一表面形成材料层的结构示意图。
图5为一实施例中在材料层上形成第一开口的结构示意图。
图6为一实施例中在材料层上形成第二开口的结构示意图。
图7为一实施例中在材料层上形成第三开口的结构示意图。
图8为一实施例中形成的格栅结构示意图。
图9为一实施例中形成彩色滤光结构的结构示意图。
图10为一实施例中形成微透镜结构的结构示意图。
图11为具有多个凹部的格栅的结构示意图。
标号说明:
101、衬底;102、第二沟槽隔离结构;103、蚀刻停止层;1031、第一蚀刻停止层;1032、第二蚀刻停止层;104、连接结构;105、介质层;106、金属层;107、第一沟槽隔离结构;108、光电感应区;109、氧化层;110、材料层;1101、第一开口;1102、第二开口;1103、第三开口;1104、图案化光阻层;111、格栅;1111、凹部;112、彩色滤光结构;1121、红色滤光片;1122、绿色滤光片;1123、蓝色滤光片;113、微透镜结构;D1、第一宽度;D2、第二宽度;D3、第三宽度;PD、光电二极管;M1、传输晶体管;M2、复位晶体管;M3、源极跟随器;M4、行选管;ADC、模数转换器。
具体实施方式
请参阅图1所示,在图像传感器中,设置有像素阵列和逻辑控制区域。其中,像素阵列中设置有多个呈阵列设置的光电二极管PD,每个光电二极管PD形成一个像素单元,多个光电二极管PD组成像素阵列,景物通过成像透镜聚焦到图像传感器的像素阵列上,光电二极管PD可将表面的光强转换为电信号存储起来。逻辑控制区域包括多个逻辑控制器件,例如包括传输晶体管M1、复位晶体管M2、源极跟随器M3以及行选管M4。其中,传输晶体管M1、复位晶体管M2、源极跟随器M3以及行选管M4的连接关系如图1所示。传输晶体管M1控制光电二极管PD是否进行光电转换,且同时可有效降低像素的热噪声与暗电流,源极跟随器M3可以起到缓冲放大的作用,使得具有较大寄生电容的列总线以及后级读出电路与像素敏感节点隔离来。在进行光电转换时,首先,以使能信号sel控制行选管M4的开关,且以使能信号sel作为计数器的计数信号,当使能信号sel的电平改变时,计数器开始计数,当计时器与电路中对应寄存器的值相等时,将复位信号rst拉起。图像传感器打开复位信号rst进行复位,而后通过模数转换电路ADC对复位信息进行量化,量化完成后,通过开启读取信号tx管读取图像传感器中光电二极管PD的积分信号,最后将积分信号通过模数转换器ADC量化,并减去复位信号rst,完成信号读取。
请参阅图2至图10所示,本发明提供一种图像传感器,所述图像传感器包括衬底101,且衬底101具有相对的第一表面和第二表面。在衬底101中设置有光电感应区108,且相邻的光电感应区108之间设置有沟槽隔离结构。在衬底101的第一表面,设置有氧化层109,在氧化层109上设置有多个格栅111,格栅111具有相对的顶面和底面,底面位于靠近衬底101的一侧,顶面位于远离衬底101的一侧。在相邻的格栅111之间设置有彩色滤光结构112,彩色滤光结构112位于光电感应区108上。在彩色滤光结构112上还设置有微透镜结构113。在衬底101的第二表面,可设置有多层金属层106。
请参阅图2所示,在本发明一实施例中,本发明提供的衬底101可以为任意适用的半导体材料,例如为碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、硅化锗(GeSi)、蓝宝石或硅片等基板,还包括这些半导体构成的叠层结构等,或者为绝缘体上硅,绝缘体上层叠硅、绝缘体上层叠锗化硅、绝缘体上锗化硅以及绝缘体上锗等,具体可根据图像传感器的制备要求进行选择。在本实施例中,衬底101例如为硅衬底,衬底101可以为无掺杂的衬底,也可以为掺杂的衬底101。在本实施例中,衬底101例如为P型硅衬底。在本申请中,衬底101的厚度为例如3um。
请参阅图2所示,在本发明一实施例中,在衬底101中设置有沟槽隔离结构,且包括第一沟槽隔离结构107和第二沟槽隔离结构102。其中,第一沟槽隔离结构107由衬底101的第一表面延伸至衬底101中,第二沟槽隔离结构102由衬底101的第二表面延伸至衬底101中。在本申请中,第一沟槽隔离结构107为深沟槽隔离结构,且第一沟槽隔离结构107的深度大于衬底101厚度的二分之一。第二沟槽隔离结构102为浅沟槽隔离结构,且第二沟槽隔离结构102的深度小于衬底101厚度的三分之一。具体的,第一沟槽隔离结构107的深度为例如2.2um、2.4um或2.6um,第二沟槽隔离结构102的深度为例如0.3um、0.5um或0.8um。
