CN116895671B - 像素隔离结构及其制备方法、图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种像素隔离结构及其制备方法、图像传感器。像素隔离结构的制备方法包括：提供衬底；于衬底之上形成图形化光刻胶层，图形化光刻胶层具有第一开口，第一开口暴露出衬底的上表面；基于第一开口对衬底进行第一离子注入，以于衬底内形成第一区域；基于第一开口去除部分图形化光刻胶层，以增大第一开口的尺寸形成第二开口；基于第二开口对衬底进行第二离子注入，以于衬底内形成第二区域；第二区域的注入离子为非施主离子或非受主离子，第二区域围绕第一区域设置；第一区域与第二区域共同构成像素隔离结构。本发明的像素隔离结构的制备方法工艺步骤简单，能够节约工艺成本。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器技术领域，特别是涉及一种像素隔离结构及其制备方法、图像传感器。
背景技术
随着图像传感器技术的发展，出现了CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器。CMOS图像传感器中，串扰过大会使像素阵列无法准确还原原始图像，从而影响到最终输出图像的质量。随着像素单元尺寸的逐渐减小，像素单元之间的距离也越来越小，这使得串扰现象越容易发生。
为解决光电子在相邻像素单元之间的串扰，相关技术中主要通过先在硅衬底上刻蚀很深的沟槽，再在沟槽里面填充高介电材料，以达到隔离光电子串扰的目的。然而，相关技术要刻蚀很深的沟槽，并在沟槽内完全填充高介电材料，给工艺上造成了很大的难度，从而相关技术的工艺成本较高。
发明内容
基于此，有必要针对相关技术中的工艺成本较高的问题提供一种像素隔离结构及其制备方法、图像传感器。
第一方面，本发明提供了一种像素隔离结构的制备方法，包括：
提供衬底；
于所述衬底之上形成图形化光刻胶层，所述图形化光刻胶层具有第一开口，所述第一开口暴露出所述衬底的上表面；
基于所述第一开口对所述衬底进行第一离子注入，以于所述衬底内形成第一区域；
基于所述第一开口去除部分所述图形化光刻胶层，以增大所述第一开口的尺寸形成第二开口；
基于所述第二开口对所述衬底进行第二离子注入，以于所述衬底内形成第二区域；所述第二区域的注入离子为非施主离子或非受主离子，所述第二区域围绕所述第一区域设置；所述第一区域与所述第二区域共同构成所述像素隔离结构。
上述像素隔离结构的制备方法，通过于所述衬底之上形成图形化光刻胶层，所述图形化光刻胶层具有第一开口，所述第一开口暴露出所述衬底的上表面；基于所述第一开口对所述衬底进行第一离子注入，以于所述衬底内形成第一区域；基于所述第一开口去除部分所述图形化光刻胶层，以增大所述第一开口的尺寸形成第二开口；基于所述第二开口对所述衬底进行第二离子注入，以于所述衬底内形成第二区域；所述第二区域的注入离子为非施主离子或非受主离子，所述第二区域围绕所述第一区域设置；所述第一区域与所述第二区域共同构成所述像素隔离结构。由于第二区域围绕第一区域设置，因此第二区域内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，防止像素区域之间产生串扰。且像素隔离结构的制备工艺简单，能够节约工艺成本。
在其中一个实施例中，所述去除部分所述图形化光刻胶层，以增大所述第一开口的尺寸形成第二开口，包括：
采用干法刻蚀工艺基于所述第一开口去除部分所述图形化光刻胶层，以增大所述第一开口的尺寸形成第二开口。
在其中一个实施例中，所述干法刻蚀工艺的刻蚀参数包括：刻蚀功率为1000W~1200W，偏压功率为50W~120W，温度为60℃~70℃，压力为8mTorr~40mTorr，刻蚀时间为30s~50s；刻蚀气体包括HBr和O2的第一混合气体，或者，所述刻蚀气体包括Cl2和O2的第二混合气体。
在其中一个实施例中，所述第一混合气体中的HBr的流量为50sccm~100sccm，所述第一混合气体中的O2的流量为10sccm~200sccm；
所述第二混合气体中的Cl2的流量为50sccm~100sccm，所述第二混合气体中的O2的流量为10sccm~200sccm。
在其中一个实施例中，所述第一区域为像素区域或隔离区域。
