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，所述形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有第一介质层；对所述第一介质层进行刻蚀，以形成滤镜凹槽，各个滤镜凹槽之间残留的第一介质层呈网格状排列；形成第一介质薄膜，所述第一介质薄膜覆盖所述残留的第一介质层，所述第一介质薄膜的材料不同于所述第一介质层；在所述滤镜凹槽内形成滤镜；去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜以及所述残留的第一介质层，以形成网格状排列的沟槽；形成第二介质薄膜，所述第二介质薄膜封口所述沟槽的开口，以形成气隙。本发明专利技术方案可以在防止光学串扰的同时，降低生产成本，避免形成金属污染，减少入射光的损耗，提高图像传感器的光敏感性。

Image sensor and its forming method

An image sensor and a forming method thereof include: providing a semiconductor substrate with a first dielectric layer formed on the surface of the semiconductor substrate; etching the first dielectric layer to form a filter groove, and the first dielectric layer remaining between the filter grooves arranged in a grid; and forming a first introduction. A mass film, the first dielectric film covering the residual first dielectric layer, the material of the first dielectric film is different from the first dielectric layer, the filter is formed in the filter groove, the first dielectric film on the top surface of the residual first dielectric layer and the residual first dielectric layer are removed to form a shape. A groove arranged in a grid form; a second dielectric film is formed, and an opening of the groove is sealed by the second dielectric film to form an air gap. The method can prevent optical crosstalk, reduce production cost, avoid metal pollution, reduce the loss of incident light, and improve the light sensitivity of the image sensor.

