光电传感器及其形成方法技术

一种光电传感器及其形成方法

【技术实现步骤摘要】
光电传感器及其形成方法、电子设备


[0001]本专利技术实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光电传感器及其形成方法
、
电子设备
。

技术介绍

[0002]光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件
。
其工作原理基于光电效应，光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象
。
[0003]例如，
CCD(Charge Coupled Device
，电荷耦合器件
)
图像传感器和
CMOS
图像传感器，利用光电转换功能将光学图像转换为电信号后输出数字图像，目前被广泛应用在数码相机和其他电子光学设备中
。ToF(Time of Flight
，飞行时间
)
距离传感器，将调制的红外光源投射到物体
、
人物或场景上，然后反射光由
ToF
传感器捕获，该传感器测量每个像素接收的光强和相位差，从而获得高度可靠的深度图像以及整个场景的灰度图像，该技术可以被用于自动驾驶
、
扫地机器人
、VR(Virtual Reality
，虚拟现实
)/AR(Augmented Reality
，增强现实
)
建模等各种测距场景中
。
[0004]光电传感器都具有一定面积的像素
(pixel)
区用来接收光学信号，像素区的光学透过率越高，器件的光学灵敏度性能越好
。
[0005]但是，目前形成光电传感器的感光性能有待提高
。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例解决的问题是提供一种光电传感器及其形成方法
、
电子设备，提升光电传感器的感光性能
。
[0007]为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种光电传感器，包括：基底，基底具有受光面，且基底包括像素单元区；多个陷光槽，位于像素单元区的部分厚度的基底中，且位于基底的受光面一侧，陷光槽的表面形状为弧面
。
[0008]相应的，本专利技术实施例还提供一种光电传感器的形成方法，包括：提供基底，基底具有受光面，且基底包括像素单元区，基底上形成有覆盖受光面的掩膜层；图形化掩膜层，在像素单元区的掩膜层中形成多个掩膜开口；沿掩膜开口，采用各向同性的湿法刻蚀工艺刻蚀基底，形成多个陷光槽，陷光槽的表面形状为弧形
。
[0009]相应的，本专利技术实施例还提供一种电子设备，包括本专利技术实施例提供的光电传感器
。
[0010]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：
[0011]本专利技术实施例提供的光电传感器中，陷光槽的表面形状为弧面，则在像素单元区中，有利于增加光电传感器的感光面积，入射光纤的光程差也随之增加，有利于提高光电传感器的光局域能力，而且，形成表面状为弧面的陷光槽的工艺过程易操作
、
且工艺参数可控性较高，有利于控制形成形貌质量较高的陷光槽，从而提升光电传感器的感光性能
。
[0012]本专利技术实施例提供的光电传感器的形成方法中，沿掩膜开口，采用各向同性的湿法刻蚀工艺刻蚀基底，形成多个陷光槽，陷光槽的表面形状为弧面，则像素单元区中，有利于增加光电传感器的感光面积，入射光线的光程差也随之增加，有利于提高光电传感器的光局域能力，而且，采用各向同性的湿法刻蚀工艺进行刻蚀，刻蚀工艺受基底材料的晶格限制较小，且工艺参数可控性较高，同时可以通过掩膜开口和刻蚀工艺控制形成的陷光槽的尺寸和间距，提高形成陷光槽的工艺灵活性，相应有利于控制形成形貌质量较高的陷光槽，从而提升光电传感器的感光性能
。
附图说明
[0013]图1至图4是一种光电传感器的形成方法中各步骤对应的结构示意图；
[0014]图5至图7是本专利技术光电传感器一实施例的结构示意图；
[0015]图8至图
13
是本专利技术光电传感器的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图；
[0016]图
14
至图
16
是本专利技术光电传感器的形成方法另一实施例中各步骤对应的结构示意图
。
具体实施方式
[0017]由
技术介绍
可知，目前形成的光电传感器的感光性能较差
。
[0018]现结合一种光电传感器的形成方法，分析目前形成光电传感器的感光性能较差的原因
。
[0019]图1至图4是一种光电传感器的形成方法中各步骤对应的结构示意图
。
[0020]参考图1，提供基底
10
，基底
10
具有受光面
11
，基底
10
包括像素区
(
未示出
)
，像素区包括多个矩阵分布的像素单元区
10a。
[0021]结合参考图2至图4，在像素单元区
10a
