CMOS图像传感器结构及其形成方法技术

一种CMOS图像传感器结构包括衬底和像素部分。每一个像素部分都包括交叉区域、边界区域和中心区域，其中，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且中心区域被交叉区域和边界区域围绕。每一个像素部分都包括器件层、抗反射涂层、分立的反射结构、分立的金属阻挡结构、钝化层和滤色器。器件层设置在衬底上。沟槽形成在器件层和衬底中以分别对应于边界区域。抗反射涂层共形地覆盖器件层、衬底和沟槽。反射结构设置在沟槽中。在交叉区域中，金属阻挡结构位于抗反射涂层上面。钝化层共形地覆盖金属阻挡结构。滤色器设置在钝化层上。本发明专利技术还提供了CMOS图像传感器结构的制造方法。

CMOS image sensor structure and forming method thereof

A CMOS image sensor structure includes a substrate and a pixel portion. Each pixel comprises cross region, the boundary region and the central region, wherein each boundary regions are located in a crossover region of any two adjacent cross between regions, and the center of the cross region and boundary region around. Each pixel portion includes a device layer, an antireflective coating, a discrete reflecting structure, a discrete metal barrier structure, a passivation layer, and a color filter. The device layer is disposed on the substrate. Trenches are formed in the device layer and in the substrate to correspond to the boundary regions, respectively. Antireflective coating conformal ground cover device layer, substrate and trench. The reflecting structure is arranged in the groove. In the cross region, the metal barrier structure is located on the antireflective coating. The passivation layer covers the metal barrier structure in a conformal manner. The color filter is disposed on the passivation layer. The invention also provides a method for manufacturing a CMOS image sensor structure.

