前照式图像传感器及形成方法技术

本发明专利技术提供一种前照式图像传感器及形成方法，于衬底内形成至少位于像素区一侧的沟槽挡墙，所述沟槽挡墙的侧壁与所述衬底成预设角度以全反射所述像素区外围的光并隔离所述像素区外围的光和/或热和/或光生载流子，所述沟槽挡墙纵向延伸并纵向投影覆盖像素区，其导热性能差，可以隔绝热。光线从光密介质（衬底）进入光疏介质（沟槽挡墙），结合预设角度，容易发生全反射。所述沟槽挡墙至少包括自上而下的第一墙体及第二墙体，所述第一墙体的纵向尺寸等于浅沟槽隔离结构的纵向尺寸，还可以于所述第二墙体的底部形成逐阶向所述衬底方向延伸的若干墙体，可根据前照式图像传感器的尺寸灵活设计所述沟槽挡墙。设计所述沟槽挡墙。设计所述沟槽挡墙。

【技术实现步骤摘要】
前照式图像传感器及形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种前照式图像传感器及形成方法。

技术介绍

[0002]CMOS图像传感器具有低功耗、低成本和兼容CMOS工艺等特点，得到越来越广泛的应用。现有的CMOS图像传感器一般分为前照式(Front
‑
Side Illuminated，简称为FSI)图像传感器和背照式(Back
‑
Side Illuminated，简称为BSI)图像传感器两种。
[0003]如图1所示，现有技术的前照式图像传感器设置有布置成像素行和像素列的像素阵列1。各像素包括经由转移栅极（未图示）耦接到浮动扩散区（未图示）的光电二极管（未图示）。所述光电二极管设置于金属互连层（未图示）下，入射光穿过所述金属互连层至所述光电二极管，所述光电二极管接收入射光并将其转换成电信号。外围电路围绕所述像素阵列1，并包括列读出电路3耦接到每个像素列以用于读出来自各像素的像素信号，以及行控制电路2向各像素提供控制信号。
[0004]所述列读出电路3设有若干晶体管（未图示）及功能模块，比如数字电路模块、模拟电路模块等。在没有入射光照射的状态下，比如暗光环境中，所述器件及所述功能模块可以产生光、热、电子扩散（通过图1中的箭头示意），从而对像素阵列产生影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种前照式图像传感器及形成方法，通过设置隔离挡墙以隔离来自像素阵列外围的光和/或热和/或光生载流子。
[0006]基于以上考虑，本专利技术提供一种前照式图像传感器的形成方法，包括：于衬底内形成至少位于像素区一侧的沟槽挡墙，所述沟槽挡墙的侧壁与所述衬底成预设角度以全反射所述像素区外围的光并隔离所述像素区外围的光和/或热和/或光生载流子。
[0007]优选的，所述预设角度小于等于68
°
。
[0008]优选的，填充第一沟槽形成浅沟槽隔离结构的同时填充第二沟槽形成所述沟槽挡墙。
[0009]优选的，所述沟槽挡墙至少包括自上而下的第一墙体及第二墙体，所述第一墙体的纵向尺寸等于所述浅沟槽隔离结构的纵向尺寸。
[0010]优选的，所述第一墙体的横向投影覆盖所述第二墙体的横向投影。
[0011]优选的，所述第一墙体及所述第二墙体均具有上宽下窄的纵向截面形状。
[0012]优选的，所述第二沟槽包括对应所述第一墙体的第一凹槽及对应所述第二墙体的第二凹槽；其中，于所述衬底内同时形成所述第一沟槽及所述第一凹槽；于所述第一凹槽底部形成所述第二凹槽；填充所述第一沟槽形成所述浅沟槽隔离结构的同时填充所述第一凹槽及所述第二凹槽形成所述沟槽挡墙。
[0013]优选的，分次形成所述第一沟槽及所述第二沟槽。
[0014]优选的，形成所述第一沟槽包括：于所述衬底上形成第一掩膜层；形成贯穿所述第
一掩膜层并延伸至所述衬底内的第一沟槽。
[0015]优选的，形成所述第二沟槽包括：于所述第一掩膜层上形成填充所述第一沟槽的第二掩膜层；形成贯穿所述第二掩膜层及所述第一掩膜层并延伸至所述衬底内的所述第二沟槽。
[0016]优选的，去除所述第二掩膜层并暴露所述第一沟槽；填充所述第一沟槽形成所述浅沟槽隔离结构的同时填充所述第二沟槽形成所述沟槽挡墙。
[0017]优选的，形成所述第二沟槽包括：于第一掩膜层上形成图形化的光阻层；形成贯穿所述第一掩膜层并延伸至所述衬底内的第二沟槽。
[0018]优选的，去除所述光阻层和第一掩膜层以暴露出第一沟槽和第二沟槽；填充所述第一沟槽形成所述浅沟槽隔离结构的同时填充所述第二沟槽形成所述沟槽挡墙。
[0019]本专利技术的另一方面提供一种前照式图像传感器，采用上述形成方法而形成。
[0020]本专利技术的沟槽挡墙纵向延伸并纵向投影覆盖像素区，其导热性能差，可以隔绝热。光线从光密介质（衬底）进入光疏介质（沟槽挡墙），结合预设角度，容易发生全反射，有效隔离所述像素区外围的光和/或光生载流子。