请参阅图2和图5所示,在本发明一实施例中,在形成图像传感器时,先蚀刻衬底101的第二表面,形成多个浅沟槽(图中未显示)。具体可在衬底101的第二表面形成光阻层(图中未显示),并通过曝光显影等工艺,形成图案化光阻层(图中未显示),所述图案化光阻层可定义浅沟槽的位置。再以所述图案化光阻层为掩模,利用干法刻蚀、湿法刻蚀或干法刻蚀和湿法刻蚀相结合等刻蚀方式定量地去除位于图案化光阻层下的部分衬底101,得到浅沟槽。在形成浅沟槽后,在浅沟槽内沉积隔离介质,且隔离介质例如为氧化硅等绝缘物质。并通过化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)等平坦化工艺以将隔离介质的顶部磨平,进而形成多个第二沟槽隔离结构102。
请参阅图2和图3所示,在本发明一实施例中,在形成第二沟槽隔离结构102后,在衬底101的第二表面形成蚀刻停止层103,并在蚀刻停止层103上形成介质层105,并在介质层105上形成金属层106。
具体的,请参阅图2所示,在本发明一实施例中,可使用化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition,CVD)法在衬底101的第二表面以及第二沟槽隔离结构102表面沉积氧化硅(SiO2)或碳氮化硅(SiCN)作为蚀刻停止层103。在一些实施例中,可在衬底101的第二表面设置至少两层或多层蚀刻停止层103。在本实施例中,在衬底101的第二表面设置有两层蚀刻停止层103,包括第一蚀刻停止层1031和第二蚀刻停止层1032。在衬底101的第二表面形成至少两层蚀刻停止层103,可防止蚀刻停止层103出现裂痕,在沉积至少两层蚀刻停止层103时,后一次沉积的蚀刻停止层103可对前一次沉积的蚀刻停止层103中的裂痕进行封堵,避免形成裂痕对金属层106造成影响。
请参阅图2和图3所示,在本发明一些实施例中,在形成第一蚀刻停止层1031和第二蚀刻停止层1032后,蚀刻第二蚀刻停止层1032,并沉积金属,形成部分连接结构104。并在蚀刻停止层103上和连接结构104上形成层间介质层105,层间介质层105覆盖蚀刻停止层103。在本实施例中,可以例如通过高密度等离子体化学气相沉积法在蚀刻停止层103上和连接结构104上形成层间介质层105。层间介质层105的材料可以为氧化硅。并在层间介质层105形成多个开孔,并在开孔内沉积导电材料,例如通过沉积工艺向开孔内沉积金属材料,例如沉积钛/氮化钛及金属钨,从而形成另一部分连接结构104。并在层间介质层105上形成金属层106。在其他实施例中,还可以设置两层或多层金属层106,且相邻的金属层106之间通过介质层105隔离,并通过连接结构104连接。
请参阅图2所示,在本发明一实施例中,在衬底101的第二表面形成多层金属层106后,可在衬底101中形成多个第一沟槽隔离结构107。第一沟槽隔离结构107的形成方法和第二沟槽隔离结构102的形成方法相同,且第一沟槽隔离结构107的深度大于第二沟槽隔离结构102的深度。
请参阅图1至图3所示,在本发明一实施例中,在衬底101中,且位于相邻的第一沟槽隔离结构107之间,设置有光电感应区108。光电感应区108形成光电二极管PD,可将光信号转换为电信号。光电感应区108与衬底101的第一表面接触,且与衬底101的第二表面具有预设距离。具体的,可在衬底101的第一表面形成第一沟槽隔离结构107后,在衬底101的第一表面,向衬底101中植入离子,以形成光电感应区108。在本申请中,可向衬底101中内植入离子,形成光电感应区108。本申请对于衬底101内植入的离子类型不作限定,形成所需的器件即可。在本实施例中,衬底101呈P型设置,则在衬底101内植入的离子例如为N型离子。植入的离子具体可为具有五个价电子的离子,例如可以为磷离子或砷离子。当磷离子替换硅原子时,向晶体的价带提供一个带负电的电子,从而形成N型光电二极管的光电感应区108。在其他实施例中,当衬底101呈N型设置时,还可以向衬底101内植入P型离子,形成P型光电二极管的光电感应区108。在形成光电感应区108的过程中,为保证离子植入后形成的光电二极管的质量和形状,可进行多次不同角度的离子植入,以形成符合预设图案的光电感应区108。
请参阅图3和图4所示,在本发明一实施例中,在衬底101的第一表面,还设置有氧化层109。具体的,可在衬底101的第一表面沉积一层氧化硅(SiO2),形成氧化层109。
