用于形成图像传感器的方法及图像传感器技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，公开了一种用于形成图像传感器的方法及图像传感器，通过在第一衬底、第二衬底之间形成至少两个的感光层，感光层吸收不同波长的光并激发光电子，并对应光电子产生的区域进行信号收集并处理，从而省去滤色镜结构，简化工艺流程。

【技术实现步骤摘要】
用于形成图像传感器的方法及图像传感器
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种用于形成图像传感器的方法及图像传感器。
技术介绍
图像传感器(ImageSensor)，是一种将光学图像转换成电子信号的设备，将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号。传统的图像传感器为前照式图像传感器(FrontSideIllumination，FSI)，感光元件设置在电路元件的后方，光线经过电路层达到感光层。但是，由于光线需要经过电路层才能到达感光层，光线中途会受到电路元件遮挡的影响，降低了低光照条件下的拍摄效果。因此，人们设计了一种新型的背照式图像传感器(BackSurfaceIlluminated，BSI)，背照式图像传感器是通过将感光元件的感光面调转方向，使得光线从器件背面直射进去，让光线直接进入感光层，避免了光线受到电路层的影响，从而增大感光量，进而显著的提高了光的效能，大大改善了低光照条件下图像传感器的感光效果。在图像传感器中，当光线投射入感光元件后，部分光子会被半导体材料反射，剩余光子被所述感光元件中的感光层吸收并激发电子-空穴对，产生光电子，从而完成光电转换的过程。不同颜色光的波长不同，其光子被感光层吸收的几率不同，吸收深度也就不同：蓝光波长较短，蓝光光子被感光层吸收的几率较高，入射深度较浅；红光波长较长，红光光子被感光层吸收的几率较低，入射深度较深。利用不同波长光的吸收深度不同，光电子产生的位置不同，对相应光电子进行信号采集，从而可以省去滤色镜的结构，达到减少工艺步骤、简化器件结构的目的。如专利公开号为CN107578990A、专利技术名称为图像传感器的形成方法的中国专利，该形成方法包括：提供工艺衬底，工艺衬底包括相背设置的第一面和第二面；在第一面上形成过渡层；在过渡层上形成第一掺杂层；在第一掺杂层上形成感光结构；形成感光结构之后，以过渡层为停止层，对工艺衬底的第二面进行减薄处理，以去除工艺衬底；去除工艺衬底之后，去除过渡层，露出第一掺杂层。过渡层在减薄处理过程中作为停止层，提高去除工艺衬底的工艺控制精度，提高所形成图像传感器中，第一掺杂层厚度的精确性，使省去滤色镜结构而实现不同颜色光信号采集成为可能，从而达到简化形成工艺和器件结构，降低制造成本的目的，更好地实现结构简化和性能改善的兼顾。但是，由于不同的感光层之间的层间距较小，光电子在不同光电转换区域之间容易发生干扰，降低背照式图像传感器的性能。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题而提出，目的是在于提供一种用于形成图像传感器的方法，本专利技术的用于形成图像传感器的方法基于SON(silicononnothing)结构，可以有效提高图像清晰度，提升所形成图像传感器的性能。具体来说，本专利技术提供了一种用于形成图像传感器的方法，包括如下步骤：步骤S1：提供第一衬底、第二衬底以及位于两者之间的至少两个的感光层；步骤S2：在第一衬底和与所述第一衬底相邻的感光层之间形成有第一隔离层，在相邻两个感光层之间以及第二衬底和与所述第二衬底相邻的感光层之间均形成第二隔离层；相较于现有技术而言，本专利技术提供的用于形成图像传感器的方法，通过设置第一隔离层以及第二隔离层，对相邻感光层进行隔离。，利用不同波长的光吸收长度的不同而导致光电子产生的位置不同，在针对相应光电子产生区域进行信号收集并后续处理的同时，通过设置上述隔离层，有效避免光电子在不同光电转换区域之间发生干扰提高所形成图像传感器的性能。另外，作为优选，还包括步骤S3：形成隔离栅，所述隔离栅将每一所述感光层隔离成多个感光单元。通过上述技术方案，隔离栅将每一感光层均隔离成多个感光单元，对同一层的感光单元进行隔离，避免光电子在同一层的不同光电转换区域之间发生干扰，进一步提高所形成图像传感器的性能另外，作为优选，步骤S2具体包括：步骤S21：在第一衬底和与所述第一衬底相邻的感光层之间形成有第一伪隔离层，在相邻两个感光层之间以及第二衬底和与所述第二衬底相邻的感光层之间形成有第二伪隔离层；步骤S22：选择性地刻蚀去除第一伪隔离层以及第二伪隔离层；步骤S23：在第一衬底和与所述第一衬底相邻的感光层之间形成第一隔离层，在相邻两个感光层之间以及第二衬底和与所述第二衬底相邻的感光层之间均形成第二隔离层。先在第一衬底和与所述第一衬底相邻的感光层之间形成第一隔离层，在相邻两个感光层之间以及第二衬底和与所述第二衬底相邻的感光层之间形成第二伪隔离层，再将第一伪隔离层、第二伪隔离层去除并形成第一隔离层、第二隔离层，利用SON结构，通过形成上述隔离层避免光电子在不同光电转换区域之间发生干扰，以提高所形成图像传感器的性能。