在其中一个实施例中，所述第一区域为像素区域，所述第一区域的注入离子包括三价离子和五价离子，所述第二区域的注入离子包括氮离子或氟离子中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述第一区域为隔离区域，所述第一区域的注入离子包括三价离子，所述第二区域的注入离子包括氮离子或氟离子中的至少一种。
第二方面，本发明还提供了一种像素隔离结构，包括：
衬底；
第一区域，位于所述衬底内；
第二区域，位于所述衬底内，且围绕所述第一区域设置；所述第二区域的注入离子为非施主离子或非受主离子；所述第一区域和所述第二区域共同构成所述像素隔离结构。
上述像素隔离结构，包括：衬底、第一区域以及第二区域。其中，第一区域位于所述衬底内；第二区域，位于所述衬底内，且围绕所述第一区域设置；所述第二区域的注入离子为非施主离子或非受主离子；所述第一区域和所述第二区域共同构成所述像素隔离结构。由于第二区域围绕第一区域设置，因此第二区域内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，防止像素区域之间产生串扰。且像素隔离结构的制备工艺简单，能够节约工艺成本。
第三方面，本发明还提供了一种图像传感器，包括如上述实施例中所述的像素隔离结构，其中，所述第一区域为像素区域，所述图像传感器还包括：
介质层，位于所述衬底的上表面；
金属栅格，位于所述介质层的上表面，所述金属栅格在所述衬底上的正投影与所述像素隔离结构在所述衬底上的正投影相互交错；
滤色层，位于所述介质层的上表面以及相邻所述金属栅格之间；
微透镜，位于所述滤色层的上表面。
上述图像传感器，包括上述任一项实施例所述的像素隔离结构，其中，所述第一区域为像素区域，所述图像传感器还包括：介质层、金属栅格、滤色层以及微透镜。其中，介质层位于所述衬底的上表面。金属栅格位于所述介质层的上表面，所述金属栅格在所述衬底上的正投影与所述像素隔离结构在所述衬底上的正投影相互交错。滤色层位于所述介质层的上表面以及相邻所述金属栅格之间。微透镜位于所述滤色层的上表面。由于第二区域围绕第一区域设置，因此第二区域内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，防止像素区域之间产生串扰。且像素隔离结构的制备工艺简单，能够节约工艺成本。
第四方面，本发明还提供了另一种图像传感器，包括如上述实施例中所述的像素隔离结构，其中，所述第一区域为隔离区域，所述图像传感器还包括：
像素区域，位于所述衬底内，所述像素隔离结构位于相邻所述像素区域之间；
介质层，位于所述衬底的上表面；
金属栅格，位于所述介质层的上表面，所述金属栅格在所述衬底上的正投影与所述像素隔离结构在所述衬底上的正投影相重叠；
滤色层，位于所述介质层的上表面以及相邻所述金属栅格之间；
微透镜，位于所述滤色层的上表面。
上述图像传感器，包括上述任一项实施例所述的像素隔离结构，其中，所述第一区域为隔离区域，所述图像传感器还包括：像素区域、介质层、金属栅格、滤色层以及微透镜。其中，像素区域位于所述衬底内，所述像素隔离结构位于相邻所述像素区域之间。介质层位于所述衬底的上表面。金属栅格位于所述介质层的上表面，所述金属栅格在所述衬底上的正投影与所述像素隔离结构在所述衬底上的正投影相重叠。滤色层位于所述介质层的上表面以及相邻所述金属栅格之间。微透镜位于所述滤色层的上表面。由于第二区域围绕第一区域设置，因此第二区域内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，防止像素区域之间产生串扰。且像素隔离结构的制备工艺简单，能够节约工艺成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中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为一实施例中提供的像素隔离结构的制备方法的流程图；
图2为一实施例中提供的像素隔离结构的制备方法中步骤S102所得结构的截面结构示意图；
图3为一实施例中提供的像素隔离结构的制备方法中步骤S103所得结构的截面结构示意图；
图4为一实施例中提供的像素隔离结构的制备方法中步骤S104所得结构的截面结构示意图；
图5为一实施例中提供的像素隔离结构的制备方法中步骤S105所得结构的截面结构示意图；
图6为一实施例中提供的像素隔离结构的截面结构示意图；
