CN117497551B - 图像传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种图像传感器的制备方法及图像传感器。图像传感器的制备方法包括：提供衬底，所述衬底设有多个间隔排布的光电元件；于所述衬底上形成隔离层；对所述隔离层进行刻蚀，形成分别与所述光电元件对应设置的多个凹槽；其中，每一所述凹槽的槽壁至少一部分为凹陷面，所述凹陷面为入射光的反射面以将所述入射光反射至所述光电元件；于所述凹槽内形成透光介质层；基于所述透光介质层去除剩余所述隔离层，以形成开口；基于所述开口形成隔离件。采用本制备方法能够提高了光电元件的通光面积。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种图像传感器及其制备方法。
背景技术
随着互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）图像传感器技术的发展，出现了背照式（Back Side Illumination，BSI）CMOS图像传感器。
传统的背照式图像传感器的先进制程中，使用了氧化物栅格（oxide grid），通常会将这种oxide grid做成简单的闸状，但是这种闸状结构容易造成光的散射，从而减少了发光二极管对光的吸收，其会影响背照式图像传感器的感光量。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术中的光散射的问题提供一种能够增加光通量的图像传感器及其制备方法。
为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种图像传感器的制备方法，包括：
提供衬底，所述衬底设有多个间隔排布的光电元件；
于所述衬底上形成氧化层；
于所述氧化层上形成隔离层；
对所述隔离层进行刻蚀，形成分别与所述光电元件对应设置的多个凹槽；其中，每一所述凹槽的槽壁至少一部分为凹陷面，所述凹陷面为入射光的反射面以将所述入射光反射至所述光电元件；
于所述凹槽内形成透光介质层；其中，所述透光介质层与所述氧化层接触设置；
基于所述透光介质层去除剩余所述隔离层，以形成开口；
基于所述开口形成隔离件。
上述图像传感器的制备方法，通过提供设有多个间隔排布的光电元件的衬底，于衬底上依次形成氧化层、隔离层，并对隔离层进行刻蚀，形成分别与光电元件对应设置的多个凹槽，每一凹槽的槽壁至少一部分为凹陷面，于凹槽内形成透光介质层，使得光线能够透过介质层到达光电元件，基于所述透光介质层去除剩余所述隔离层，以形成开口，并在开口处形成隔离件。通过设置凹槽的槽壁为凹陷面，以使透光介质层与隔离件之间的交界面为该凹陷面，这样，该交接面可等效为一凹面镜，凹面镜可起到聚光作用，可以将大量的入射光聚焦至光电元件上，同时还可以增大入射光的反射面积，以提高入射光的反射性能，以将入射光通过透光介质层反射至衬底中的光电元件，同时入射光还可在隔离件处发生折射，可改变入射光的不理想的散射效应，在减少光学串扰的同时，还可进一步增加入射光投射至光电元件的光通量，从而提高图像传感器的感光量。
在其中一个实施例中，所述对隔离层进行刻蚀，形成分别与所述光电元件对应设置的多个凹槽，包括：
于所述隔离层上形成掩膜层，所述掩膜层开设有多个限位窗口；
基于所述限位窗口采用干法刻蚀工艺刻蚀所述隔离层，以形成多个所述凹槽。
在其中一个实施例中，所述基于所述透光介质层去除剩余所述隔离层，以形成开口，包括：
基于所述透光介质层采用干法刻蚀去除剩余的部分所述隔离层；
采用湿法刻蚀去除所述隔离层，以在任意相邻两个所述透光介质层之间形成开口。
在其中一个实施例中，所述基于所述开口形成所述隔离件，包括：
基于所述开口于所述衬底上形成多层叠层设置的金属层，所述多层叠层设置的金属层构成所述隔离件。
在其中一个实施例中，每一所述金属层的材料包括钛、铝和钨的混合金属材料。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
对所述隔离件和所述透光介质层进行平坦化处理。
第二方面，本申请还提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：
衬底；
多个光电元件，间隔排布于所述衬底内；
多个透光介质层，各所述透光介质层间隔设置，且与所述光电元件对应设置，所述透光介质层的侧壁至少一部分为凹陷面；其中，所述凹陷面为入射光的反射面以将所述入射光反射至所述光电元件；
多个隔离件，各所述隔离件位于相邻两个透光介质层之间；
氧化层，位于所述衬底与所述隔离件之间，且与所述透光介质层接触设置。