中，采用对不同晶向具有各向异性的刻蚀速率的湿法刻蚀工艺，对基底
10
的受光面
11
进行刻蚀，形成陷光槽
23
，陷光槽
23
为倒金字塔结构
(Inverted Pyramid Structure)。
[0022]参考图2，通过对不同晶向具有不同的刻蚀速率，能够形成倒金字塔结构的陷光槽
23
，因此，形成倒金字塔结构的陷光槽
23
受到基底
10
自身的晶向的限制，而且，对不同晶向各向异性的刻蚀工艺的工艺较难控制，相应的，倒金字塔结构的陷光槽
23
的尺寸和间距也受到了自身晶向和工艺过程的限制，而难以形成形貌可控的陷光槽
23
，具体地，参考图3，在形成倒金字塔结构的陷光槽
23
的过程中，容易出现基底
10
被侧掏
(
如图3中虚线圈所示
)
的问题，形成失败的倒金字塔形貌，影响光电传感器的感光性能，参考图4，图4为光电传感器的俯视图，对不同晶向各向异性的刻蚀工艺还容易受到基底
10
表面划痕等缺陷的影响，形成不必要的倒金字塔形状
(
如图4中虚线圈所示
)
，影响光电传感器的感光性能
。
[0023]为了解决所述技术问题，本专利技术实施例提供一种光电传感器的形成方法，提供基底，所述基底具有受光面，且所述基底包括像素单元区，所述基底上形成有覆盖所述受光面的掩膜层；图形化所述掩膜层，在所述像素单元区的掩膜层中形成多个掩膜开口；沿所述掩膜开口，采用各向同性的湿法刻蚀工艺刻蚀所述基底，形成多个陷光槽，所述陷光槽的表面形状为弧形
。
[0024]本专利技术实施例提供的光电传感器的形成方法中，沿所述掩膜开口，采用各向同性的湿法刻蚀工艺刻蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光电传感器，其特征在于，包括：基底，所述基底具有受光面，且所述基底包括像素单元区；多个陷光槽，位于所述像素单元区的部分厚度的基底中，且位于所述基底的受光面一侧，所述陷光槽的表面形状为弧面
。2.
如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述陷光槽的表面形状为半球形
。3.
如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述光电传感器还包括：透光层，填充于所述陷光槽中
、
并覆盖所述像素单元区的受光面
。4.
如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述基底包括感光像素区，所述感光像素区包括多个呈矩阵分布的像素单元区；所述光电传感器还包括：隔光结构，位于相邻所述像素单元区之间的基底中
。5.
如权利要求1～4任一项所述的光电传感器，其特征在于，所述陷光槽的最大深度为
150nm
至
600nm。6.
如权利要求1～4任一项所述的光电传感器，其特征在于，沿平行于所述基底表面的方向，所述陷光槽的横向开口尺寸为
150nm
至
600nm。7.
如权利要求1～4任一项所述的光电传感器，其特征在于，所述基底的材料包括硅
。8.
一种光电传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底具有受光面，且所述基底包括像素单元区，所述基底上形成有覆盖所述受光面的掩膜层；图形化所述掩膜层，在所述像素单元区的掩膜层中形成多个掩膜开口；沿所述掩膜开口，采用各向同性的湿法刻蚀工艺刻蚀所述基底，形成多个陷光槽，所述陷光槽的表面形状为弧形
。9.
如权利要求8所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，所述陷光槽的表面形状为半球形
。10.
如权利要求8所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，图形化所述掩膜层的步骤中，所述掩膜开口的开口尺寸为
100nm
至
300nm。11.
如权利要求8或
10
所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，采用各向同性的湿法刻蚀工艺刻蚀所述基底的步骤中，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀时间为
20s
至
45s。12.
如权利要求8所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺图形化所述掩膜层
。13.
如权利要求8所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，所述提供基底的步骤中，所述掩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红敏，崔强伟，高长城，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：