图7为另一实施例中提供的像素隔离结构的制备方法中步骤S103所得结构的截面结构示意图；
图8为另一实施例中提供的像素隔离结构的制备方法中步骤S104所得结构的截面结构示意图；
图9为另一实施例中提供的像素隔离结构的制备方法中步骤S105所得结构的截面结构示意图；
图10为另一实施例中提供的像素隔离结构的截面结构示意图；
图11为一实施例中提供的图像传感器的截面结构示意图；
图12为另一实施例中提供的图像传感器的截面结构示意图。
附图标记说明：10-衬底，101-像素区域，20-图形化光刻胶层，201-第一开口，202-第二开口，30-第一区域，40-第二区域，50-介质层，60-金属栅格，70-滤色层，80-微透镜。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、 第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分；譬如，第一掺杂类型可以为P型且第二掺杂类型可以为N型，或第一掺杂类型可以为N型且第二掺杂类型可以为P型。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本发明的优选实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例，这样可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形状，且并不限定本发明的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种像素隔离结构的制备方法，包括：
S101：提供衬底。
其中，衬底的材料包括：(i)元素半导体，例如硅或锗等；(ii)化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、磷化镓或磷化铟等；(iii)合金半导体，例如硅锗碳化物、硅锗、磷砷化镓或磷化镓铟等；或(iv)上述的组合。
S102：于衬底之上形成图形化光刻胶层，图形化光刻胶层具有第一开口，第一开口暴露出衬底的上表面。
如图2所示，其中，图形化光刻胶层20的厚度可以为2.5um~3.5um，例如可以为2.5um、2.8um、3um、3.2um、3.5um。第一开口201的尺寸可以为0.2um~0.35um，例如可以为0.2um、0.22um、0.26um、0.3um、0.35um。
在一些实施例中，第一区域30之间的间隔通常也相同，因此每一段的图形化光刻胶层20的尺寸也可以相同。例如，每一段的图形化光刻胶层20的尺寸可以为0.75um~0.95um，例如可以为0.75um、0.8um、0.84um、0.9um、0.95um。
可选的，可以先于衬底10之上形成光刻胶层，然后经过曝光、显影、刻蚀等工艺相结合以形成图形化光刻胶层20。
S103：基于第一开口对衬底进行第一离子注入，以于衬底内形成第一区域。
其中，第一区域30为像素区域或隔离区域。第一离子注入的注入离子类型可以根据第一区域30具体为像素区域还是隔离区域而确定。在图像传感器中，像素区域是指图像传感器的像素单元所对应的区域，隔离区域是指位于各像素单元之间，以对各像素单元进行隔离的区域。
可选的，隔离区域可以先于像素区域形成，也可以后于像素区域形成。
在一些实施例中，如图3所示，第一区域30为像素区域，具体地，第一区域30可以为红色像素区域、绿色像素区域或蓝色像素区域。
在另一些实施例中，如图7所示，第一区域30为隔离区域。
另外，对比图3以及图7可以看出，像素区域在衬底10上的正投影与隔离区域在衬底10上的正投影相互交错。
S104：基于第一开口去除部分图形化光刻胶层，以增大第一开口的尺寸形成第二开口。
以第一区域30为像素区域为例，如图5所示，其中，可以采用刻蚀工艺去除部分图形化光刻胶层20，以使第一开口201的尺寸扩大。刻蚀工艺可以包括干法刻蚀、湿法刻蚀或者干法刻蚀与湿法刻蚀相结合的工艺。通过设置合适的图形化光刻胶层20的厚度，然后控制刻蚀工艺中的刻蚀参数，可以仅去除一小部分的位于第一开口201两侧的图形化光刻胶层20，而使第一开口201的尺寸扩大。
其中，第一开口201的尺寸为第一开口201的宽度，第二开口202的尺寸为第二开口202的宽度。上述文中提到的每一段图形化光刻胶层20的尺寸可以为每一段图形化光刻胶层20的宽度。