上述图像传感器，通过提供设有多个间隔排布的光电元件的衬底，多个透光介质层，各透光介质层间隔设置，且与光电元件对应设置，透光介质层的侧壁至少一部分为凹陷面于衬底上形成隔离层，多个隔离件，各隔离件位于相邻两个透光介质层之间。其中，凹陷方向由透光介质层的中间区域指向隔离件的方向。通过设置凹陷方向，以使透光介质层与隔离件之间的交界面为该凹陷面，这样，该交接面可等效为一凹面镜，凹面镜可起到聚光作用，可以将大量的入射光聚焦至光电元件上，同时还可以增大入射光的反射面积，以提高入射光的反射性能，以将入射光通过透光介质层反射至衬底中的光电元件，同时入射光还可在隔离件处发生折射，可改变入射光的不理想的散射效应，在减少光学串扰的同时，还可进一步增加入射光投射至光电元件的光通量，从而提高图像传感器的感光性能。
在其中一个实施例中，所述透光介质层上表层的宽度小于所述透光介质层横截面的最大宽度，在所述衬底指向所述透光介质层上表层的方向上，所述透光介质层的宽度具有先增大后减小的变化趋势。
在其中一个实施例中，所述透光介质层与所述隔离件的交界面为弧形凹陷面，或，所述透光介质层与所述隔离件的交界面为包括多个依次连接的平面，各所述平面相对所述衬底的夹角从所述透光介质层上表层向在所述透光介质层横截面的最大宽度的对应位置依次增大。
在其中一个实施例中，所述隔离件包括多层叠层设置的金属层。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为传统的背照式图像传感器的截面图；
图2为一实施例中提供的图像传感器的制备方法的步骤流程图；
图3为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S210所得结构的截面结构示意图；
图4为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S220 和S230所得结构的截面结构示意图；
图5为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S240所得结构的截面结构示意图；
图6为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S250所得结构的截面结构示意图；
图7为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S260所得结构的截面结构示意图；
图8为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S270所得结构的截面结构示意图；
图9为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S230的步骤流程图；
图10为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S232所得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制备方法中步骤S234所得结构的截面结构示意图；
图12为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中凹槽510槽底为平面的截面结构示意图；
图13为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中凹槽510部分侧壁为弧形的截面结构示意图；
图14为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中凹槽510槽壁为多个依次连接的平面的截面结构示意图；
图15为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S250的步骤流程图；
图16为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中基于开口于衬底上形成多层叠层设置的金属层后所得结构的截面结构示意图；
图17为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：110-基底，120-光电二极管，130-氧化介质层，131-氧化物膜层，132-氧化钽膜层，133-氧化铝膜层，140-氧化物栅格，150-停止层，160-互连结构层，170-隔离结构，310-衬底，320-光电元件，410-隔离层，510-凹槽，610-透光介质层，710-开口，810-隔离件，1010-掩膜层，1020-限位窗口，811-金属层，1710-氧化层，1910-刻蚀停止层，1920-层间电介质，1930-金属互连结构，1931-晶体管，1932-导电插塞，1933-金属层，1940-浅沟槽隔离结构，1950-深沟槽隔离结构。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请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申请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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请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，不是旨在于限制本申请。
