CN118231435A - 图像传感器的制造方法及图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了图像传感器的制造方法及图像传感器，所述制造方法包括：提供一衬底；在衬底表面形成第一层叠结构，第一层叠结构包括层叠设置的多个不同的半导体材料层；在第一层叠结构内形成隔离结构，且位于第一层叠结构的不同区域的隔离结构从第一层叠结构表面开始向下贯穿不同数量的半导体材料层，以使得第一层叠结构的不同区域内形成不同的光电二极管区域。本申请能够制造具有不同光电二极管的图像传感器，并且无需采用高能量离子注入方式形成光电二极管区域，因而避免了高能量离子注入方式导致的衬底损伤和串扰加重的问题。
Description
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种图像传感器的制造方法及图像传感器。
背景技术
图像传感器是指将光学图像转换成像素信号输出的设备，按感光元件与感光原理的不同分为电荷耦合元件（Charge-coupled Device，简称CCD）图像传感器和互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，简称CMOS）图像传感器，其中互补金属氧化物半导体图像传感器作为广泛应用的一种图像传感器包括前照式（front sideillumination，简称FSI）图像传感器和背照式（Back Side Illumination，简称BSI）图像传感器两种。在背照式图像传感器的现有制造方法中，会采用在前段制程（Front End ofLine，简称FEOL）使用高能量的离子注入（Ion Implantation，简称IMP）来形成光电二极管（Photo diode，简称PD）的方式，这将造成衬底的损伤并因此加重图像传感器的串扰（crosstalk）效应。此外，现有背照式图像传感器的制造技术中缺乏能够制造具有不同光电二极管的图像传感器的方法。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提供一种图像传感器的制造方法及图像传感器，目的在于制造具有不同光电二极管的图像传感器，并且避免因采用高能量离子注入方式而带来的不利影响。
根据本发明的第一方面，提供一种图像传感器的制造方法，包括：
提供一衬底；
在所述衬底表面形成第一层叠结构，所述第一层叠结构包括层叠设置的多个不同的半导体材料层；
在所述第一层叠结构内形成隔离结构，且位于所述第一层叠结构的不同区域的所述隔离结构从所述第一层叠结构表面开始向下贯穿不同数量的所述半导体材料层，以使得所述第一层叠结构的不同区域内形成不同的光电二极管区域。
可选地，在所述第一层叠结构内形成隔离结构，包括：
在所述第一层叠结构表面形成掩模层；
按所述第一层叠结构内隔离结构的预设深度从大到小的顺序，对所述第一层叠结构的不同区域上的所述掩模层依次进行图案化处理，且各次所述图案化处理后以当前形成的图案化的掩模层为掩模对所述第一层叠结构进行刻蚀；
对多次刻蚀所述第一层叠结构形成的凹槽进行填充，以形成所述隔离结构。
可选地，在所述第一层叠结构内形成隔离结构，还包括：将所述隔离结构与所述第一层叠结构进行表面平坦化处理。
可选地，所述第一层叠结构还包括第一保护层，所述第一保护层位于所述第一层叠结构的顶部。
可选地，所述制造方法还包括：
在所述第一层叠结构内形成隔离结构之后，在所述第一层叠结构表面形成遮光层；
按所述第一层叠结构内隔离结构的预设深度从大到小的顺序，对所述第一层叠结构的不同区域上的所述遮光层依次刻蚀，且各次刻蚀所述遮光层后以当前剩余的遮光层进行遮光来激光退火处理所述第一层叠结构。
可选地，多次激光退火处理所用激光的功率依次减小。
可选地，提供一衬底，包括：
提供一原始衬底，所述原始衬底包括阻挡层且所述阻挡层将所述原始衬底划分为基底和外延层，所述外延层位于所述原始衬底的顶部；
将所述外延层去除，形成所述衬底。
可选地，所述制造方法还包括：