对比图3以及图5可以看出，由于无需重新经历光刻、刻蚀等工艺步骤，也无需重新设计光罩，仅需对原有的图形化光刻胶层20进行适当地微缩，即可制备符合工艺需求的第二开口202，因此能够节约工艺成本。
另外，第一区域30为隔离区域时，步骤S104所形成的结构可以参考图8。
S105：基于第二开口对衬底进行第二离子注入，以于衬底内形成第二区域；第二区域的注入离子为非施主离子或非受主离子，第二区域围绕第一区域设置；第一区域与第二区域共同构成像素隔离结构。
以第一区域30为像素区域为例，如图5所示，其中，第二区域40的注入离子（即第二离子注入的注入离子）为非施主离子或非受主离子。施主离子或者受主离子是指掺杂进衬底10后，衬底10就会呈现N型掺杂或者P型掺杂的离子，一般是三价离子例如砷，或者五价离子例如磷。因此相对应的，非施主离子或非受主离子掺杂进衬底10后，衬底10不会呈现n型或p型掺杂，例如氮离子或者氟离子。由于第二区域40围绕第一区域30设置，因此第二区域40内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，从而防止像素区域之间产生串扰。
另外，第一区域30为隔离区域时，步骤S105所形成的结构可以参考图9。
上述像素隔离结构的制备方法，通过于衬底之上形成图形化光刻胶层，图形化光刻胶层具有第一开口，第一开口暴露出衬底的上表面；基于第一开口对衬底进行第一离子注入，以于衬底内形成第一区域；基于第一开口去除部分图形化光刻胶层，以增大第一开口的尺寸形成第二开口；基于第二开口对衬底进行第二离子注入，以于衬底内形成第二区域；第二区域的注入离子为非施主离子或非受主离子，第二区域围绕第一区域设置；第一区域与第二区域共同构成像素隔离结构。由于第二区域围绕第一区域设置，因此第二区域内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，防止像素区域之间产生串扰。且像素隔离结构的制备工艺简单，能够节约工艺成本。
另外，采用非施主离子或非受主离子构成的第二区域，其内的非施主离子或非受主离子虽然也会注入到第一区域的范围内，但并不会影响到第一区域的导电类型。例如假设第一区域为三价离子，则第一区域的导电类型为P型，第二区域的注入离子虽然也会充斥到第一区域内，但不会改变第一区域的导电类型，从而第二区域的注入离子不会影响到第一区域的正常工作。
具体地，在第一区域30为像素区域时，如图6所示，第二区域40围绕第一区域30即像素区域而设置，其内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，从而防止像素区域内的注入离子扩散而产生串扰，并且第二区域40的非施主离子或者非受主离子不会影响像素区域的正常工作。
在第一区域30为隔离区域时，如图10所示，第二区域40围绕第一区域30即隔离区域而设置，隔离区域本身能够防止像素区域101产生串扰，但是隔离区域内的注入离子容易扩散而导致防止串扰的效果不佳。因此，采用第二区域40对隔离区域进行围绕可以防止隔离区域的注入离子发生扩散而产生串扰，并且第二区域40的非施主离子或者非受主离子不会影响隔离区域的正常的隔离作用。
在一个实施例中，上述步骤S104，包括：采用干法刻蚀工艺基于第一开口去除部分图形化光刻胶层，以增大第一开口的尺寸形成第二开口。
通过利用干法刻蚀工艺的各向异性刻蚀的特点，并调控刻蚀过程中相应的刻蚀参数，可以去除部分图形化光刻胶层20，形成符合工艺需求的第二开口202。
在上述实施例的基础上，在一个实施例中，干法刻蚀工艺的刻蚀参数包括：刻蚀功率为1000W~1200W，偏压功率为50W~120W，温度为60℃~70℃，压力为8mTorr~40mTorr，刻蚀时间为30s~50s；刻蚀气体包括HBr和O2的第一混合气体，或者，刻蚀气体包括Cl2和O2的第二混合气体。
在上述实施例的基础上，在一个实施例中，第一混合气体中的HBr的流量为50sccm~100sccm，第一混合气体中的O2的流量为10sccm~200sccm。第二混合气体中的Cl2的流量为50sccm~100sccm，第二混合气体中的O2的流量为10sccm~200sccm。