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，在不脱离本申请教导之下，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。
请参阅图1，图1出示了传统的背照式图像传感器的截面图，包括基底110、光电二极管120、氧化介质层130、氧化物栅格（oxide grid）140、停止层150、互连结构层160以及隔离结构170。其中，氧化介质层130包括氧化物膜层131、氧化钽膜层132和氧化铝膜层133。在传统的背照式图像传感器的先进制程中，使用了氧化物栅格（oxide grid）140，通常会将这种oxide grid做成简单的闸状，这种闸状结构容易造成光线180的折射与散射，会严重影响光电二极管对光源的吸收。
基于此，本申请提供一种图像传感器的制备方法，可以在减少光学串扰的同时，还可进一步增加入射光投射至光电元件的光通量，从而提高图像传感器的感光量。
请参阅图2，本申请提供一种图像传感器的制备方法，包括如下步骤：
S210：提供衬底，衬底设有多个间隔排布的光电元件。
如图3所示，多个光电元件320可以间隔排布于衬底310内。其中，光电元件320嵌入在衬底310中。光电元件320的感光面可以与衬底310的上表面齐平或大致齐平，并且光电元件320的感光面朝向入射光所在一侧设置，使得入射光能够到达相应的光电元件320。光电元件320可将接收的光信号转化为电信号进行输出。其中，例如，光电元件320可以为光电二极管。
可选地，在衬底310中，相邻设置的两个光电元件320之间还设有深沟槽隔离件330，深沟槽隔离件330自衬底310向背离入射光的光源的方向延伸，延伸的深度至少满足能够将相邻的光电元件320光学或电学隔离开，以实现光电元件320之间的隔离，以避免光串扰的现象发生。
可选地，衬底310的材料可以为本领域公知的任意合适的衬底材料，例如可以为以下所提到的材料中的至少一种：硅(Si)、锗(Ge)、锗硅(SiGe)、碳化硅(SiC)、碳锗硅(SiGeC)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为绝缘体上硅 (SOI)、绝缘体上层叠硅 (SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅 (S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)，或者还可以为双面抛光硅片(Double Side PolishedWafers，DSP)，也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等，本实施例在此不作限制。
S220：于衬底上形成氧化层。
如图4所示，可以采用常用的化学气相沉积工艺于衬底310上先沉积一层氧化层1710。氧化层1710可以为氧化物（Oxide）薄层，例如二氧化硅（SiO2）。
S230：于氧化层之上形成隔离层。
如图4所示，可以采用沉积工艺于氧化层上形成隔离层410。隔离层410的材料可以为与衬底310相同的材料。示例性的，隔离层410的材料可以为以下所提到的材料中的至少一种：硅(Si)、锗(Ge)、锗硅(SiGe)、碳化硅(SiC)、碳锗硅(SiGeC)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体等，本实施例在此不作限制。
S240：对隔离层进行刻蚀，形成分别与光电元件对应设置的多个凹槽。
可选地，可对隔离层410进行干法刻蚀，以在隔离层上形成多个凹槽。在对隔离层410进行干法刻蚀形成凹槽的过程中，由于氧化层的存在，可以使得凹槽的槽底位于氧化层1710，而不是刻蚀至衬底310，以避免对光电元件320造成影响。其中，每一凹槽的槽壁至少一部分为凹陷面，凹陷面为入射光的反射面以将入射光反射至光电元件。如图5所示，每一凹槽510的槽壁至少一部分为凹陷面，示出了凹陷面的界面为圆弧形的情况，当然，凹陷面的界面还可以为其他合适的形状，例如多边形等，例如，多边形可以为五边形及边数大于五的多边形。本实施例在此不做限制。
S250：于凹槽内形成透光介质层。
如图6所示，可以先采用沉积工艺于凹槽内以及隔离层410之上形成透光介质层610，然后采用化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）工艺去除位于隔离层之上的部分透光介质层，以暴露出隔离层410的上表面，并保留位于凹槽内的透光介质层610。其中，透光介质层610的材料可以包括折射率在1.25-1.46之间的透光物质，例如，透光介质层610的材料可以为二氧化硅（SiO2）。或者，还可以采用其他合适的形成工艺一步形成透光介质层610，本实施例在此不做限制。