在所述第一层叠结构内形成隔离结构之后，在所述第一层叠结构表面和所述隔离结构表面形成第二层叠结构；
刻蚀所述第二层叠结构至暴露出所述第一层叠结构，以形成位于所述隔离结构表面的格栅结构。
可选地，所述制造方法还包括：在形成所述格栅结构之后，在所述格栅结构之间形成位于所述第一层叠结构表面的滤光元件。
根据本发明的第二方面，提供一种图像传感器，所述图像传感器采用如第一方面所述的任一种制造方法制造而成。
本申请意想不到的技术效果是：
根据本申请提供的图像传感器的制造方法，通过在衬底表面形成第一层叠结构以及在第一层叠结构内形成隔离结构来实现光电二极管区域的形成，这样不仅避免了采用离子注入工艺形成光电二极管区域导致的衬底损伤和串扰加重的问题，而且通过第一层叠结构的不同区域的所述隔离结构从第一层叠结构表面开始向下贯穿不同数量的半导体材料层实现了不同光电二极管区域的形成，为制造具有不同类型光电二极管的图像传感器提供了技术支持。
进一步地，根据本申请提供的图像传感器的制造方法中，在第一层叠结构内形成隔离结构，包括：在第一层叠结构表面形成掩模层；按第一层叠结构内隔离结构的预设深度从大到小的顺序，对第一层叠结构的不同区域上的掩模层依次进行图案化处理，且各次图案化处理后以当前形成的图案化的掩模层为掩模对第一层叠结构进行刻蚀，因而掩模层上较先进行的图案化处理得到的开口区域使得第一层叠结构的对应位置得到较多次刻蚀从而具有较深的凹槽，这样在凹槽被填充后所形成的隔离结构能够从第一层叠结构表面开始向下贯穿较多数量的半导体材料层，从而不仅实现了不同高度隔离结构的形成，而且使得第一层叠结构的各次刻蚀得以充分利用，降低了形成隔离结构所需的凹槽的形成成本。
进一步地，根据本申请提供的图像传感器的制造方法还包括：在第一层叠结构内形成隔离结构之后，在第一层叠结构表面形成遮光层；按第一层叠结构内隔离结构的预设深度从大到小的顺序，对第一层叠结构的不同区域上的遮光层依次刻蚀，且各次刻蚀遮光层后以当前剩余的遮光层进行遮光来激光退火处理第一层叠结构，因而遮光层上较先被刻蚀掉的区域使得第一层叠结构的对应区域进行较多次激光退火处理从而得到较大能量，激光退火处理是为了活化第一层叠结构中的光电二极管区域，第一层叠结构中得到较大能量的区域能够使其中较深位置处的光电二极管区域也被充分活化，该种光电二极管区域的活化方式不仅满足了多个不同光电二极管区域的活化需求，而且使得激光退火中激光的能量被充分利用，降低了多个不同光电二极管区域被活化的成本。
附图说明
通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出现有的一种背照式图像传感器的示意性截面图；
图2示出本申请实施例中一种图像传感器的制造方法的流程图；
图3示出本申请实施例中一种原始衬底的示意性截面图；
图4示出本申请实施例中由图3所示原始衬底形成的衬底的示意性截面图；
图5示出本申请实施例中由图4所示衬底形成第一层叠结构以及掩模层后的示意图；
图6示出本申请实施例中对掩模层进行第一次图案化处理后的示意图；
图7示出本申请实施例中对第一层叠结构进行第一次刻蚀后的示意图；
图8示出本申请实施例中对掩模层进行第二次图案化处理后的示意图；
图9示出本申请实施例中对第一层叠结构进行第二次刻蚀后的示意图；
图10示出本申请实施例中掩模层进行第三次图案化处理后的示意图；
图11示出本申请实施例中对第一层叠结构进行第三次刻蚀后的示意图；
图12示出本申请实施例中对图11所示凹槽进行填充后的示意图；
图13示出本申请实施例中第一次激光退火处理的示意图；
图14示出本申请实施例中第二次激光退火处理的示意图；
图15示出本申请实施例中第三次激光退火处理的示意图；
图16示出本申请实施例中形成第二层叠结构后的示意图；
图17示出本申请实施例中形成格栅结构后的示意图；
图18示出本申请实施例中形成滤光元件后的示意图。
