背照式图像传感器及其形成方法技术

技术编号:36896870 阅读:15 留言:0更新日期:2023-03-18 09:17
本发明专利技术提供一种背照式图像传感器及其形成方法,所述背照式图像传感器包括若干第一隔离结构,自第一面延伸至半导体衬底内,并具有第一开口自所述第一隔离结构的顶部延伸至所述第一隔离结构内;第一外延层覆盖所述第一开口的侧壁及底部;格栅结构包括上下相连的第一格栅部及第二格栅部。本发明专利技术通过低温外延工艺形成的第一外延层,避免了高温工艺对第一隔离结构的影响,所述第一格栅部设于所述第一外延层上,并填充所述第一开口,所述第二格栅部沿所述第一格栅部的顶部延伸且覆盖所述第一开口,彩色滤色片及微透镜嵌设相邻的所述第二格栅部之间,避免串扰效应,提高背照式图像传感器的性能。器的性能。器的性能。

【技术实现步骤摘要】
背照式图像传感器及其形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体
,尤其涉及一种背照式图像传感器及形成方法。

技术介绍

[0002]目前CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置(例如胃镜)、车用摄像装置等。CMOS图像传感器产品可分为FSI(Front Side Illumination,前照式)和BSI(Back Side Illumination,背照式)。
[0003]背照式图像传感器具有优越的性能因此获得了广泛的应用,但是现有的背照式图像传感器采用HfO2层作为入光面的pin(钉扎层),利用HfO2的负电荷于背照式图像传感器表面感应正电荷pin住表面,但存在pin的能力不足的问题。