S260：基于透光介质层去除剩余隔离层，以形成开口。
如图7所示，可以采用干法刻蚀与湿法刻蚀去除剩余隔离层410，以形成开口710。可以将相邻两个透光介质层610之间的隔离层去除，以在对应位置形成开口710。可以理解的是，可将剩余的隔离层全部去除，仅保留透光介质层610。如图7所示，示出了去除剩余隔离层410形成开口710的情况。其中，开口710的位置与衬底310中的深沟槽隔离件330对应设置。
S270：基于开口形成隔离件。
如图8所示，在开口内填充隔离材料，形成隔离件810。隔离材料可以为折射率在1.2-1.4之间的金属，例如钛、铝、钨。或者，还可以为满足折射率在1.2-1.4之间的其他金属，本实施例在此不做限制。其中，隔离件810与衬底310中的深沟槽隔离件330对应设置，隔离件810可用于阻碍光线在多个透光介质层610之间进行串扰，并对光线具有一定的反射作用。在本申请实施例中，其凹槽的槽壁为凹陷面，以使透光介质层610与隔离件810之间的交界面为该凹陷面，这样，该交接面可等效为一凹面镜，当光线进入透光介质层后，利用了凹面镜的原理，凹面镜可起到聚光作用，可以将大量的入射光聚焦至光电元件上，可以提供光电元件对入射光的感光量，另外，入射光也可被围绕该透光介质层610的隔离件810阻隔，限制光线进入其他透光介质层，减少光学串扰，同时，由于隔离件810为金属隔离件，其与透光介质层610之间的交接面还可使入射光在此处发生折射，可改变入射光的不理想散射效应，进一步提高对应光电元件的感光量。
上述图像传感器的制备方法，通过提供设有多个间隔排布的光电元件的衬底，于衬底上形成隔离层，对隔离层进行刻蚀，形成分别与光电元件对应设置的多个凹槽，其中，每一凹槽的槽壁至少一部分为凹陷面，凹陷面为入射光的反射面以将入射光反射至光电元件，增加了光电元件的通光面积。于凹槽内形成透光介质层，便于光线穿透凹槽，基于透光介质层去除剩余隔离层，以形成开口，最后基于开口形成隔离件，隔离件使得进入凹槽的光能够反射至光电元件，减少光学串扰的同时，提高了光电元件的感光量。
在一些实施例中，如图9所示，对隔离层进行刻蚀，形成分别与光电元件对应设置的多个凹槽，包括：
S232：于隔离层上形成掩膜层，掩膜层开设有多个限位窗口。
其中，如图10所示，隔离层410上的掩膜层1010可以为图形化光刻胶，掩膜层1010开设有多个限位窗口1020，多个限位窗口1020暴露出隔离层410的上表面。可以理解的是，掩膜层1010开设的多个限位窗口1020分别与光电元件320对应设置。
S234：基于限位窗口采用干法刻蚀工艺刻蚀隔离层，以形成多个凹槽。
其中，如图11所示，可以基于限位窗口1020采用干法刻蚀工艺刻蚀隔离层410，以形成多个凹槽510。干法刻蚀工艺的工艺参数包括：刻蚀气体为六氟化硫（SF6），SF6的气体流量为25sccm。
可选地，凹槽510顶部的宽度小于凹槽510横截面的最大宽度，在衬底410指向透光介质层上表层的方向上，凹槽510的宽度具有先增大后减小的变化趋势。
具体地，凹槽510的槽壁为弧形凹陷面。
可选地，凹槽510的槽壁为弧形凹陷面可以包括以下几种情形：
如图12所示，凹槽510的槽壁可以为弧形凹陷面，槽底可以为平面；如图13所示，凹槽510可以部分侧壁为弧形，即，凹槽510可以由多个平面与弧形连接而成；如图14所示，凹槽510的槽壁还可为包括多个依次连接的平面，各平面相对衬底的夹角从透光介质层上表层向在透光介质层横截面的最大宽度的对应位置依次增大。示例性的，图14中，平面相对衬底的夹角由α增大为γ。
上述实施例中，通过于隔离层上形成掩膜层，掩膜层开设有多个限位窗口，并基于限位窗口采用干法刻蚀工艺刻蚀隔离层，以形成多个凹槽，可以将大量的入射光聚焦至光电元件上，同时还可以增大入射光的反射面积，以提高入射光的反射性能。多个限位窗口分别与光电元件对应设置，以使后续步骤中形成的凹槽与光电元件对应，增加光电元件的感光量。
在一些实施例中，如图15所示，基于透光介质层去除剩余隔离层，以形成开口，包括：
S252：基于透光介质层采用干法刻蚀去除剩余的部分隔离层。
可选地，为了更好地控制刻蚀方向，可以先采用干法刻蚀去除剩余的部分隔离层。
S254：采用湿法刻蚀去除隔离层，以在任意相邻两个透光介质层之间形成开口。
可选地，在靠近SiO2及氧化物的部位，可以采用湿法刻蚀将剩余的隔离层去除。刻蚀液可以采用能够迅速刻蚀硅，但对SiO2的刻蚀速率相对较低的刻蚀液。示例性的，刻蚀液可以选择氢氧化钾或者TMAH（四甲基氢氧化铵）。需要说明的是，在本申请实施例中，刻蚀液还可以采用其他合适的刻蚀液去除隔离层，不限于上述举例说明，本实施例在此对刻蚀液不做限制。