附图标记说明：111-衬底；112-深沟槽隔离结构；113-光电二极管区域；114-浅沟槽隔离结构；121-第一介质层；122-第二介质层；123-焊盘；124-连接结构；125-多晶硅结构；130-掩模材料层；131-第一掩模层；132-第二掩模层；133-第三掩模层；134-第四掩模层；140-格栅结构；210-原始衬底；211-阻挡层；212-基底；213-外延层；214-浅沟槽隔离结构；221-第一介质层；222-第二介质层；230-第一层叠结构；231-第一半导体材料层；232-第二半导体材料层；233-第三半导体材料层；234-第一保护层；241-掩模层；242-第一开口区域；243-第二开口区域；244-第三开口区域；251-第一凹槽；252-第二凹槽；253-第三凹槽；261-第一深沟槽隔离结构；262-第二深沟槽隔离结构；263-第三深沟槽隔离结构；271-第一遮光层；272-第二遮光层；280-第二层叠结构；281-高k介质层；282-金属层；283-第二保护层；284-格栅结构；291-蓝色滤光元件；292-绿色滤光元件；293-红色滤光元件。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本申请。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
本申请可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图1所示为现有的一种背照式图像传感器。如图1所示，背照式图像传感器包括衬底111，衬底111内设置有多个光电二极管区域113以及用于将相邻光电二极管区域113隔开的深沟槽隔离（Deep Trench Isolation，简称DTI）结构112和浅沟槽隔离（Shallow TrenchIsolation，简称STI）结构114，衬底111采用的材料例如为硅（Si）。衬底111位于第二介质层122的表面，第二介质层122位于第一介质层121的表面，第一介质层121的底面上设置有焊盘123，焊盘123通过第一介质层121内设置的连接结构124与第二介质层122内设置的多晶硅结构125连接，焊盘123采用的材料例如为铜（Cu）。衬底111的表面设置有掩模材料层130，掩模材料层130的表面设置有有不同材料层叠形成的格栅结构140。掩模材料层130包括第一掩模层131、第二掩模层132、第三掩模层133和第四掩模层134，其中，第一掩模层131和第四掩模层134采用的材料可以为氧化硅（SiO2），第二掩模层132采用的材料可以为氧化铝（Al2O3），第三掩模层133采用的材料可以为氧化钽（Ta2O5）。上述衬底111的厚度可以为3um，第一掩模层131的厚度可以为120埃，第二掩模层132的厚度可以为75埃，第三掩模层133的厚度可以为520埃，第四掩模层134的厚度可以为1800埃。
现有背照式图像传感器的制造方法中，光电二极管区域113如图1所示是在前段制程中通过从衬底111的底面向衬底111注入离子形成，由于光电二极管区域113形成于衬底111中靠近衬底111表面的部分，因而需要高能量的离子从衬底111底面向衬底111内注入，然而高能量的离子注入势必会对衬底111造成损伤并因此加重光电二极管区域113之间的信号串扰问题。此外，现有背照式图像传感器的制造方法制造的是如图1所示的具有相同光电二极管区域113的图像传感器，因而缺乏能够制造具有不同光电二极管的图像传感器的方法。
鉴于此，本申请一个实施例提供了一种图像传感器的制造方法。图2示出根据本申请实施例的一种图像传感器的制造方法的流程图，参照图2，该制造方法包括：
步骤S110，提供一衬底；
步骤S120，在衬底表面形成第一层叠结构，第一层叠结构包括层叠设置的多个不同的半导体材料层；
步骤S130，在第一层叠结构内形成隔离结构，且位于第一层叠结构的不同区域的隔离结构从第一层叠结构表面开始向下贯穿不同数量的半导体材料层，以使得第一层叠结构的不同区域内形成不同的光电二极管区域。