通过干法刻蚀的方式，去除部分图形化光刻胶层20以增大第一开口201的尺寸而形成第二开口202，这其中，除了第一开口201的尺寸被扩大外，图形化光刻胶层20的顶部也将会被去除一部分。例如，图形化光刻胶层20的厚度可以为3.2um，每一段图形化光刻胶层20的尺寸可以为0.84um，第一开口201的尺寸可以为0.26um。在采用上述刻蚀参数进行刻蚀39S后，图形化光刻胶层20的顶部厚度为3.1um，即图形化光刻胶层20的顶部被去除了0.1um；每一段图形化光刻胶层20的尺寸为0.80um，形成的第二开口202的尺寸为0.3um。当然，在其他合适的应用场景中，图形化光刻胶层20的厚度、第一开口201的尺寸、第二开口202的尺寸等等参数还可以根据实际的应用场景而确定，本实施例在此不作限制。
在一些实施例中，在第一区域30为隔离区域时，第一区域30的注入离子（即第一离子注入的注入离子）包括三价离子，例如可以包括硼离子。第二区域40的注入离子包括氮离子或氟离子中的至少一种。
在另一些实施例中，在第一区域30为像素区域时，第一区域30的注入离子（即第一离子注入的注入离子）包括三价离子和五价离子，例如可以包括硼离子和磷离子，或者可以包括硼离子和砷离子。第二区域40的注入离子包括氮离子或氟离子中的至少一种。
可选的，第一离子注入可以包括至少一道离子注入，各道离子注入的注入能量与注入浓度可以根据具体的注入离子种类以及需要注入的深度等参数而确定，本实施例在此不做限制。可选的，第一离子注入的各道离子注入的注入能量可以在100Kev~1500Kev的范围内，第一离子注入的各道离子注入的注入能量可以在2E11~2E13的范围内。
示例性地，以第一区域30为隔离区域，第一离子注入的注入离子为硼离子为例，此时，第一离子注入可以包括六道离子注入，其中，第一道离子注入至第六道离子注入的注入能量依次为1200Kev，1000Kev, 750Kev, 450Kev， 250Kev， 150Kev；第一道离子注入至第四道离子注入的注入浓度为2E12，第五道离子注入的注入浓度为2.5E12，第六道离子注入的注入浓度为3E12。
通过至少一道的离子注入工艺，能够使第一离子注入形成的第一区域30更深，并且注入离子在第一区域30中能够分布得更均匀。
在一些实施例中，第一离子注入的注入方向垂直于衬底10的上表面，第二离子注入的注入方向垂直于衬底10的上表面。
本发明还提供了一种像素隔离结构，如图6或图10所示，像素隔离结构包括：衬底10、第一区域30以及第二区域40。其中，第一区域30位于衬底10内；第二区域40位于衬底10内，且围绕第一区域30设置；第二区域40的注入离子为非施主离子或非受主离子；第一区域30和第二区域40共同构成像素隔离结构。
其中，衬底10的材料包括：(i)元素半导体，例如硅或锗等；(ii)化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、磷化镓或磷化铟等；(iii)合金半导体，例如硅锗碳化物、硅锗、磷砷化镓或磷化镓铟等；或(iv)上述的组合。
其中，第一区域30为像素区域或隔离区域。第一离子注入的注入离子类型可以根据第一区域30具体为像素区域还是隔离区域而确定。在图像传感器中，像素区域是指图像传感器的像素单元所对应的区域，隔离区域是指位于各像素单元之间，以对各像素单元进行隔离的区域。
在一些实施例中，如图6所示，第一区域30为像素区域，具体地，第一区域30可以为红色像素区域、绿色像素区域或蓝色像素区域。
在另一些实施例中，如图10所示，第一区域30为隔离区域，第一区域30位于相邻像素区域101之间。
第二区域40的注入离子（即第二离子注入的注入离子）为非施主离子或非受主离子。施主离子或者受主离子是指掺杂进衬底10后，衬底10就会呈现N型掺杂或者P型掺杂的离子，一般是三价离子例如砷，或者五价离子例如磷。因此相对应的，非施主离子或非受主离子掺杂进衬底10后，衬底10不会呈现n型或p型掺杂，例如氮离子或者氟离子。由于第二区域40围绕第一区域30设置，因此第二区域40内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，防止第一区域30的注入离子扩散而造成串扰。且第一区域30的注入工艺简单，能够节约工艺成本。