请参阅图4和图8所示,在本发明一实施例中,在形成氧化层109后,在氧化层109上形成格栅111,格栅111位于衬底101的第一表面,且位于沟槽隔离结构上。格栅111具有相对的顶面和底面,格栅111的底面为靠近衬底101,且与氧化层109接触的一面,格栅111的顶面为远离衬底101的一面。
具体的,请参阅图4和图5所示,在本发明一实施例中,在形成氧化层109后,继续在氧化层109上沉积一层硅,作为形成格栅111的材料层110。并在材料层110上形成一层图案化光阻层1104,并以图案化光阻层1104为掩模,蚀刻材料层110,在材料层110上形成多个第一开口1101。图案化光阻层1104位于第一沟槽隔离结构107上,且图案化光阻层1104在衬底101上的正投影覆盖第一沟槽隔离结构107以及靠近第一沟槽隔离结构107的部分光电感应区108。第一开口1101位于光电感应区108上,且第一开口1101在衬底101上的正投影暴露光电感应区108的中心区域。在本申请中,第一开口1101的深度小于材料层110的厚度,且随着第一开口1101深度的增加,第一开口1101的径向尺寸逐渐减小或保持不变。在形成第一开口1101时,可采用干法蚀刻材料层110。
请参阅图5至图6所示,在本发明一实施例中,在形成第一开口1101后,继续蚀刻第一开口1101底部的材料层110,形成第二开口1102。在本申请中,第二开口1102可延伸至材料层110底部,也可以保留部分厚度的材料层110在第二开口1102底部。随着第二开口1102深度的增加,第二开口1102的径向尺寸先逐渐增加,再逐渐减小。在形成第二开口1102时,采用四甲基氢氧化铵(Tetramethylammonium hydroxide,TMAH)湿法蚀刻第一开口1101底部的材料层110,形成第二开口1102。在使用四甲基氢氧化铵蚀刻材料层110时,各晶格方向的蚀刻速率不同,以形成径向尺寸先逐渐增加,再逐渐减小的第二开口1102。在本申请中,在使用四甲基氢氧化铵蚀刻材料层110时,晶向(110)方向的蚀刻速率>晶向(100)方向的蚀刻速率>晶向(111)方向的蚀刻速率,故形成第二开口1102的截面呈钻石形态设置。
请参阅图6至图7所示,在本发明一实施例中,在形成第二开口1102后,蚀刻第二开口1102的底部和侧壁,形成第三开口1103。在本申请中,第三开口1103的底部与衬底101接触,且随着第三开口1103深度的增加,第三开口1103的径向尺寸逐渐减小或保持不变。在形成第三开口1103时,可采用干法蚀刻第二开口1102的底部和侧壁的材料层110。
请参阅图7所示,在本发明一实施例中,在形成第三开口1103后,执行第一次热处理工艺,对多次蚀刻形成的格栅111进行修复。
请参阅图7和图8所示,在本发明一实施例中,在形成第三开口1103后,再次蚀刻第三开口1103的侧壁,使得第三开口1103的侧壁随着深度的增加,整体的径向尺寸逐渐减小,进而形成格栅111。格栅111顶面的径向尺寸大于底面的径向尺寸,且格栅111的侧壁上形成有凹部1111。具体可使用干法蚀刻格栅111的侧壁。在蚀刻格栅111的侧壁后,执行第二次热处理工艺,以修复蚀刻后的格栅111。
请参阅图8所示,在本发明一实施例中,在经过多次蚀刻后,形成的格栅111呈收缩状,即随着格栅111深度的增加,整体上格栅111的径向尺寸逐渐减小。在本实施例中,将格栅111顶面的径向尺寸定义为第一宽度D1,格栅111底面的径向尺寸定义为第二宽度D2。则第一宽度D1大于第二宽度D2。在格栅111的侧壁上,将凹部1111处,格栅111最小的径向尺寸定义为第三宽度D3,则第三宽度D3小于第一宽度D1和第二宽度D2。此时,形成的格栅111可增加光的反射和接受面积。
请参阅图8和图11所示,在一些实施例中,还可在格栅111的侧壁设置多个凹部1111,且随着格栅111深度的增加,凹部1111的深度逐渐增加。此时,格栅111相当于被分为多个凸透镜,可对入射的光进行聚光作用。
请参阅图8和图9所示,在本发明一实施例中,在形成格栅111后,在相邻格栅111之间的氧化层109上形成彩色滤光结构112,彩色滤光结构112位于光电感应区108上。彩色滤光结构112包括多个彩色滤光片,多个彩色滤光片组成彩色滤光阵列。每一彩色滤光片对应一个光电二极管PD的光电感应区108。在本申请中,彩色滤光结构112可至少包含三原色的彩色滤光片,例如包含红色滤光片1121、绿色滤光片1122及蓝色滤光片1123,且三种彩色滤光片可以任意合适的组合作排列。例如,红色滤光片1121、绿色滤光片1122及蓝色滤光片1123可交错排列。也可以再设置一个透明滤片,红色滤光片1121、绿色滤光片1122、蓝色滤光片1123以及一个透明滤片交错排列。其中,彩色滤光片可以为聚合材料,例如以丙烯酸聚合物为基材的负型光致抗蚀剂,并且可以含有彩色染料。在形成格栅111后,可直接在格栅111之间的氧化层109上真空蒸镀彩色滤光片。当光线通过彩色滤光片后,可改变颜色,维持某波段(颜色)的高穿透率,进而增强光电转换的效果。