具体地，第一层叠结构包括的多个不同的半导体材料层，可以为硅材料中掺杂不同元素而形成的多个不同的半导体材料层，即多个不同半导体材料层中任两个半导体材料层的掺杂元素不同；也可以为硅材料中掺杂不同浓度的同一元素而形成的多个不同的半导体材料层，即多个不同半导体材料层中任两个半导体材料层的掺杂浓度不同。应当理解，第一层叠结构用于形成光电二极管区域，因而硅材料中掺杂的元素可以为磷、砷、锑以及本领域技术人员已知的其他适合的元素。
需要说明的是，第一层叠结构的不同区域的隔离结构从第一层叠结构表面开始向下贯穿不同数量的半导体材料层，这样第一层叠结构的不同区域中由隔离结构隔离开的光电二极管区域包含的是不同数量的半导体材料层。由于光电二极管区域包含的半导体材料层的数量的不同，导致的是光线的反射和折射的次数的不同，从而造成光电二极管区域的光电反应效率的不同，因而本申请实施例实现的是多个不同光电反应效率的光电二极管区域的形成。光电二极管区域的不同光电反应效率对应的是采用图像传感器的成像设备的不同分辨率，因而本申请实施例对制造具有不同分辨率摄像头的电子设备提供了技术支持。
应当理解的是，光电二极管区域包含的半导体材料层的数量越多，光电二极管区域的光电反应效率越大，但制造成本也会相应增大，因而实践中兼顾图像传感器不同区域中光电二极管的光电反应效率的设计需求和制造成本来将步骤S120形成的第一层叠结构划分为多个区域，步骤S130的执行使得第一层叠结构的多个区域中同一区域中的光电二极管具有相同的光电反应效率，而不同区域中的光电二极管具有不同的光电反应效率。本申请实施例形成多个不同光电反应效率的光电二极管的过程中，并没有采用离子注入工艺，因而避免了离子注入工艺导致的衬底损伤和串扰加重的问题。
图3至图18是本申请实施例提供的一种示例性的图像传感器的制造方法的各步骤示意图，该图像传感器需要制造三种不同的光电二极管，第一层叠结构对应地划分为三个区域。下面结合图2以及图3至图18对本申请实施例提供的图像传感器的制造方法进行详细说明。
在步骤S110，提供一衬底，可以包括：提供如图3所示的原始衬底210，原始衬底210包括阻挡层211且阻挡层211将原始衬底210划分为基底212和外延层213，外延层213位于原始衬底210的顶部；接着将外延层213去除，形成如图4所示的只包括阻挡层211和基底212的衬底。
如图3所示，原始衬底210形成于第二介质层222的表面，第二介质层222形成于第一介质层221的表面，并且基底212在前段制程已形成浅沟槽隔离结构214，阻挡层211是在浅沟槽隔离结构214形成后通过向原始衬底210进行离子注入而形成的，注入的离子例如为硼（B）离子。阻挡层211在原始衬底210中形成于浅沟槽隔离结构214的表面，用于和浅沟槽隔离结构214以及后续形成于阻挡层211上方的深沟槽隔离结构相结合实现相邻光电二极管区域的较好隔离，从而降低图像传感器的串扰效应。需要说明的是，本申请实施例是制造背照式图像传感器，背照式图像传感器允许光通过背侧进入像素区，因而上述原始衬底210的顶部一侧对应的是后续形成的图像传感器的背侧。
上述将外延层213去除，可以是采用化学机械研磨（Chemical MechanicalPolishing，简称CMP）的方式，这样在外延层213去除的同时使得形成的图4所示的衬底表面平坦化，从而为后续第一层叠结构的制作提供高质量的衬底。
在步骤S120中，在阻挡层表面形成第一层叠结构，可以是将多个不同的半导体材料层依序沉积到图4所示的衬底表面形成，沉积工艺例如为化学气相沉积（Chemical VaporDeposition，简称CVD）。应当理解，本申请实施例通过第一层叠结构的不同区域的隔离结构从第一层叠结构表面开始向下贯穿不同数量的半导体材料层来形成不同的光电二极管区域，因而第一层叠结构包括的半导体材料层的数量要不少于需要形成的光电二极管的种类，这样在示例性地制造具有三种不同光电二极管的图像传感器的情况下，需要依序沉积至少三个不同的半导体材料层到图4所示的衬底表面。例如，如图5所示的将第一半导体材料层231、第二半导体材料层232和第三半导体材料层233依序沉积到图4所示的衬底表面而形成第一层叠结构230，其中，第一半导体材料层231为掺杂有磷（P）的硅材料，第二半导体材料层232为掺杂有砷（As）的硅材料，第三半导体材料233为掺杂有锑（Sb）的硅材料。
