一种图像传感器及其形成方法技术

一种图像传感器及其形成方法，所述图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括并列的像素阵列区和逻辑区，所述像素阵列区内的半导体衬底内具有光电二极管；栅格，所述栅格在所述像素阵列区的半导体衬底表面上围成对应于所述光电二极管的开口，所述栅格包括：金属栅格，所述金属栅格的一端嵌入所述半导体衬底内；电荷引导层，所述电荷引导层的一端嵌入所述逻辑区的半导体衬底内，并与所述金属栅格电连接；滤色镜，设置于所述开口内。通过本发明专利技术提供的方案能够更好的解决器件内电荷残留所导致的电子串扰问题。

An image sensor and its formation method

An image sensor and a method of forming the image sensor includes a semiconductor substrate, the semiconductor substrate includes a parallel pixel array region and the logic region, a semiconductor substrate of the pixel array region with photodiode; grid, the grid in the pixel array region on the surface of the semiconductor substrate formed opening corresponding to the photodiode, the grid comprises a metal grid, wherein one end of the metal grid embedded in the semiconductor substrate; a semiconductor substrate charge guide layer, one end of the charge of the guiding layer is embedded in the logic area, and connected with the metal electrical grid; color filter is arranged on the the opening in the. The scheme provided by the invention can better solve the problem of electron crosstalk caused by the residual charge in the device.