[0021]进一步的，所述沟槽挡墙至少包括自上而下的第一墙体及第二墙体，所述第一墙体的纵向尺寸等于浅沟槽隔离结构的纵向尺寸，还可以于所述第二墙体的底部形成逐阶向所述衬底方向延伸的若干墙体，可根据前照式图像传感器的尺寸灵活设计所述沟槽挡墙。
附图说明
[0022]通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
[0023]图1示出现有技术的前照式图像传感器的像素阵列及外围电路的平面示意图；图2～图6示出本专利技术实施例一的一种前照式图像传感器的形成方法的各步骤对应的剖面结构示意图；图7～图13示出本专利技术实施例二的一种前照式图像传感器的形成方法的各步骤对应的剖面结构示意图。
[0024]在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容做进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所 熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。
[0026]需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。
[0027]在前照式图像传感器的采样过程中，比如在曝光时间通常为一秒到几分钟左右的拍摄模式(又称长时曝光模式)下拍摄夜景时，由光生载流子和/或光生载流子引起的发光现象看起来很明显，另外，随着功耗的增加，伴随发热现象也会变得严重。
[0028]为解决上述现有技术中的问题，本专利技术于衬底内形成沟槽挡墙，所述沟槽挡墙至少位于像素区一侧的，并侧壁与所述衬底成预设角度以全反射所述像素区外围的光并隔离所述像素区外围的光和/或热和/或光生载流子。
[0029]以下通过具体实施方式并结合附图，对本专利技术的一种图像传感器的形成方法进行详细说明。
[0030]图2～图6示出本专利技术实施例一的一种前照式图像传感器的形成方法的各步骤对应的剖面结构示意图，本实施例中，所述沟槽挡墙与浅沟槽隔离结构同时形成，本领域技术人员可以理解的是，也可以单独形成所述沟槽挡墙。
[0031]首先，如图2所示，提供衬底100。
[0032]所述衬底100可以为硅衬底，然而还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等适当的应用于前照式图像传感器的材料，还可以为绝缘体表面的硅衬底或者绝缘体表面的锗衬底。
[0033]然后，于所述衬底100上形成自下而上的外延层101及第一掩膜层102。
[0034]所述像素区的若干感光子区内设于所述外延层101内。所述衬底100的材料为硅材料，根据前照式图像传感器的感光子区的类型，所述衬底100还可以掺入不同类型的杂质离子。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种前照式图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：于衬底内形成至少位于像素区一侧的沟槽挡墙，所述沟槽挡墙的侧壁与所述衬底成预设角度以全反射所述像素区外围的光并隔离所述像素区外围的光和/或热和/或光生载流子。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述预设角度小于等于68
°
。3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，填充第一沟槽形成浅沟槽隔离结构的同时填充第二沟槽形成所述沟槽挡墙。4.如权利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述沟槽挡墙至少包括自上而下的第一墙体及第二墙体，所述第一墙体的纵向尺寸等于所述浅沟槽隔离结构的纵向尺寸。5.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述第一墙体的横向投影覆盖所述第二墙体的横向投影。6.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述第一墙体及所述第二墙体均具有上宽下窄的纵向截面形状。7.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述第二沟槽包括对应所述第一墙体的第一凹槽及对应所述第二墙体的第二凹槽；其中，于所述衬底内同时形成所述第一沟槽及所述第一凹槽；于所述第一凹槽底部形成所述第二凹槽；填充所述第一沟槽形成所述浅沟槽隔离结构的同时填充所述第一凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，付文，郑展，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：