进一步地，作为优选，在步骤S21中，利用外延生长技术沉积第一伪隔离层、第二伪隔离层。另外，作为优选，在步骤S22中，采用湿法刻蚀工艺，刻蚀第一伪隔离层、第二伪隔离层。湿法刻蚀具有优良的选择性，刻蚀完当前薄膜就会停止，而不会损坏下面一层其他材料的薄膜，可以有效保护与第一伪隔离层、第二伪隔离层接触的第一衬底、感光层以及第二衬底。进一步地，作为优选，在步骤S22中，利用配比为：30-50％的HNO3、0.8-1.2％的HF、1-3％的CH3COOH、余量为H2O的刻蚀液刻蚀第一伪隔离层、第二伪隔离层。这样配比的刻蚀液可以很好的刻蚀第一伪隔离层、第二伪隔离层，并且不会损坏与之接触的其他材料的薄膜，有效保护第一衬底、感光层以及第二衬底。另外，作为优选，在步骤S22中，对第二衬底、至少两个的感光层以及第一伪隔离层、第二伪隔离层进行刻蚀并形成刻蚀液槽，向刻蚀液槽内通入刻蚀液，以刻蚀去除第一伪隔离层、第二伪隔离层。通过开设刻蚀液槽并向刻蚀液槽内通入刻蚀液，提高刻蚀液与第一伪隔离层、第二伪隔离层之间的接触面积，提高对第一伪隔离层、第二伪隔离层的刻蚀效果，从而有利于后续在第一隔离层、第二隔离层的形成。另外，作为优选，在步骤S1中，利用ALD工艺沉积第一隔离层、第二隔离层。利用ALD工艺沉积第一隔离层、第二隔离层，可以提高第一隔离层、第二隔离层的沉积效果，有效控制第一隔离层、第二隔离层的厚度。另外，作为优选，步骤S1具体包括：步骤S11：提供第一衬底，在第一衬底上形成第一伪隔离层；步骤S12：在第一伪隔离层上依次形成掺杂离子的导电类型不同的第一掺杂层、第二掺杂层以及第二伪隔离层；其中，所述导电类型不同是指所述第一掺杂层和所述第二掺杂层的掺杂离子的导电类型不同。重复至少两次步骤S12；步骤S13：在位于顶层的第二伪隔离层上形成第二衬底。利用第一掺杂层和第二掺杂层所掺杂离子的导电类型不同，形成感光层，也即光电二极管。利用不同深度的光电二极管吸收不同波长的光并产生相应不同的光电子，对相应光电子产生区域进行信号收集，然后进行后续处理，从而可以省去滤色镜的结构，使得工艺过程变得更加简易，节约成本。另外，作为优选，在步骤S1中，利用外延生长技术形成第一掺杂层和第二掺杂层。外延生长方式所形成材料的质量较好，工艺控制精度较高，能够提高所形成的第一掺杂层和第二掺杂层的精度，从而保证光生载流子产生位置的精确控制，提高所形成图像传感器信号采集的精度。本专利技术同时也提供一种图像传感器，本专利技术的图像传感器基于SON结构，在利用不同波长的光吸收长度的不同而导致光电子产生的位置不同，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成图像传感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：提供第一衬底、第二衬底以及位于两者之间的至少两个的感光层；步骤S2：在第一衬底和与所述第一衬底相邻的感光层之间形成第一隔离层，在相邻两个感光层之间以及第二衬底和与所述第二衬底相邻的感光层之间均形成第二隔离层。

【技术特征摘要】
1.一种用于形成图像传感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：提供第一衬底、第二衬底以及位于两者之间的至少两个的感光层；步骤S2：在第一衬底和与所述第一衬底相邻的感光层之间形成第一隔离层，在相邻两个感光层之间以及第二衬底和与所述第二衬底相邻的感光层之间均形成第二隔离层。2.据权利要求1所述的用于形成图像传感器的方法，其特征在于，还包括步骤S3：形成隔离栅，所述隔离栅将每一所述感光层隔离成多个感光单元。3.根据权利要求1或2所述的用于形成图像传感器的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：步骤S21：在第一衬底和与所述第一衬底相邻的感光层之间形成第一伪隔离层，在相邻两个感光层之间以及第二衬底和与所述第二衬底相邻的感光层之间形成第二伪隔离层；步骤S22：选择性地刻蚀去除第一伪隔离层以及第二伪隔离层；步骤S23：在第一衬底和与所述第一衬底相邻的感光层之间形成第一隔离层，在相邻两个感光层之间以及第二衬底和与所述第二衬底相邻的感光层之间均形成第二隔离层。4.根据权利要求3所述的用于形成图像传感器的方法，其特征在于，在步骤S21中，利用外延生长技术沉积第一伪隔离层、第二伪隔离层。5.根据权利要求3所述的用于形成图像传感器的方法，其特征在于，在步骤S22中，采用湿法刻蚀工艺，刻蚀第一伪隔离层、第二伪隔离层。6.根据权利要求5所述的用于形成图像传感器的方法，其特征在于，在步骤S22中，利用配比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明，吴孝哲，林宗贤，吴龙江，熊建锋，薛超，
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