进一步地，在后续通过刻蚀工艺刻蚀第一层叠结构230来得到形成隔离结构所需凹槽的情况下，为了保护形成光电二极管区域的各个半导体材料层在刻蚀过程中不受损坏，可以如图5所示在多个不同的半导体材料层的表面继续沉积第一保护层234来得到包括第一保护层234的第一层叠结构230，第一保护层230采用的材料例如为氧化硅（SiO2）。此外，通过刻蚀工艺刻蚀第一层叠结构230需要掩模层，因而可以如图5所示在第一层叠结构230表面继续沉积掩模层241，其中，刻蚀工艺例如为干法刻蚀，掩模层241采用的材料例如为氮化硅（SiN）。因而，通过同一工艺的多次执行实现了形成光电二极管区域的多个半导体材料层的制作以及第一保护层234和掩模层241的制作。
在步骤S130中，在第一层叠结构内形成隔离结构，可以包括：如上所述的在第一层叠结构表面形成掩模层；按第一层叠结构内隔离结构的预设深度从大到小的顺序，对第一层叠结构的不同区域上的掩模层依次进行图案化处理，且各次图案化处理后以当前形成的图案化掩模层为掩模对第一层叠结构进行刻蚀；对多次刻蚀第一层叠结构形成的凹槽进行填充，以形成隔离结构。
需要说明的是，步骤S130形成的隔离结构是要与以上所述的浅沟槽隔离结构214相结合用于相邻光电二极管区域的隔离，因而与浅沟槽隔离结构214在位置上具有一一对应的关系。为了区别于以上所述的浅沟槽隔离结构214，步骤S130形成的隔离结构由于通常具有大于浅沟槽隔离结构214的高度，因而也称为深沟槽隔离结构。
具体地，图案化处理掩模层即使得掩模层上对应隔离结构的位置被去除而形成开口区域，该开口区域用于在之后刻蚀第一层叠结构的过程中制作第一层叠结构中用于形成隔离结构的凹槽，一次图案化处理是要将掩模层对应第一层叠结构的一个区域的部分进行所有需要的开口区域的制作，其中，图案化处理掩模层可以采用光刻和干法刻蚀相结合的方法使得掩模层形成开口区域，刻蚀第一层叠结构也可以采用干法刻蚀工艺，这样有利于后续所制作隔离结构的精度得到保证。
上述第一层叠结构内隔离结构的预设深度的数量与第一层叠结构内区域的数量一致，也与要制造的图像传感器中光电二极管的种类数一致，而多次图案化处理的数量与第一层叠结构内隔离结构的预设深度的数量一致，因而上述多次图案化处理的数量是要与要制造的图像传感器中光电二极管的种类数一致。在示例性地制造具有三种不同光电二极管的图像传感器的情况下，上述多次图案化处理的数量即为三次。
图6所示为对掩模层241进行第一次图案化处理后的示意图。如图6所示，第一次图案化处理掩模层241使得掩模层241上形成多个第一开口区域242。图7所示为对掩模层进行第一次图案化处理后以当前形成的图案化掩模层为掩模对第一层叠结构230进行刻蚀（即第一次刻蚀第一层叠结构230）后的示意图。如图7所示，对第一层叠结构230进行第一次刻蚀形成深度相同的多个第一凹槽251。
图8所示为对掩模层241进行第二次图案化处理后的示意图。如图8所示，第二次图案化处理掩模层241使得掩模层241上形成多个第二开口区域243。图9所示为对掩模层241进行第二次图案化处理后以当前形成的图案化掩模层为掩模对第一层叠结构230进行刻蚀（即第二次刻蚀第一层叠结构230）后的示意图。如图9所示，对第一层叠结构230进行第二次刻蚀形成第二凹槽252，并且使得图7所示的第一凹槽251加深。
图10所示为对掩模层241进行第三次图案化处理后的示意图。如图10所示，第三次图案化处理掩模层241使得掩模层241上形成第三开口区域244。图11所示为对掩模层241进行第三次图案化处理后以当前形成的图案化掩模层为掩模对第一层叠结构230进行刻蚀（即第三次刻蚀第一层叠结构230）后的示意图。如图11所示，对第一层叠结构230进行第三次刻蚀形成第三凹槽253，并且使得图9所示的第一凹槽251和第二凹槽252都得以加深。