【技术实现步骤摘要】
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
图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以CMOS图像传感器(CMOSImageSensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。以后照式(Back-sideIllumination，BSI)CIS为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件以及金属互连结构，所述像素器件包含有光电二极管，然后采用承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合，进而对半导体衬底的背部进行减薄，进而在半导体衬底的背面形成CIS的后续工艺，例如在所述像素器件的半导体衬底背面形成滤镜(ColorFilter)矩阵、透镜(Microlens)结构等。可以理解的是，在前照式(Front-sideIllumination，FSI)CIS中，滤镜、透镜结构均位于半导体衬底的正面。在图像传感器中，透镜结构捕捉到入射光之后，经过滤镜矩阵过滤，除去非相关光，形成单色光，入射光子到达半导体衬底被像素器件吸收，产生光生载流子。由于在光到达硅衬底之前，容易发生光学串扰导致影响成像效果，因此需要在半导体衬底的表面形成金属格栅(MetalGrid)以隔离入射光。然而在现有技术中，形成金属格栅的工艺较为复杂，导致生产成本较高，且容易形成金属污染，金属格栅还会导致入射光的损耗，降低图像传感器的光敏感性。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以在防止光学串扰的同时，降低生产成本，避免形成金属污染，减少入射光的损耗，提高图像传感器的光敏感性。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括以下步骤：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有第一介质层；对所述第一介质层进行刻蚀，以形成滤镜凹槽，各个滤镜凹槽之间残留的第一介质层呈网格状排列；形成第一介质薄膜，所述第一介质薄膜覆盖所述残留的第一介质层，所述第一介质薄膜的材料不同于所述第一介质层；在所述滤镜凹槽内形成滤镜；去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜以及所述残留的第一介质层，以形成网格状排列的沟槽；形成第二介质薄膜，所述第二介质薄膜封口所述沟槽的开口，以形成气隙。可选的，所述滤镜的顶部表面低于所述残留的第一介质层的顶部表面，所述去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜包括：形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述滤镜；平坦化所述第二介质层，以去除所述残留的第一介质层顶部表面的第一介质薄膜。可选的，所述图像传感器的形成方法还包括：在所述第二介质薄膜的表面形成透镜结构，所述透镜结构的位置对应于所述滤镜的位置。可选的，所述第一介质层的材料为无定形碳。可选的，所述第一介质薄膜的材料选自：氧化硅以及氮化硅。可选的，所述第二介质薄膜的材料为氧化硅，所述形成第二介质薄膜包括：采用SiH4形成所述第二介质薄膜。可选的，采用化学气相沉积工艺形成所述第二介质薄膜，沉积温度为150℃至250℃。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；滤镜，设置于所述半导体衬底表面，相邻滤镜之间具有沟槽，多个沟槽呈网格状排列；第一介质薄膜，位于所述沟槽的侧壁；第二介质薄膜，封口所述沟槽的开口，以形成气隙。可选的，所述滤镜的顶部表面低于所述沟槽的开口，所述图像传感器还包括：第二介质层，所述第二介质层覆盖所述滤镜，且所述第二介质层的表面与所述沟槽的开口齐平。可选的，所述图像传感器还包括：透镜结构，位于所述第二介质薄膜的表面，所述透镜结构的位置对应于所述滤镜的位置。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：在本专利技术实施例中，提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有第一介质层；对所述第一介质层进行刻蚀，以形成滤镜凹槽，各个滤镜凹槽之间残留的第一介质层呈网格状排列；形成第一介质薄膜，所述第一介质薄膜覆盖所述残留的第一介质层，所述第一介质薄膜的材料不同于所述第一介质层；在所述滤镜凹槽内形成滤镜；去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜以及所述残留的第一介质层，以形成网格状排列的沟槽；形成第二介质薄膜，所述第二介质薄膜封口所述沟槽的开口，以形成气隙。采用上述方案，通过形成沟槽，并通过形成第二介质薄膜在沟槽内形成气隙，可以采用气隙对入射光进行隔离，相比于现有技术中采用金属格栅，可以在防止光学串扰的同时，降低生产成本，避免形成金属污染，减少入射光的损耗，提高图像传感器的光敏感性。进一步，在本专利技术实施例中，通过形成覆盖滤镜的第二介质层，可以对滤镜进行有效的保护，避免在后续形成网格状排列的沟槽的过程中，对滤镜产生影响，有助于提高图像传感器的器件品质。进一步，在本专利技术实施例中，所述第一介质层的材料为无定形碳，在不影响第一介质薄膜的情况下容易被刻蚀去除，有助于降低工艺复杂度，并且刻蚀后的形貌较好，避免对第一介质薄膜产生影响。进一步，采用SiH4形成所述第二介质薄膜，由于采用SiH4形成的SiO2的台阶覆盖性较差，悬伸性能较好，因此可以很快对沟槽进行封口，使形成的气隙的深度较深，有助于更好地对入射光进行隔离，有效地防止光学串扰。附图说明图1是现有技术中一种图像传感器的器件剖面结构示意图；图2是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；图3至图11是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。具体实施方式在图像传感器中，透镜结构捕捉到入射光之后，经过滤镜矩阵过滤，除去非相关光，形成单色光，入射光子到达半导体衬底被像素器件吸收，产生光生载流子。由于在光到达硅衬底之前，容易发生光学串扰导致影响成像效果，因此需要在半导体衬底的表面形成金属格栅以隔离入射光。然而在现有技术中，形成金属格栅的工艺较为复杂，导致生产成本较高，且容易形成金属污染，金属格栅还会导致入射光的损耗，降低图像传感器的光敏感性。本专利技术的专利技术人经过研究发现，当光线由介质材料(例如氧化硅)射入气体，且入射角大于预设角度时，会发生全反射，经进一步研究发现，如果采用气隙代替金属格栅，则入射光的能量损耗非常低，甚至在全反射时几乎不产生损耗，并且还可以避免形成金属污染。在本专利技术实施例中，提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有第一介质层；对所述第一介质层进行刻蚀，以形成滤镜凹槽，各个滤镜凹槽之间残留的第一介质层呈网格状排列；形成第一介质薄膜，所述第一介质薄膜覆盖所述残留的第一介质层，所述第一介质薄膜的材料不同于所述第一介质层；在所述滤镜凹槽内形成滤镜；去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜以及所述残留的第一介质层，以形成网格状排列的沟槽；形成第二介质薄膜，所述第二介质薄膜封口所述沟槽的开口，以形成气隙。采用上述方案，通过形成沟槽，并通过形成第二介质薄膜在沟槽内形成气隙，可以采用气隙对入射光进行隔离，相比于现有技术中采用金属格栅，可以在防止光学串扰的同时，降低生产成本，避免形成金属污染，减少入射光的损耗，提高图像传感器的光敏感性。为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参照图1，图1是现有技术中一种图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有第一介质层；对所述第一介质层进行刻蚀，以形成滤镜凹槽，各个滤镜凹槽之间残留的第一介质层呈网格状排列；形成第一介质薄膜，所述第一介质薄膜覆盖所述残留的第一介质层，所述第一介质薄膜的材料不同于所述第一介质层；在所述滤镜凹槽内形成滤镜；去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜以及所述残留的第一介质层，以形成网格状排列的沟槽；形成第二介质薄膜，所述第二介质薄膜封口所述沟槽的开口，以形成气隙。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有第一介质层；对所述第一介质层进行刻蚀，以形成滤镜凹槽，各个滤镜凹槽之间残留的第一介质层呈网格状排列；形成第一介质薄膜，所述第一介质薄膜覆盖所述残留的第一介质层，所述第一介质薄膜的材料不同于所述第一介质层；在所述滤镜凹槽内形成滤镜；去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜以及所述残留的第一介质层，以形成网格状排列的沟槽；形成第二介质薄膜，所述第二介质薄膜封口所述沟槽的开口，以形成气隙。2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述滤镜的顶部表面低于所述残留的第一介质层的顶部表面，所述去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜包括：形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述滤镜；平坦化所述第二介质层，以去除所述残留的第一介质层顶部表面的第一介质薄膜。3.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，还包括：在所述第二介质薄膜的表面形成透镜结构，所述透镜结构的位置对应于所述滤镜的位置。4.根据权利要求1所述的图像传感器的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓橹，龙海凤，
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