请参阅图1、图9和图10所示,在本发明一实施例中,在彩色滤光结构112上,还设置有微透镜结构113。微透镜结构113设置在彩色滤光结构112上。微透镜结构113的折射率可随图像传感器的光学需求作合适变化。微透镜结构113可使光线聚焦于光电二极管PD,可依据聚光需求,改变要微透镜结构113表面的曲率。微透镜结构113的材料可以是树脂,在形成彩色滤光结构112后,可通过回流焊工艺在彩色滤光片上形成微透镜结构113。
综上所述,本发明提供的所述图像传感器,包括衬底,衬底具有相对的第一表面和第二表面。在衬底中,设置有由第一表面延伸至衬底中的第一沟槽隔离结构,还设置有由第二表面延伸至衬底中的第二沟槽隔离结构。在衬底的第一表面还设置有氧化层,设置在氧化层上的格栅,设置在相邻格栅之间的彩色滤光结构,以及设置在彩色滤光结构上的微透镜结构。在衬底的第二表面还设置有蚀刻停止层,设置在蚀刻停止层上的介质层,设置在介质层上的金属层,以及设置在介质层和蚀刻停止层中,且与金属层连接的连接结构。
以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种图像传感器,其特征在于,至少包括:
衬底,具有相对的第一表面和第二表面;
光电感应区,设置在所述衬底中;
格栅,设置在所述衬底的第一表面上,所述格栅具有相对的顶面和底面,所述底面位于靠近所述衬底的一侧,且所述顶面的径向尺寸大于所述底面的径向尺寸;
凹部,设置在所述格栅的侧壁上;
彩色滤光结构,设置在所述第一表面上,所述彩色滤光结构位于所述光电感应区上,且设置在相邻的所述格栅之间;以及
微透镜结构,设置在所述彩色滤光结构上;
其中,将所述格栅顶面的径向尺寸定义为第一宽度,所述格栅底面的径向尺寸定义为第二宽度,则所述第一宽度大于所述第二宽度,所述格栅最小的径向尺寸定义为第三宽度,则所述第三宽度小于所述第一宽度和所述第二宽度。
2.根据权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述光电感应区与所述第一表面接触,且与所述第二表面具有预设距离。
3.根据权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,在所述凹部处,所述格栅具有最小的径向尺寸。
4.根据权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述格栅的侧壁上设置两个或多个凹部,且随着所述格栅深度的增加,所述凹部的深度逐渐增加。
5.一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,所述衬底具有相对的第一表面和第二表面;
在所述衬底中形成光电感应区;
在所述衬底的第一表面形成多个格栅,且所述格栅具有相对的顶面和底面,所述底面位于靠近所述衬底的一侧,所述顶面的径向尺寸大于所述底面的径向尺寸,且所述格栅的侧壁上设置有凹部;
在所述第一表面上形成彩色滤光结构,所述彩色滤光结构位于所述光电感应区上,且位于相邻的所述格栅之间;以及
在所述彩色滤光结构上形成微透镜结构;
其中,将所述格栅顶面的径向尺寸定义为第一宽度,所述格栅底面的径向尺寸定义为第二宽度,则所述第一宽度大于所述第二宽度,所述格栅最小的径向尺寸定义为第三宽度,则所述第三宽度小于所述第一宽度和所述第二宽度。
6.根据权利要求5所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,形成多个格栅包括以下步骤:
在所述衬底上形成材料层;
蚀刻所述材料层,在所述材料层上形成多个第一开口,所述第一开口在所述衬底上的正投影覆盖所述光电感应区的中心区域,且所述第一开口的深度小于所述材料层的厚度。
7.根据权利要求6所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,形成多个格栅包括以下步骤:
蚀刻所述第一开口底部的所述材料层,形成第二开口,随着所述第二开口深度的增加,所述第二开口的径向尺寸先逐渐增加,再逐渐减小。