应当理解，图11所示的第一凹槽251、第二凹槽252和第三凹槽253，由于第二凹槽252在形成过程中比第三凹槽253多经历一次刻蚀，而第一凹槽251在形成过程中又比第二凹槽252多经历一次刻蚀，因而第一凹槽251的深度大于第二凹槽252，第二凹槽252的深度大于第三凹槽253。相应地，填充这些凹槽形成的图12所示的隔离结构中，第一隔离结构261的高度大于第二隔离结构262，第二隔离结构262的高度大于第三隔离结构263。如图11和图12所示，第三凹槽253以及填充第三凹槽253形成的第三隔离结构263皆是从第一层叠结构230的表面往下只贯穿第一保护层234和第三半导体材料层233；相比于第三凹槽253和第三隔离结构263，第二凹槽252以及填充第二凹槽252形成的第二隔离结构262都要另外再贯穿第二半导体材料层232；相比于第二凹槽252和第二隔离结构262，第一凹槽251以及填充第一凹槽251形成的第一隔离结构261都要另外再贯穿第一半导体材料层231。
以上形成图11所示的第一凹槽251、第二凹槽252和第三凹槽253的过程中，由于第一层叠结构230的各次刻蚀都得以充分利用，因而降低了形成隔离结构所需凹槽的形成成本。
进一步地，在对多次刻蚀第一层叠结构形成的凹槽进行填充而形成隔离结构之后，步骤S130还可以包括：将隔离结构与第一层叠结构进行表面平坦化处理，即要将多次图案化处理后得到的图案化掩模层去除并使得形成的隔离结构的表面和去除了掩模层的第一层叠结构的表面处于如图12所示的整体平坦的状态，可以采用化学机械研磨的方式实现隔离结构与第一层叠结构的表面平坦化处理，该步骤旨在为后续形成格栅结构提供一个高质量的制作基底。图5所示的位于第一层叠结构230顶部的第一保护层234，也在隔离结构与第一层叠结构230进行表面平坦化处理的过程起到了保护第一层叠结构230中多个半导体材料层的作用。
进一步地，在步骤S130之后本申请实施例提供的图像传感器的制造方法还可以包括：在第一层叠结构表面形成遮光层；按第一层叠结构内隔离结构的预设深度从大到小的顺序，对第一层叠结构的不同区域上的遮光层依次刻蚀，且各次刻蚀遮光层后以当前剩余的遮光层进行遮光来激光退火处理第一层叠结构。
需要说明的是，对第一层叠结构的不同区域上的遮光层依次刻蚀，可以是在各次刻蚀遮光层时将遮光层对应第一层叠结构一个区域的部分整体去除，第一层叠结构的不再被遮光层遮挡的区域在激光退火处理过程能够被激光照到从而使得其中的光电二极管区域能够通过激光退火处理而被活化。遮光层采用的材料例如为氮化硅（SiN）。
具体地，上述第一层叠结构内隔离结构的预设深度的数量与第一层叠结构内区域的数量一致，也与要制造的图像传感器中光电二极管的种类数一致，而对遮光层刻蚀的次数与第一层叠结构内隔离结构的预设深度的数量一致，因而上述对遮光层刻蚀的次数是要与要制造的图像传感器中光电二极管的种类数一致。在示例性地制造具有三种不同光电二极管的图像传感器的情况下，上述对遮光层刻蚀的次数即为三次，相应地激光退火处理的次数也为三次。
图13所示为第一次激光退火处理的示意图。如图13所示，第一层叠结构230内隔离结构深度最大的区域首先被去除遮光层的对应部分而利用当前剩余的图中所示的第一遮光层271进行激光退火处理。图14所示为第二次激光退火处理的示意图。如图14所示，第一层叠结构230内隔离结构深度居中的区域接着被去除遮光层的对应部分，从而和第一层叠结构230内隔离结构深度最大的区域一块利用当前剩余的图中所示的第二遮光层272进行激光退火处理。图15所示为第三次激光退火处理的示意图。如图15所示，第一层叠结构230内隔离结构深度最小的区域最后被去除遮光层的对应部分，从而和其余部分一块进行激光退火处理。
应当理解，对于第一层叠结构230来说，由于其中隔离结构深度居中的区域比隔离结构深度最小的区域多经历一次激光退火处理，而隔离结构深度最大的区域比隔离结构深度居中的区域多经历一次激光退火处理，因而隔离结构深度最大的区域获得的能量最多而隔离结构深度最小的区域获得的能量最少，即实现了第一层叠结构230中不同区域获得的能量与其中隔离结构深度成正比的效果，由于隔离结构深度越大的区域需要的活化光电二极管区域的能量越多，因而这使得第一层叠结构230的不同区域获得的能量与各自活化其中光电二极管区域的需求相匹配。