上述像素隔离结构，包括：衬底10、第一区域30以及第二区域40。其中，第一区域30位于衬底10内；第二区域40位于衬底10内，且围绕第一区域30设置；第二区域40的注入离子为非施主离子或非受主离子；第一区域30和第二区域40共同构成像素隔离结构。由于第二区域40围绕第一区域30设置，因此第二区域40内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，防止第一区域30的注入离子扩散而造成串扰。且像素隔离结构的制备工艺简单，能够节约工艺成本。
另外，采用非施主离子或非受主离子构成的第二区域40，其内的非施主离子或非受主离子虽然也会注入到第一区域30的范围内，但并不会影响到第一区域30的导电类型。例如假设第一区域30为三价离子，则第一区域30的导电类型为P型，第二区域40的注入离子虽然也会充斥到第一区域30内，但不会改变第一区域30的导电类型，从而第二区域40的注入离子不会影响到第一区域30的正常工作。
具体地，在第一区域30为像素区域时，如图6所示，第二区域40围绕第一区域30即像素区域而设置，其内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，从而防止像素区域内的注入离子扩散而产生串扰，并且第二区域40的非施主离子或者非受主离子不会影响像素区域的正常工作。
在第一区域30为隔离区域时，如图10所示，第二区域40围绕第一区域30即隔离区域而设置，隔离区域本身能够防止像素区域101产生串扰，但是隔离区域内的注入离子容易扩散而导致防止串扰的效果不佳。因此，采用第二区域40对隔离区域进行围绕可以防止隔离区域的注入离子发生扩散而产生串扰，并且第二区域40的非施主离子或者非受主离子不会影响隔离区域的正常的隔离作用。
本发明还提供了一种图像传感器，如图11所示，图像传感器包括上述任一项实施例的像素隔离结构，其中，第一区域30为像素区域，图像传感器还包括：介质层50、金属栅格60、滤色层70以及微透镜80。其中，介质层50位于衬底10的上表面。金属栅格60位于介质层50的上表面，金属栅格60在衬底10上的正投影与像素隔离结构在衬底10上的正投影相互交错。滤色层70位于介质层50的上表面以及相邻金属栅格60之间。微透镜80位于滤色层70的上表面。
其中，介质层50的材料包括氧化硅或氮化硅等。金属材料层的材料包括铝或钨等。金属栅格60可以防止相邻滤色层70中的光线串扰，增大进入第一区域30的光线的量，提高成像质量。
其中，滤色层70与不同的第一区域30的位置对应，用于通过特定波长范围的光，使特定波长范围的光进入感光元件。当滤色层70对应不同颜色的第一区域30时，可根据需要依次形成滤色层70。滤色层70是用内部添加有有机颜料的树脂形成的。此外，滤色层70还可以由其他材料制成，例如能够将特定波长的光反射出去的反光材料等。微透镜80用于针对各像素单元聚集光，其材料例如为聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂或这些树脂的共聚物树脂形成的。
上述图像传感器，包括上述任一项实施例的像素隔离结构，其中，第一区域30为像素区域，图像传感器还包括：介质层50、金属栅格60、滤色层70以及微透镜80。其中，介质层50位于衬底10的上表面。金属栅格60位于介质层50的上表面，金属栅格60在衬底10上的正投影与像素隔离结构在衬底10上的正投影相互交错。滤色层70位于介质层50的上表面以及相邻金属栅格60之间。微透镜80位于滤色层70的上表面。由于第二区域40围绕第一区域30设置，因此第二区域40内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，防止像素区域产生串扰。且像素隔离结构的制备工艺简单，能够节约工艺成本。
本发明还提供了另一种图像传感器，如图12所示，图像传感器包括上述任一项实施例的像素隔离结构，其中，第一区域30为隔离区域，图像传感器还包括：像素区域101、介质层50、金属栅格60、滤色层70以及微透镜80。其中，像素区域101位于衬底10内，像素隔离结构位于相邻像素区域101之间。介质层50位于衬底10的上表面。金属栅格60位于介质层50的上表面，金属栅格60在衬底10上的正投影与像素隔离结构在衬底10上的正投影相重叠。滤色层70位于介质层50的上表面以及相邻金属栅格60之间。微透镜80位于滤色层70的上表面。
其中，介质层50的材料包括氧化硅或氮化硅等。金属材料层的材料包括铝或钨等。金属栅格60可以防止相邻滤色层70中的光线串扰，增大进入第一区域30的光线的量，提高成像质量。
