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；多种滤色镜，位于所述半导体衬底的表面，其中，每个滤色镜下方的半导体衬底内具有像素器件；隔离结构，位于所述半导体衬底内，仅有一部分像素器件被所述隔离结构围绕以实现隔离；其中，所述一部分像素器件包括以下一种或多种滤色镜下方的像素器件：用于PDAF的滤色镜对、全透滤色镜以及长波长光线滤色镜，其中，所述长波长光线滤色镜用于滤除波长小于预设波长阈值的光线且透过波长大于所述预设波长阈值的光线。本发明专利技术方案有助于减轻暗电流和白像素的问题。

Image Sensor and Its Formation Method

An image sensor and its forming method include: a semiconductor substrate; a variety of color filters located on the surface of the semiconductor substrate, in which a pixel device is located in the semiconductor substrate below each color filter; an isolation structure is located in the semiconductor substrate, and only a portion of the pixel devices are surrounded by the isolation structure to achieve isolation; The part of the pixel device includes a pixel device under one or more of the following color filters: a pair of color filters for PDAF, a full-permeable color filter and a long-wavelength light filter, wherein the long-wavelength light filter is used to filter light whose wavelength is less than the preset wavelength threshold and whose transmission wavelength is greater than the preset wavelength threshold. The scheme of the invention is helpful to alleviate the problems of dark current and white pixels.