【技术实现步骤摘要】
CMOS图像传感器结构及其形成方法
本专利技术的实施例一般地涉及半导体
，更具体地，涉及图像传感器及其制造方法。
技术介绍
半导体图像传感器用于感测光。通常，半导体图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器，它们广泛用于各种应用中，诸如数字静态相加(DSC)、手机摄像头、数字视频(DV)和数字视频录像机(DVR)应用。这些半导体图像传感器利用图像传感器元件的阵列以吸收光并且将感测的光转换成数字数据或电信号，其中，每个图像传感器元件均包括光电二极管和其他元件。前照式(FSI)CMOS图像传感器和背照式(BSI)CMOS图像传感器是两种类型的CMOS图像传感器。FSICMOS图像传感器可用于检测从其前侧投射的光，而BSICMOS图像传感器可用于检测从其背侧投射的光。BSI图像传感器可以缩短光学路径并且增大填充因子(fillfactor)以提高每单位面积的光强度以及量子效率，并且可以降低串扰和光响应不均匀性。因此，可以显著提高CMOS图像传感器的图像质量。此外，BSI图像传感器具有较高的主射线角度，这允许实施更短的透镜高度，从而实现更薄的相机模块。因此，BSICMOS图像传感器技术正在变成主流技术。然而，传统的BSICMOS图像传感器和制造BSICMOS图像传感器的方法不能在每一方面都完全满足要求。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种CMOS图像传感器结构，包括：衬底；以及多个像素部分，设置为在所述衬底上彼此邻近，其中，每一个像素部分都包括多个交叉区域、多个边界区域和中心区域，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且所述中心区域被所述交叉区域和所述边界区域围绕，其中，所述每一个像素部分都包括：器件层，在所述衬底上设置在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中，其中，多个沟槽形成在所述器件层和所述衬底中以分别对应于所述边界区域；抗反射涂层，共形地覆盖所述器件层、所述衬底和所述沟槽；多个分立的反射结构，分别设置在所述沟槽中的抗反射涂层上；多个分立的金属阻挡结构，在所述交叉区域中分别位于所述抗反射涂层上面；钝化层，共形地覆盖所述金属阻挡结构、所述抗反射涂层和所述反射结构；和滤色器，在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中设置在所述钝化层上。根据本专利技术的另一方面，提供了一种CMOS图像传感器结构，包括：衬底；以及多个像素部分，设置为在所述衬底上彼此邻近，其中，每一个像素部分都包括多个交叉区域、多个边界区域和中心区域，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且所述中心区域被所述交叉区域和所述边界区域围绕，其中，所述每一个像素部分都包括：器件层，在所述衬底上设置在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中，其中，多个沟槽形成在所述器件层和所述衬底中以分别对应于所述交叉区域；抗反射涂层，共形地覆盖所述器件层、所述衬底和所述沟槽；多个分立的反射结构，分别设置在所述沟槽中的抗反射涂层上；多个分立的金属阻挡结构，在所述边界区域中分别位于所述抗反射涂层上面；钝化层，共形地覆盖所述金属阻挡结构、所述抗反射涂层和所述反射结构；和滤色器，在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中设置在所述钝化层上。根据本专利技术的又一方面，提供了一种用于制造CMOS图像传感器结构的方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成器件层；形成从所述器件层延伸至所述衬底的多个沟槽；形成共形地覆盖所述器件层、所述衬底和所述沟槽的抗反射涂层；在所述沟槽中的抗反射涂层上分别形成多个分立的反射结构；在所述抗反射涂层上方形成金属栅格结构，其中，所述金属栅格结构形成为包括多个分立的金属阻挡结构，并且所述金属阻挡结构和所述反射结构交错并且限定所述衬底上方的多个像素部分；形成钝化层以共形地覆盖所述金属阻挡结构、所述抗反射涂层和所述反射结构；以及在所述像素部分中，多个滤色器分别形成在所述钝化层上。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本专利技术的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图1A是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的金属栅格结构的布局的示意图。图1B是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的反射结构的布局的示意图。图1C是沿着图1A和图1B的线A-A截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。图1D是沿着图1A和图1B的线B-B截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。图1E是沿着图1A和图1B的线C-C截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。图2A是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的金属栅格结构的布局的示意图。图2B是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的反射结构的布局的示意图。图2C是沿着图2A和图2B的线A-A截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。图2D是沿着图2A和图2B的线B-B截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。图2E是沿着图2A和图2B的线C-C截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。图3A至图3I是根据各个实施例的示出用于制造CMOS图像传感器结构的方法的中间阶段的示意性截面图。图4是根据各个实施例的用于制造CMOS图像传感器结构的方法的流程图。图5A至图5I是根据各个实施例的示出用于制造CMOS图像传感器结构的方法的中间阶段的示意性截面图。图6是根据各个实施例的用于制造CMOS图像传感器结构的方法的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。本文中使用的术语仅用于描述具体实施例，其不用于限制附加的权利要求。例如，除非另有限制，否则单数形式的术语“一”或“这”也可以表示复数形式。虽然“第一”和“第二”之类的术语只用于区分一个器件、一个区域和一个层与另一个器件、另一个区域和另一个层，但是这些术语用于描述不同的器件、区域和层等。因此，在不背离要求保护的主题的精神的情况下，第一区域也可以称为第二区域，并且其余由此类推。而且，本专利技术可以在各个实例中重复参考数字和/或字母。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个所列的相关联项目的任一组合以及所有的组合。通常在CMOS图像传感器中，形成在器件层和器件层下面的衬底中的沟槽隔离层以及形成在沟槽隔离层上的金属栅格层用于形成光导结构以限制入射光，从而防止串扰。然而，金属栅格层不可避免地阻挡入射光，从而降低了CMOS图像传感器的量子效率(QE)。另外，形成沟槽隔离层的操作包括使用干蚀刻工艺以在器件层和衬底中形成沟槽，并且沉积反射材料以填充沟槽。然而，干蚀刻工艺会损坏沟槽的底面和侧面，因此降低了CMOS图像传感器的成像性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMOS图像传感器结构，包括：衬底；以及多个像素部分，设置为在所述衬底上彼此邻近，其中，每一个像素部分都包括多个交叉区域、多个边界区域和中心区域，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且所述中心区域被所述交叉区域和所述边界区域围绕，其中，所述每一个像素部分都包括：器件层，在所述衬底上设置在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中，其中，多个沟槽形成在所述器件层和所述衬底中以分别对应于所述边界区域；抗反射涂层，共形地覆盖所述器件层、所述衬底和所述沟槽；多个分立的反射结构，分别设置在所述沟槽中的抗反射涂层上；多个分立的金属阻挡结构，在所述交叉区域中分别位于所述抗反射涂层上面；钝化层，共形地覆盖所述金属阻挡结构、所述抗反射涂层和所述反射结构；和滤色器，在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中设置在所述钝化层上。

【技术特征摘要】
2015.10.28 US 14/925,5761.一种CMOS图像传感器结构，包括：衬底；以及多个像素部分，设置为在所述衬底上彼此邻近，其中，每一个像素部分都包括多个交叉区域、多个边界区域和中心区域，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且所述中心区域被所述交叉区域和所述边界区域围绕，其中，所述每一个像素部分都包括：器件层，在所述衬底上设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡伯宗，周俊豪，蔡宗翰，李国政，许永隆，郑允玮，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71