其中，滤色层70与不同的第一区域30的位置对应，用于通过特定波长范围的光，使特定波长范围的光进入感光元件。当滤色层70对应不同颜色的第一区域30时，可根据需要依次形成滤色层70。滤色层70是用内部添加有有机颜料的树脂形成的。此外，滤色层70还可以由其他材料制成，例如能够将特定波长的光反射出去的反光材料等。微透镜80用于针对各像素单元聚集光，其材料例如为聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂或这些树脂的共聚物树脂形成的。
上述图像传感器，包括上述任一项实施例的像素隔离结构，其中，第一区域30为隔离区域，图像传感器还包括：像素区域101、介质层50、金属栅格60、滤色层70以及微透镜80。其中，像素区域101位于衬底10内，像素隔离结构位于相邻像素区域101之间。介质层50位于衬底10的上表面。金属栅格60位于介质层50的上表面，金属栅格60在衬底10上的正投影与像素隔离结构在衬底10上的正投影相重叠。滤色层70位于介质层50的上表面以及相邻金属栅格60之间。微透镜80位于滤色层70的上表面。由于第二区域40围绕第一区域30设置，因此第二区域40内的非施主离子或者非受主离子能够起到隔离的作用，防止像素区域101产生串扰。且像素隔离结构的制备工艺简单，能够节约工艺成本。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种像素隔离结构的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
于所述衬底之上形成图形化光刻胶层，所述图形化光刻胶层具有第一开口，所述第一开口暴露出所述衬底的上表面；
基于所述第一开口对所述衬底进行第一离子注入，以于所述衬底内形成第一区域；所述第一区域为像素区域；
基于所述第一开口去除部分所述图形化光刻胶层，以增大所述第一开口的尺寸形成第二开口；
基于所述第二开口对所述衬底进行第二离子注入，以于所述衬底内形成第二区域；所述第二区域的注入离子为非施主离子或非受主离子，所述第二区域围绕所述第一区域设置；所述第一区域和所述第二区域共同构成所述像素隔离结构。
2.根据权利要求1所述的像素隔离结构的制备方法，其特征在于，所述去除部分所述图形化光刻胶层，以增大所述第一开口的尺寸形成第二开口，包括：
采用干法刻蚀工艺基于所述第一开口去除部分所述图形化光刻胶层，以增大所述第一开口的尺寸形成第二开口。
3.根据权利要求2所述的像素隔离结构的制备方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺的刻蚀参数包括：刻蚀功率为1000W~1200W，偏压功率为50W~120W，温度为60℃~70℃，压力为8mTorr~40mTorr，刻蚀时间为30s~50s；刻蚀气体包括HBr和O2的第一混合气体，或者，所述刻蚀气体包括Cl2和O2的第二混合气体。
4.根据权利要求3所述的像素隔离结构的制备方法，其特征在于，所述第一混合气体中的HBr的流量为50sccm~100sccm，所述第一混合气体中的O2的流量为10sccm~200sccm；
所述第二混合气体中的Cl2的流量为50sccm~100sccm，所述第二混合气体中的O2的流量为10sccm~200sccm。
5.根据权利要求1所述的像素隔离结构的制备方法，其特征在于，在所述第二离子注入的过程中，所述非施主离子或非受主离子同时注入到所述第一区域的范围内，且所述第一区域的导电类型不变。
6.根据权利要求1所述的像素隔离结构的制备方法，其特征在于，所述第一区域的注入离子包括三价离子和五价离子，所述第二区域的注入离子包括氮离子或氟离子中的至少一种。
7.一种像素隔离结构，其特征在于，所述像素隔离结构采用如权利要求1-6中任一项所述的像素隔离结构的制备方法制得。
8.一种图像传感器，其特征在于，包括如权利要求7中所述的像素隔离结构，所述图像传感器还包括：
介质层，位于所述衬底的上表面；
金属栅格，位于所述介质层的上表面，所述金属栅格在所述衬底上的正投影与所述像素隔离结构在所述衬底上的正投影相互交错；
滤色层，位于所述介质层的上表面以及相邻所述金属栅格之间；
微透镜，位于所述滤色层的上表面。
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