在一些实施例中，基于开口形成隔离件，包括：基于开口于衬底上形成多层叠层设置的金属层，多层叠层设置的金属层构成隔离件的步骤。
如图16所示，示出了多层叠层设置的金属层811为三层的情况，当然，多层叠层设置的金属层811还可以设置为其他合适的层数，示例性的，层数可以为四层或大于四层。本实施例在此不做限制。
其中，金属层的材料可以为折射率为1.2-1.4之间的金属，以金属层的材料为钛、铝和钨的混合金属材料为例进行说明。可以采用原子层沉积（Atomic Layer Deposition，ALD）技术将金属钛进行沉积，铝和钨的形成方式可以采用蒸镀的技术。
在一些实施例中，图像传感器的制备方法还包括：对隔离件和透光介质层进行平坦化处理的步骤。
通过采用上述任一项实施例中的图像传感器的制备方法制得图像传感器，可以提供设有多个间隔排布的光电元件的衬底，于衬底上形成氧化层，对衬底形成保护，于氧化层上形成隔离层，于隔离层上形成掩膜层，掩膜层开设有多个限位窗口，以使后续步骤中形成的凹槽与光电元件相对应。基于限位窗口采用干法刻蚀工艺刻蚀隔离层，形成分别与光电元件对应设置的多个凹槽。其中，每一凹槽的槽壁至少一部分为凹陷面，凹陷面为入射光的反射面以将入射光反射至光电元件，增加了光电元件的通光面积。于凹槽内形成透光介质层，便于光线穿透凹槽，基于透光介质层去除剩余隔离层，以形成开口，最后基于开口于衬底上形成多层叠层设置的金属层，多层叠层设置的金属层构成隔离件，隔离件与衬底中的深沟槽隔离件对应设置，隔离件可用于阻碍光线在多个透光介质层之间进行串扰，并对光线具有一定的反射作用。在本申请实施例中，其凹槽的槽壁为凹陷面，以使透光介质层与隔离件之间的交界面为该凹陷面，这样，该交接面可等效为一凹面镜，当光线进入透光介质层后，利用了凹面镜的原理，凹面镜可起到聚光作用，可以将大量的入射光聚焦至光电元件上，可以提供光电元件对入射光的感光量，另外，入射光也可被围绕该透光介质层的隔离件阻隔，限制光线进入其他透光介质层，减少光学串扰，同时，由于隔离件为金属隔离件，其与透光介质层之间的交接面还可使入射光在此处发生折射，可改变入射光的不理想散射效应，进一步提高对应光电元件的感光量。
在一些实施例中，本发明还提供了一种图像传感器，如图17所示，图像传感器包括上述任一项实施例的隔离件结构，图像传感器还包括：衬底310、多个光电元件320、多个透光介质层610、多个隔离件810。其中，多个光电元件320间隔排布于衬底310内。各透光介质层610间隔设置，并与光电元件320对应设置，透光介质层610的侧壁至少一部分为凹陷面。各隔离件810位于相邻两个透光介质层610之间，凹陷方向由透光介质层610的中间区域指向隔离件810的方向。
上述图像传感器，通过提供设有多个间隔排布的光电元件的衬底，多个透光介质层，各透光介质层间隔设置，且与光电元件对应设置，透光介质层的侧壁至少一部分为凹陷面于衬底上形成隔离层，多个隔离件，各隔离件位于相邻两个透光介质层之间。其中，凹陷方向由透光介质层的中间区域指向隔离件的方向。通过设置凹陷方向，以使透光介质层与隔离件之间的交界面为该凹陷面，这样，该交接面可等效为一凹面镜，凹面镜可起到聚光作用，可以将大量的入射光聚焦至光电元件上，同时还可以增大入射光的反射面积，以提高入射光的反射性能，以将入射光通过透光介质层反射至衬底中的光电元件，同时入射光还可在隔离件处发生折射，可改变入射光的不理想的散射效应，在减少光学串扰的同时，还可进一步增加入射光投射至光电元件的光通量，从而提高图像传感器的感光性能。
在一个实施例中，如图16所示，透光介质层610上表层的宽度小于透光介质层610横截面的最大宽度，在衬底310指向透光介质层610上表层的方向上，透光介质层610的宽度具有先增大后减小的变化趋势。
在一个实施例中，如图16所示，透光介质层610与隔离件810的交界面为弧形凹陷面。
可选地，弧形凹陷面可以包括以下几种情形：如图12所示，凹槽510的槽壁可以为弧形凹陷面，槽底可以为平面；如图13所示，凹槽510可以部分侧壁为弧形，即，凹槽510可以由多个平面与弧形连接而成；如图14所示，凹槽510的槽壁还可为包括多个依次连接的平面，各平面相对衬底的夹角从透光介质层上表层向在透光介质层横截面的最大宽度的对应位置依次增大。示例性的，图14中，平面相对衬底的夹角由α增大为γ。需要说明的是，凹槽510的槽壁可以理解为本实施例中的弧形凹陷面。
在一个实施例中，如图16所示，隔离件810包括多层叠层设置的金属层811。每一金属层811的材料包括钛、铝和钨的混合金属材料。
在一个实施例中，如图17所示，图像传感器还包括在衬底310下表面的刻蚀停止层1910、层间电介质1920、金属互连结构1930、浅沟槽隔离结构1940，以及光电元件320之间的深沟槽隔离结构1950。其中，金属互连结构1930包括晶体管1931、导电插塞1932、金属层1933。深沟槽隔离结构1950在衬底310中的深度可以将相邻的光电元件320光学或电学隔离开。浅沟槽隔离结构1940可以与深沟槽隔离结构1950对应设置，并设置在相邻光电元件之间。刻蚀停止层1910用于限制蚀刻深度，层间电介质1920在蚀刻停止层1910的另一侧，金属互连结构1930中的晶体管1931可以设置在层间电介质1920中，金属层1933可以设置在层间电介质1920外，导电插塞1931将金属层1933与晶体管1931连接，使得由光电元件320产生的电信号能够经金属互连结构1930传输。