进一步地，上述多次激光退火处理所用激光的功率可以依次减小。对于图13至图15所示的三次激光退火处理来说，图13所示的第一次激光退火处理采用最大功率的激光进行照射，图15所示的第三次激光退火处理采用最小功率的激光进行照射。例如，图13所示的第一次激光退火处理为1500W的激光照射1s，图14所示的第二次激光退火处理为1000W的激光照射1s，图15所示的第三次激光退火处理为800W的激光照射1s。由于激光功率的大小影响激光退火处理可以处理的第一层叠结构230的区域的深度，因而如此设置使得多次激光退火处理所采用激光的功率与第一层叠结构230内不同区域的活化深度需求相匹配。
以上如图13至图15所示的三次激光退火处理过程中，由于各次激光退火处理过程中的激光能量都被尽可能充分利用，因而降低了多个不同光电二极管区域被活化的成本。
进一步地，在步骤S130之后本申请实施例提供的图像传感器的制造方法还可以包括：如图16所示在第一层叠结构230的表面和各个隔离结构表面形成第二层叠结构280；以及，如图17所示刻蚀第二层叠结构280至暴露出第一层叠结构230，从而第二层叠结构280被保留下来的部分形成位于隔离结构表面的格栅结构284。由于格栅结构采用多层结构形成，因而能够降低暗电流的产生，提高产品良率。上述第二层叠结构280可以如图16所示包括高k介质层281、金属层282和第二保护层283，其中，高k介质层281采用的材料例如为具有高介电常数（k）的二氧化铪（HfO2），金属层282采用的材料例如为铝（Al），第二保护层283采用的材料例如为氮化钛（TiN）。
进一步地，在形成格栅结构后，本申请实施例提供的图像传感器的制造方法还可以包括：在格栅结构之间形成位于第一层叠结构表面的滤光元件。滤光元件可以包括如图18所示的蓝色滤光元件291、绿色滤光元件292和红色滤光元件293。需要说明的是，滤光元件包括彩色滤光片（Color filter）和位于彩色滤光片表面的微透镜，由于微透镜表面呈凸起形状，因而图18所示的蓝色滤光元件291、绿色滤光元件292和红色滤光元件293皆呈表面凸起形状。
相应于以上实施例提供的图像传感器的制造方法，本申请的另一实施例还提供了一种图像传感器，所述图像传感器经以上实施例提供的任一种制造方法制造而成。图18所示即为本申请实施例所提供图像传感器的示例性结构。本申请实施例提供的图像传感器，由于无需采用高能量离子注入方式形成光电二极管区域，因而避免了高能量离子注入方式导致的衬底损伤和串扰加重的问题，并且能够具有多种不同光电反应效率的光电二极管，因而适用于具有多个不同分辨率的摄像头的电子设备上，例如具有前置摄像头和后置摄像头的手机。
依照本申请的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该申请仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，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申请的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本申请以及在本申请基础上的修改使用。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供一衬底；
在所述衬底表面形成第一层叠结构，所述第一层叠结构包括层叠设置的多个不同的半导体材料层；
在所述第一层叠结构内形成隔离结构，且位于所述第一层叠结构的不同区域的所述隔离结构从所述第一层叠结构表面开始向下贯穿不同数量的所述半导体材料层，以使得所述第一层叠结构的不同区域内形成不同的光电二极管区域。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述第一层叠结构内形成隔离结构，包括：
在所述第一层叠结构表面形成掩模层；