【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，简称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，先在半导体衬底内及表面形成逻辑器件、像素器件以及金属互连结构，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网格状的格栅(Grid)，在所述格栅之间的网格内形成多种滤色镜(ColorFilter)等。具体地，滤色镜可以包括红外线滤色镜(InfraredColorFilter)、红光滤色镜(RedColorFilter)、绿光滤色镜(GreenColorFilter)、蓝光滤色镜(BlueColorFilter)、全透滤色镜(ClearColorFilter)以及用于相位检测自动对焦(PhaseDetectionAutoFocus，PDAF)的滤色镜对。其中，所述全透滤色镜又可以被称为白色滤色镜(WhiteColorFilter)，用于通过所有颜色的光线。在现有技术中，通常采用背面深槽隔离结构(BackDeepTrenchIsolation，BDTI)对像素器件进行隔离，然而在形成背面深槽隔离结构的过程中，容易诱发半导体衬底损伤，导致CIS发生暗电流(DarkCurrent)和白像素(WhitePixel)的问题。
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，有助于减轻暗电流和白像素的问题。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；多种滤色镜，位于所述半导体衬底的表面，其中，每个滤色镜下方的半导体衬底内具有像素器件；隔离结构，位于所述半导体衬底内，仅有一部分像素器件被所述隔离结构围绕以实现隔离；其中，所述一部分像素器件包括以下一种或多种滤色镜下方的像素器件：用于PDAF的滤色镜对、全透滤色镜以及长波长光线滤色镜，其中，所述长波长光线滤色镜用于滤除波长小于预设波长阈值的光线且透过波长大于所述预设波长阈值的光线。可选的，所述长波长光线滤色镜包括：红光滤色镜以及红外线滤色镜。可选的，每一像素器件都被离子注入隔离区域围绕以实现隔离，其中，所述隔离结构位于所述离子注入隔离区域内。可选的，所述的图像传感器还包括：网格状的格栅结构，位于所述半导体衬底的表面；其中，所述滤色镜分别位于所述格栅结构的各个网格开口内。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：提供半导体衬底；在所述半导体衬底内形成隔离结构；在所述半导体衬底的表面形成多种滤色镜，其中，每个滤色镜下方的半导体衬底内具有像素器件，且仅有一部分像素器件被所述隔离结构围绕以实现隔离；其中，所述一部分像素器件包括以下一种或多种滤色镜下方的像素器件：用于PDAF的滤色镜对、全透滤色镜以及长波长光线滤色镜，其中，所述长波长光线滤色镜用于滤除波长小于预设波长阈值的光线且透过波长大于所述预设波长阈值的光线。可选的，所述长波长光线滤色镜包括：红光滤色镜以及红外线滤色镜。可选的，所述隔离结构包括：隔离槽和填满所述隔离槽的介质材料；或者，所述隔离结构包括：隔离槽、覆盖所述隔离槽的底部和侧壁的介质材料，覆盖所述介质材料且填满所述隔离槽的金属材料。可选的，在所述半导体衬底内形成隔离结构之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：在所述半导体衬底内形成离子注入隔离区域，每一像素器件都被离子注入隔离区域围绕以实现隔离，其中，所述隔离结构位于所述离子注入隔离区域内。可选的，在所述半导体衬底内形成离子注入隔离区域包括：采用离子注入工艺，形成所述离子注入隔离区域；其中，所述离子注入工艺的注入离子选自：硼离子。可选的，在所述半导体衬底的表面形成多种滤色镜之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：在所述半导体衬底的表面形成网格状的格栅结构；其中，所述滤色镜分别位于所述格栅结构的各个网格开口内。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，提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；多种滤色镜，位于所述半导体衬底的表面，其中，每个滤色镜下方的半导体衬底内具有像素器件；隔离结构，位于所述半导体衬底内，仅有一部分像素器件被所述隔离结构围绕以实现隔离；其中，所述一部分像素器件包括以下一种或多种滤色镜下方的像素器件：用于PDAF的滤色镜对、全透滤色镜以及长波长光线滤色镜，其中，所述长波长光线滤色镜用于滤除波长小于预设波长阈值的光线且透过波长大于所述预设波长阈值的光线。采用上述方案，通过设置仅有一部分像素器件被所述隔离结构围绕以实现隔离，可以仅对更容易受到光学串扰影响的像素器件进行隔离，相比于现有技术中设置隔离结构对所有的像素器件进行隔离，有助于减轻暗电流和白像素的问题。其中，设置隔离结构对用于PDAF的滤色镜对下方的像素器件进行隔离，有助于避免PDAF的聚焦结果受到光学串扰的影响，从而提高PDAF的聚焦结果的准确性；设置隔离结构对全透滤色镜下方的像素器件进行隔离，有助于在全透滤色镜能够通过所有颜色的光线的情况下，减少光学串扰对周围其他颜色的滤色镜下方的像素器件的影响；设置隔离结构对长波长光线滤色镜进行隔离，有助于在光线波长较长，角度光(AngleLight)难于被吸收时，避免由于光线射入更深而容易传播至相邻像素器件，从而有助于减少光学串扰的影响。进一步，在本专利技术实施例中，通过设置离子注入隔离区域，且每一像素器件都被离子注入隔离区域围绕以实现隔离，可以使所有的像素器件，尤其是未被隔离结构围绕以实现隔离的像素器件，通过离子注入隔离区域实现电学隔离，从而有助于减少电学串扰的影响。附图说明图1是现有技术中一种图像传感器的俯视图；图2是图1沿切割线A1-A2的剖面图；图3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4是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法中部分步骤对应的器件剖面结构示意图；图5是本专利技术实施例中第一种图像传感器的俯视图；图6是图5沿切割线B1-B2的剖面图；图7是图5沿切割线C1-C2的剖面图；图8是本专利技术实施例中第二种图像传感器的俯视图；图9是图8沿切割线B3-B4的剖面图；图10是图8沿切割线C3-C4的剖面图；图11是本专利技术实施例中第三种图像传感器的俯视图；图12是图11沿切割线B5-B6的剖面图；图13是图11沿切割线C5-C6的剖面图。具体实施方式在现有技术中，通常采用BDTI对图像传感器的像素器件进行隔离，然而在形成BDTI的过程中，容易诱发半导体衬底损伤，导致CIS发生暗电流和白像素的问题。结合参照图1和图2，图1是现有技术中一种图像传感器的俯视图，图2是图1沿切割线A1-A2的剖面图。其中，所述图1示出的图像传感器的顶层结构为滤色镜150。具体地，所述滤色镜150可以包括蓝光滤色镜151、绿光滤色镜152、全透滤色镜153以及红光滤色镜154。需要指出的是，在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底；多种滤色镜，位于所述半导体衬底的表面，其中，每个滤色镜下方的半导体衬底内具有像素器件；隔离结构，位于所述半导体衬底内，仅有一部分像素器件被所述隔离结构围绕以实现隔离；其中，所述一部分像素器件包括以下一种或多种滤色镜下方的像素器件：用于PDAF的滤色镜对、全透滤色镜以及长波长光线滤色镜，其中，所述长波长光线滤色镜用于滤除波长小于预设波长阈值的光线且透过波长大于所述预设波长阈值的光线。

【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；多种滤色镜，位于所述半导体衬底的表面，其中，每个滤色镜下方的半导体衬底内具有像素器件；隔离结构，位于所述半导体衬底内，仅有一部分像素器件被所述隔离结构围绕以实现隔离；其中，所述一部分像素器件包括以下一种或多种滤色镜下方的像素器件：用于PDAF的滤色镜对、全透滤色镜以及长波长光线滤色镜，其中，所述长波长光线滤色镜用于滤除波长小于预设波长阈值的光线且透过波长大于所述预设波长阈值的光线。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述长波长光线滤色镜包括：红光滤色镜以及红外线滤色镜。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，每一像素器件都被离子注入隔离区域围绕以实现隔离，其中，所述隔离结构位于所述离子注入隔离区域内。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：网格状的格栅结构，位于所述半导体衬底的表面；其中，所述滤色镜分别位于所述格栅结构的各个网格开口内。5.一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；在所述半导体衬底内形成隔离结构；在所述半导体衬底的表面形成多种滤色镜，其中，每个滤色镜下方的半导体衬底内具有像素器件，且仅有一部分像素器件被所述隔离结构围绕以实现隔离；其中，所述一部分像素器件包括以下一种或多种滤色镜下方的像素器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田篤，大石周，
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