【技术实现步骤摘要】
一种图像传感器及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。在种类繁多的图像传感器中，互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，简称CMOS)图像传感器因其体积小、功耗低、价格低廉的优点而得到广泛应用。现有的CMOS图像传感器主要包括前照式(Front-sideIllumination，简称FSI)CMOS图像传感器和后照式(Back-sideIllumination，简称BSI)CMOS图像传感器两种。其中，后照式CMOS图像传感器因其更好的光电转换效果而获得的更广泛的应用，所述后照式CMOS图像传感器也可以称为背照式CMOS图像传感器。然而，现有的背照式CMOS图像传感器的串扰问题仍非常严重，进而造成光电转换的精确度和稳定性不良。现有技术为了解决背照式CMOS图像传感器像素阵列区的光线串扰和电子串扰问题，除了在后端进行堆栈外，还通过深沟槽隔离(DeepTrenchIsolation，简称DTI)工艺在硅衬底中形成沟槽，并在形成的沟槽中填充绝缘材料和金属材料的方式，避免像素阵列区的光线串扰和电子串扰。但是，由于在硅衬底中填充了金属材料，导致电荷会在硅衬底中堆积，时间长了，会对器件性能产生严重影响。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是如何更好的解决器件内部因电荷残留而导致的电子串扰问题，优化器件性能。为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括并列的像素阵列区和逻辑区，所述像素阵列区内的半导体衬底内具有光电二极管；栅格，所述栅格在所述像素阵列区的半导体衬底表面上围成对应于所述光电二极管的开口，所述栅格包括：金属栅格，所述金属栅格的一端嵌入所述半导体衬底内；电荷引导层，所述电荷引导层的一端嵌入所述逻辑区的半导体衬底内，并与所述金属栅格电连接；滤色镜，设置于所述开口内。可选的，所述电荷引导层接地或接可调电压。可选的，所述电荷引导层的另一端和/或金属栅格的另一端自所述半导体衬底的表面伸出。可选的，所述半导体衬底内具有沟槽，所述金属栅格的一端和所述电荷引导层的一端位于所述沟槽内。可选的，所述沟槽的底部填充有绝缘层。可选的，所述沟槽的内壁覆盖有势垒调节层。可选的，所述栅格还包括：堆积栅格，堆叠在所述金属栅格上，所述堆积栅格的材料为介质材料。可选的，所述图像传感器还包括：保护介质层，覆盖所述堆积栅格，或者所述堆积栅格和所述金属栅格伸出所述半导体衬底表面的部分。本专利技术实施例还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括并列的像素阵列区和逻辑区，所述像素阵列区内的半导体衬底内具有光电二极管；形成栅格，所述栅格在所述像素阵列区的半导体衬底表面上围成对应于所述光电二极管的开口，所述栅格包括：金属栅格，所述金属栅格的一端嵌入所述半导体衬底内；形成电荷引导层，所述电荷引导层的一端嵌入所述逻辑区的半导体衬底内，并与所述金属栅格电连接；在所述开口内设置滤色镜。可选的，所述电荷引导层接地或接可调电压。可选的，所述电荷引导层的另一端和/或金属栅格的另一端自所述半导体衬底的表面伸出。可选的，所述栅格和电荷引导层的形成方法包括：在所述半导体衬底内形成沟槽，所述沟槽的图形与所述栅格和电荷引导层的图形对应；在所述沟槽内填充金属层，以形成所述金属栅格和电荷引导层。可选的，在所述沟槽内填充金属层之前还包括：在所述沟槽内填充绝缘材料；对所述绝缘材料进行蚀刻，以得到绝缘层，所述金属栅格和电荷引导层堆叠于所述绝缘层表面。可选的，在所述沟槽内填充金属层之前还包括：在沟槽内形成覆盖所述沟槽的内壁的势垒调节层。可选的，所述栅格的形成方法还包括：形成屏蔽介质层，所述屏蔽介质层覆盖所述金属栅格，所述屏蔽介质层的材料为介质材料；对所述屏蔽介质层进行蚀刻，以形成堆叠于所述金属栅格表面的堆积栅格。可选的，所述形成方法还包括：沉积保护介质层，所述保护介质层覆盖所述堆积栅格，或者所述堆积栅格和所述金属栅格伸出所述半导体衬底表面的部分。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术实施例所述图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括并列的像素阵列区和逻辑区，所述像素阵列区内的半导体衬底内具有光电二极管；栅格，所述栅格在所述像素阵列区的半导体衬底表面上围成对应于所述光电二极管的开口，所述栅格包括：金属栅格，所述金属栅格的一端嵌入所述半导体衬底内；电荷引导层，所述电荷引导层的一端嵌入所述逻辑区的半导体衬底内，并与所述金属栅格电连接；滤色镜，设置于所述开口内。较之现有的图像传感器，本专利技术实施例所述图像传感器能够通过所述电荷引导层将堆积在所述金属栅格上的电荷排出像素阵列区，从而更好的解决图像传感器的器件内部因电荷残留而导致的电子串扰问题，优化器件性能。进一步，所述电荷引导层接地或接可调电压，以将从所述像素阵列区导出的电荷中和或排出图像传感器，更好的解决电荷堆积问题。附图说明图1示出本专利技术实施例的一种图像传感器的剖面结构示意图；图2示出图1所示图像传感器的俯视图；图3示出图1所示图像传感器中势垒调节层的结构示意图；图4示出本专利技术实施例的另一种图像传感器的剖面结构示意图；图5是本专利技术实施例的一种图像传感器的形成方法的流程图；图6至图12是本专利技术实施例所述图像传感器的形成方法中各个步骤对应的器件剖面结构示意图；图13示出本专利技术实施例的又一种图像传感器的剖面结构示意图；图14示出本专利技术实施例的另一种图像传感器的剖面结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所言，现有的图像传感器为了解决光线串扰和电子串扰问题而在硅衬底内填充的金属材料会在器件内部产生电荷堆积现象，如果这些残留在硅衬底内的电荷无法及时排出，势必会对器件的形成产生严重影响，如严重影响图像传感器的光电转换精确度和稳定性。为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括并列的像素阵列区和逻辑区，所述像素阵列区内的半导体衬底内具有光电二极管；栅格，所述栅格在所述像素阵列区的半导体衬底表面上围成对应于所述光电二极管的开口，所述栅格包括：金属栅格，所述金属栅格的一端嵌入所述半导体衬底内；电荷引导层，所述电荷引导层的一端嵌入所述逻辑区的半导体衬底内，并与所述金属栅格电连接；滤色镜，设置于所述开口内。本领域技术人员理解，本专利技术实施例所述图像传感器能够通过所述电荷引导层将堆积在所述金属栅格上的电荷排出像素阵列区，从而更好的解决图像传感器的器件内部因电荷残留而导致的电子串扰问题，优化器件性能。进一步，所述电荷引导层接地或接可调电压，以将从所述像素阵列区导出的电荷中和或排出图像传感器，更好的解决电荷堆积问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图1示出本专利技术实施例的一种图像传感器的剖面结构示意图。其中，所述图像传感器可以包括背照式CMOS图像传感器，也可以包括其他具有相同或相近工作原理的图像传感器。具体地，参考图1和图2，图像传感器1可以包括：半导体衬底100，所述半导体衬底100可以包括并列的像素阵列区120和逻辑区130本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括并列的像素阵列区和逻辑区，所述像素阵列区内的半导体衬底内具有光电二极管；栅格，所述栅格在所述像素阵列区的半导体衬底表面上围成对应于所述光电二极管的开口，所述栅格包括：金属栅格，所述金属栅格的一端嵌入所述半导体衬底内；电荷引导层，所述电荷引导层的一端嵌入所述逻辑区的半导体衬底内，并与所述金属栅格电连接；滤色镜，设置于所述开口内。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括并列的像素阵列区和逻辑区，所述像素阵列区内的半导体衬底内具有光电二极管；栅格，所述栅格在所述像素阵列区的半导体衬底表面上围成对应于所述光电二极管的开口，所述栅格包括：金属栅格，所述金属栅格的一端嵌入所述半导体衬底内；电荷引导层，所述电荷引导层的一端嵌入所述逻辑区的半导体衬底内，并与所述金属栅格电连接；滤色镜，设置于所述开口内。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述电荷引导层接地或接可调电压。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述电荷引导层的另一端和/或金属栅格的另一端自所述半导体衬底的表面伸出。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述半导体衬底内具有沟槽，所述金属栅格的一端和所述电荷引导层的一端位于所述沟槽内。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述沟槽的底部填充有绝缘层。6.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述沟槽的内壁覆盖有势垒调节层。7.根据权利要求1至6任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述栅格还包括：堆积栅格，堆叠在所述金属栅格上，所述堆积栅格的材料为介质材料。8.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，还包括：保护介质层，覆盖所述堆积栅格，或者所述堆积栅格和所述金属栅格伸出所述半导体衬底表面的部分。9.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括并列的像素阵列区和逻辑区，所述像素阵列区内的半导体衬底内具有光电二极管；形成栅格，所述栅格在所述像素阵列区的半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟璐，穆钰平，黄晓橹，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32