技术实现思路

[0004] 本专利技术的目的在于提供一种背照式图像传感器及其形成方法,一方面,为了解决HfO2存在pin能力不足的问题,提供了一种BSI面钉扎层的结构及其形成方法;另一方面,提供了一种新型的DTI(深沟槽隔离)、Metal Grid(金属格栅)的结构及其形成方法,背照式图像传感器的光敏感性和相对照度更好,像素之间的串扰更小,且工艺更稳定。
[0005]基于以上考虑,本专利技术第一方面提供一种背照式图像传感器,包括:半导体衬底,具有相对的第一面及第二面;若干第一隔离结构,自所述第一面延伸至所述半导体衬底内,并具有第一开口,所述第一开口自所述第一隔离结构的顶部延伸至所述第一隔离结构内;若干感光单元,包括光电二极管,各所述光电二极管并排设于相邻各所述第一隔离结构之间;第一外延层,覆盖所述第一开口的侧壁及底部;格栅结构,包括上下相连的第一格栅部及第二格栅部;其中,所述第一格栅部设于所述第一外延层上,并填充所述第一开口;所述第二格栅部沿所述第一格栅部的顶部延伸且覆盖所述第一开口 。
[0006]优选的,所述第一格栅部的顶部相对于所述第一面高出于或平齐于所述第一外延层的顶面。
[0007]优选的,所述第一外延层还沿所述第一开口的侧壁纵向延伸。
[0008]优选的,所述第二格栅部的侧壁平齐于所述第一开口的侧壁。
[0009]优选的,还包括:第二外延层,覆盖所述第一面,且沿所述第一面横向连接所述第一外延层。
[0010]优选的,所述第二外延层的顶面相对于所述第一面高出于或平齐于所述第一格栅部的顶部。
[0011]优选的,还包括:第一介质层,沿所述第一开口的侧壁和底部覆盖所述第一外延层,和/或,第二介质层,沿所述第一面覆盖所述第二外延层。
[0012]优选的,所述第二介质层沿所述第二外延层的表面横向连接所述第一介质层。
[0013]本专利技术第二方面提供一种背照式图像传感器的形成方法,包括:提供半导体衬底,所述半导体衬底具有相对的第一面及第二面;形成若干第一隔离结构,各所述第一隔离结
构自所述第二面延伸至所述半导体衬底内;在所述半导体衬底内形成若干感光单元,各所述感光单元包括光电二极管,各所述光电二极管并排设于相邻各所述第一隔离结构之间;形成覆盖所述第一面及所述第一隔离结构的掩模层;刻蚀所述掩模层及所述第一隔离结构,形成上下相连的第二开口及第一开口,所述第二开口贯穿所述掩模层,所述第一开口自所述第二开口的底部延伸至所述第一隔离结构内;采用第一外延工艺,形成覆盖所述第一开口的侧壁及底部的第一外延层;依次填充所述第二开口及所述第一开口,形成上下相连的第一格栅部及第二格栅部以形成格栅结构;去除所述掩模层。
[0014]优选的,所述第一开口的横向尺寸小于或等于所述第二开口的横向尺寸。
[0015]优选的,去除所述掩模层之后,还包括: 采用第二外延工艺,形成覆盖所述第一面的第二外延层。
[0016]优选的,所述第一外延工艺及所述第二外延工艺的工艺温度均不高于500℃。
[0017]优选的,所述第一外延工艺及所述第二外延工艺均包括低温外延工艺。
[0018]优选的,所述第二外延层的厚度大于或等于所述第一外延层的顶面相对于所述第一面的垂直距离。
[0019]优选的,所述第一外延层及所述第二外延层均为0.05μm~0.1μm。
[0020]优选的,所述半导体衬底包括单晶硅衬底,所述第一外延层及所述第二外延层的材料包括硅、锗中的一种或两种组合。
[0021]优选的,所述第一格栅部及所述第二格栅部的材料包括非晶硅、多晶硅、金属材料中的一种或多种组合。
[0022]优选的,依次填充所述第二开口及所述第一开口,形成上下相连的第一格栅部及第二格栅部以形成格栅结构之前,还包括:形成覆盖第一外延层的第一介质层,所述第一介质层的材料包括high k材料。
[0023]优选的,在所述第一面上形成第二外延层之后,还包括:形成覆盖所述第二外延层的第二介质层,所述第二介质层的材料包括high k材料。
[0024]优选的,在所述第一面形成第二外延层之后,还包括:在所述第二外延层上依次形成彩色滤色片及微透镜。
[0025]本专利技术的格栅结构包括上下相连的第一格栅部及第二格栅部,通过低温外延工艺形成的第一外延层和/或第二外延层,避免了高温工艺对第一隔离结构的影响,同时形成良好的电学隔离,避免相邻的感光单元的电学串扰。所述第一格栅部设于所述第一外延层上,并填充所述第一开口,所述第二格栅部沿所述第一格栅部的顶部延伸且覆盖所述第一开口,彩色滤色片及微透镜嵌设相邻的所述第二格栅部之间,避免串扰效应,提高背照式图像传感器的性能。
附图说明
[0026]通过参照附图阅读以下所做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。
[0027]图1为根据本专利技术实施例的一种背照式图像传感器的形成方法的流程图;图2-图6为根据本专利技术实施例一的图像传感器芯片的形成方法的过程示意图。
[0028]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
[0029]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。
[0030]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。
[0031]图1为根据本专利技术实施例的一种背照式图像传感器的形成方法的流程图;图2-图6为根据本专利技术实施例一的图像传感器芯片的形成方法的过程示意图。在以下例子中,示出了1个感光单元,然而,本领域技术人员可以理解,可以根据需要设置感光单元的数目,本公开的实施例对此没有限制。
[0032]参见图1,图1示出了本专利技术实施例的一种背照式图像传感器的形成方法的流程图,图1共示出8个步骤:步骤S01:提供半导体衬底10本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种背照式图像传感器,其特征在于,包括:半导体衬底,具有相对的第一面及第二面;若干第一隔离结构,自所述第一面延伸至所述半导体衬底内,并具有第一开口,所述第一开口自所述第一隔离结构的顶部延伸至所述第一隔离结构内;若干感光单元,包括光电二极管,各所述光电二极管并排设于相邻各所述第一隔离结构之间;第一外延层,覆盖所述第一开口的侧壁及底部;格栅结构,包括上下相连的第一格栅部及第二格栅部;其中,所述第一格栅部设于所述第一外延层上,并填充所述第一开口;所述第二格栅部沿所述第一格栅部的顶部延伸且覆盖所述第一开口。2.根据权利要求1所述的背照式图像传感器,其特征在于,所述第一格栅部的顶部相对于所述第一面高出于或平齐于所述第一外延层的顶面。3.根据权利要求1所述的背照式图像传感器,其特征在于,所述第一外延层还沿所述第一开口的侧壁纵向延伸。4.根据权利要求1所述的背照式图像传感器,其特征在于,所述第二格栅部的侧壁平齐于所述第一开口的侧壁。5.根据权利要求1~4任一项所述的背照式图像传感器,其特征在于,还包括:第二外延层,覆盖所述第一面,且沿所述第一面横向连接所述第一外延层。6.根据权利要求5所述的背照式图像传感器,其特征在于,所述第二外延层的顶面相对于所述第一面高出于或平齐于所述第一格栅部的顶部。7.根据权利要求5所述的背照式图像传感器,其特征在于,还包括:第一介质层,沿所述第一开口的侧壁和底部覆盖所述第一外延层,和/或,第二介质层,沿所述第一面覆盖所述第二外延层。8.根据权利要求7所述的背照式图像传感器,其特征在于,所述第二介质层沿所述第二外延层的表面横向连接所述第一介质层。9.一种背照式图像传感器的形成方法,其特征在于,包括:提供半导体衬底,所述半导体衬底具有相对的第一面及第二面;形成若干第一隔离结构,各所述第一隔离结构自所述第一面延伸至所述半导体衬底内;在所述半导体衬底内形成若干感光单元,各所述感光单元包括光电二极管,各所述光电二极管并排设于相邻各所述第一隔离结构之间;形成覆盖所述第一面及所述第一隔离结构的掩模层;刻蚀所述掩模层及所述第一隔离结构,形成上下相连的第二开口及第一开口,所述第二开口贯穿所述掩模层,所述第一...

【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:

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