8.根据权利要求7所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,在形成第二开口时,采用四甲基氢氧化铵湿法蚀刻所述第一开口底部的所述材料层。
9.根据权利要求7所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,形成多个格栅包括以下步骤:
蚀刻所述第二开口底部和侧壁的所述材料层,形成第三开口,所述第三开口的底部与所述衬底接触。
10.根据权利要求9所述的图像传感器的制作方法,其特征在于,形成多个格栅包括以下步骤:
在形成所述第三开口后,蚀刻所述第三开口的侧壁,形成格栅,且所述格栅呈收缩状。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117497551B (zh) * 2023-12-25 2024-04-30 合肥晶合集成电路股份有限公司 图像传感器及其制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101610376B1 (ko) * 2009-04-10 2016-04-08 엘지이노텍 주식회사 와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 와이어 그리드 편광자의 제조 방법
US20140339606A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 Visera Technologies Company Limited Bsi cmos image sensor
US9543352B2 (en) * 2013-12-12 2017-01-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CMOS image sensor with embedded micro-lenses
US9728570B2 (en) * 2015-11-09 2017-08-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Deep trench isolation fabrication for BSI image sensor
KR102606735B1 (ko) * 2018-06-19 2023-11-28 에스케이하이닉스 주식회사 반사 방지층 내에 매립된 그리드 패턴들을 갖는 이미지 센서
CN109524429A (zh) * 2018-11-27 2019-03-26 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
US10811453B1 (en) * 2019-11-01 2020-10-20 Omnivision Technologies, Inc. Pillar structures for suppressing optical cross-talk
US11348957B2 (en) * 2019-12-27 2022-05-31 Omnivision Technologies, Inc. Transistor having increased effective channel width
CN112436025A (zh) * 2020-11-23 2021-03-02 武汉新芯集成电路制造有限公司 半导体器件及其制作方法
US20220231065A1 (en) * 2021-01-15 2022-07-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Metal shielding structure to reduce crosstalk in a pixel array
CN114864610A (zh) * 2021-01-20 2022-08-05 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 图像传感器及其形成方法
CN114420639B (zh) * 2022-03-30 2022-07-01 合肥晶合集成电路股份有限公司 半导体结构及其制作方法
CN115241221B (zh) * 2022-09-26 2023-01-06 合肥晶合集成电路股份有限公司 背照式图像传感器及其制作方法

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