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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种图像传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供衬底，所述衬底设有多个间隔排布的光电元件；
于所述衬底上形成氧化层；
于所述氧化层上形成隔离层；
对所述隔离层进行刻蚀，形成分别与所述光电元件对应设置的多个凹槽；其中，每一所述凹槽的槽壁至少一部分为凹陷面，所述凹陷面为入射光的反射面以将所述入射光反射至所述光电元件；
于所述凹槽内形成透光介质层；其中，所述透光介质层与所述氧化层接触设置；所述透光介质层上表层的宽度小于所述透光介质层横截面的最大宽度，在所述衬底指向所述透光介质层上表层的方向上，所述透光介质层的宽度具有先增大后减小的变化趋势；
基于所述透光介质层去除剩余所述隔离层，以形成开口；
基于所述开口形成隔离件，所述隔离件包括多层叠层设置的金属层；
其中，所述透光介质层和所述隔离件的交界面等效为一凹面镜，起到聚光作用，以将所述入射光聚焦至所述光电元件上。
2.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，所述对所述隔离层进行刻蚀，形成分别与所述光电元件对应设置的多个凹槽，包括：
于所述隔离层上形成掩膜层，所述掩膜层开设有多个限位窗口；
基于所述限位窗口采用干法刻蚀工艺刻蚀所述隔离层，以形成多个所述凹槽。
3.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，所述基于所述透光介质层去除剩余所述隔离层，以形成开口，包括：
基于所述透光介质层采用干法刻蚀去除剩余的部分所述隔离层；
采用湿法刻蚀去除所述隔离层，以在任意相邻两个所述透光介质层之间形成开口。
4.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，每一所述金属层的材料包括钛、铝和钨的混合金属材料。
5.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述隔离件和所述透光介质层进行平坦化处理。
6.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：
衬底；
多个光电元件，间隔排布于所述衬底内；
多个透光介质层，各所述透光介质层间隔设置，且与所述光电元件对应设置，所述透光介质层的侧壁至少一部分为凹陷面；其中，所述凹陷面为入射光的反射面以将所述入射光反射至所述光电元件；所述透光介质层上表层的宽度小于所述透光介质层横截面的最大宽度，在所述衬底指向所述透光介质层上表层的方向上，所述透光介质层的宽度具有先增大后减小的变化趋势；
多个隔离件，各所述隔离件位于相邻两个透光介质层之间；所述隔离件包括多层叠层设置的金属层，所述透光介质层和所述隔离件的交界面等效为一凹面镜，起到聚光作用，以将所述入射光聚焦至所述光电元件上；
氧化层，位于所述衬底与所述隔离件之间，且与所述透光介质层接触设置。
7.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述透光介质层与所述隔离件的交界面为弧形凹陷面，或，所述透光介质层与所述隔离件的交界面为包括多个依次连接的平面，各所述平面相对所述衬底的夹角从所述透光介质层上表层向在所述透光介质层横截面的最大宽度的对应位置依次增大。
8.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述透光介质层的材料包括折射率在1.25-1.46之间的透光物质。
9.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括在所述衬底下表面的刻蚀停止层、层间电介质、金属互连结构、浅沟槽隔离结构，以及所述光电元件之间的深沟槽隔离结构。
10.根据权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，所述金属互连结构包括晶体管、导电插塞、金属层，其中，所述晶体管设置在所述层间电介质中，所述金属层设置在所述层间电介质外，所述导电插塞将所述金属层与所述晶体管连接。
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