按所述第一层叠结构内隔离结构的预设深度从大到小的顺序，对所述第一层叠结构的不同区域上的所述掩模层依次进行图案化处理，且各次所述图案化处理后以当前形成的图案化掩模层为掩模对所述第一层叠结构进行刻蚀；
对多次刻蚀所述第一层叠结构形成的凹槽进行填充，以形成所述隔离结构。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在所述第一层叠结构内形成隔离结构，还包括：将所述隔离结构与所述第一层叠结构进行表面平坦化处理。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述第一层叠结构还包括第一保护层，所述第一保护层位于所述第一层叠结构的顶部。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括：
在所述第一层叠结构内形成隔离结构之后，在所述第一层叠结构表面形成遮光层；
按所述第一层叠结构内隔离结构的预设深度从大到小的顺序，对所述第一层叠结构的不同区域上的所述遮光层依次刻蚀，且各次刻蚀所述遮光层后以当前剩余的遮光层进行遮光来激光退火处理所述第一层叠结构。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，多次激光退火处理所用激光的功率依次减小。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，提供一衬底，包括：
提供一原始衬底，所述原始衬底包括阻挡层且所述阻挡层将所述原始衬底划分为基底和外延层，所述外延层位于所述原始衬底的顶部；
将所述外延层去除，形成所述衬底。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括：
在所述第一层叠结构内形成隔离结构之后，在所述第一层叠结构表面和所述隔离结构表面形成第二层叠结构；
刻蚀所述第二层叠结构至暴露出所述第一层叠结构，以形成位于所述隔离结构表面的格栅结构。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，还包括：在形成所述格栅结构之后，在所述格栅结构之间形成位于所述第一层叠结构表面的滤光元件。
10.一种图像传感器，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一项所述的制造方法制造而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410655300.7A CN118231435A (zh) | 2024-05-24 | 2024-05-24 | 图像传感器的制造方法及图像传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202410655300.7A CN118231435A (zh) | 2024-05-24 | 2024-05-24 | 图像传感器的制造方法及图像传感器 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN118231435A true CN118231435A (zh) | 2024-06-21 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410655300.7A Pending CN118231435A (zh) | 2024-05-24 | 2024-05-24 | 图像传感器的制造方法及图像传感器 |
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2024
- 2024-05-24 CN CN202410655300.7A patent/CN118231435A/zh active Pending
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