CN109524429A - 图像传感器及其形成方法 - Google Patents
图像传感器及其形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109524429A CN109524429A CN201811426907.9A CN201811426907A CN109524429A CN 109524429 A CN109524429 A CN 109524429A CN 201811426907 A CN201811426907 A CN 201811426907A CN 109524429 A CN109524429 A CN 109524429A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- base portion
- metallic grid
- section
- cross
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 94
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 90
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 39
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000005516 deep trap Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14629—Reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
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，所述半导体衬底内具有光电二极管；网格状的金属格栅，所述金属格栅包括主体部分以及底座部分，所述底座部分位于所述半导体衬底的表面，所述主体部分固定于所述底座部分上；滤镜结构，位于所述金属格栅的开口内；其中，越接近所述半导体衬底的表面，所述底座部分的横截面的面积越大，其中，所述横截面平行于所述半导体衬底的表面。本发明方案可以有效地降低光学串扰的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
背景技术
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(CMOS Image Sensors，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-side Illumination，BSI)CIS为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内形成逻辑器件、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，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介质层、网格状的金属格栅(Grid)，在所述金属格栅之间的网格内形成滤镜结构(Color Filter)、透镜结构(Micro-Lens)等。
在图像传感器中，透镜结构捕捉到入射光之后，经过滤镜结构过滤，除去非相关光，形成单色光，入射光子到达半导体衬底被像素器件吸收，产生光生载流子。由于在光到达硅衬底之前，容易发生光学串扰导致影响成像效果，因此需要在半导体衬底的表面形成金属格栅以隔离入射光。
然而在现有技术中，金属格栅与光电二极管之间具有间隔，例如可以为介质层和半导体衬底的一部分，当光线传播至滤镜结构的边缘时，容易导致光线射入相邻的光电二极管，产生光学串扰。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以有效地降低光学串扰的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；网格状的金属格栅，所述金属格栅包括主体部分以及底座部分，所述底座部分位于所述半导体衬底的表面，所述主体部分固定于所述底座部分上；滤镜结构，位于所述金属格栅的开口内；其中，越接近所述半导体衬底的表面，所述底座部分的横截面的面积越大，其中，所述横截面平行于所述半导体衬底的表面。
可选的，所述底座部分的纵截面的形状为梯形，所述纵截面垂直于所述半导体衬底的表面。
可选的，所述底座部分的横截面的面积大于所述主体部分的横截面的面积。
可选的，所述主体部分包括基部和位于所述基部上的顶部，所述顶部的横截面的面积小于所述基部的横截面的面积，且越远离所述半导体衬底的表面，所述顶部的横截面的面积越小。
可选的，所述顶部的纵截面的形状为三角形或梯形，所述纵截面垂直于所述半导体衬底的表面。
为解决上述技术问题，本发明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，所述半导体衬底内具有光电二极管；在所述半导体衬底的表面形成网格状的金属格栅，所述金属格栅包括主体部分以及底座部分，所述底座部分位于所述半导体衬底的表面，所述主体部分固定于所述底座部分；在所述金属格栅的开口内形成滤镜结构；其中，越接近所述半导体衬底的表面，所述底座部分的横截面的面积越大，其中，所述横截面平行于所述半导体衬底的表面。
可选的，在所述半导体衬底的表面形成网格状的金属格栅包括：在所述半导体衬底的表面形成金属格栅材料层；在所述金属格栅材料层的表面形成图形化的掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，采用第一刻蚀工艺，刻蚀所述金属格栅材料层的第一预设厚度，以形成所述金属格栅的主体部分；以所述掩膜层为掩膜，采用第二刻蚀工艺，刻蚀所述金属格栅材料层，以形成所述金属格栅的底座部分。
可选的，所述第一刻蚀工艺为等离子体刻蚀工艺，所述第一刻蚀工艺的刻蚀气体包括SF6以及Ar；所述第二刻蚀工艺为等离子体刻蚀工艺，所述第二刻蚀工艺的刻蚀气体包括碳氟化合物气体、SF6以及Ar；其中，所述碳氟化合物气体为CF4、C4F8以及C4F6中的单种气体，或者为CF4、C4F8以及C4F6中的多种气体的混合气体。
可选的，所述主体部分包括基部和位于所述基部上的顶部，在所述金属格栅的开口内形成滤镜结构之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：采用第三刻蚀工艺，刻蚀所述顶部，以使所述顶部的横截面的面积小于所述基部的横截面的面积，且越远离所述半导体衬底的表面，所述顶部的横截面的面积越小。
可选的，所述第三刻蚀工艺为溅射刻蚀工艺。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
在本发明实施例中，图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；网格状的金属格栅，所述金属格栅包括主体部分以及底座部分，所述底座部分位于所述半导体衬底的表面，所述主体部分固定于所述底座部分上；滤镜结构，位于所述金属格栅的开口内；其中，越接近所述半导体衬底的表面，所述底座部分的横截面的面积越大，其中，所述横截面平行于所述半导体衬底的表面。采用上述方案，通过设置越接近所述半导体衬底的表面，金属格栅的底座部分的横截面的面积越大，可以在金属格栅的底部形成类似于斜坡的形貌，从而在光线传播至滤镜结构的边缘时，通过金属格栅的底部斜坡的反射作用，将光线反射回滤镜结构内部，从而避免光线射入相邻的光电二极管，有效地降低光学串扰的问题。
进一步，通过设置金属格栅的主体部分包括基部和位于所述基部上的顶部，且顶部的横截面的面积小于所述基部的横截面的面积，可以在顶部形成类似于尖角的形貌，从而在形成滤镜结构后，增大滤镜结构顶部表面的横截面的面积，有助于使更多入射光进入，从而有助于提高图像质量。
进一步，所述顶部的纵截面的形状为三角形或梯形，可以在光线照射至所述金属格栅的顶部时，有几率被三角形或梯形的斜边反射至滤镜结构内部，相比于现有技术中金属格栅的顶部表面为平面，当光线照射至金属格栅的顶部表面时，会被所述平面反射而无法进入滤镜结构内，采用本发明实施例的方案，有利于使更多入射光进入，从而有助于进一步提高图像质量。
附图说明
图1是现有技术中一种图像传感器的剖面结构示意图；
图2是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；
图3至图7是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。
具体实施方式
在现有的图像传感器中，光信号经过镜头模组到达透镜结构108进行聚焦，然后通过滤镜106滤光后到达独立像素(例如包括光电二极管)进行光电转换。其中，当透镜结构捕捉到入射光之后，经过滤镜结构过滤，除去非相关光，形成单色光，入射光子到达半导体衬底被像素器件吸收，产生光生载流子。由于在光到达硅衬底之前，容易发生光学串扰导致影响成像效果，因此需要在半导体衬底的表面形成金属格栅以隔离入射光。
参照图1，图1是现有技术中一种图像传感器的剖面结构示意图。
在现有的图像传感器中，可以提供半导体衬底100，在半导体衬底100的表面形成金属格栅104，进而在金属格栅104之间的开口内形成滤镜106，进而在所述滤镜106的表面形成透镜结构108。
其中，在所述半导体衬底100内形成有逻辑器件、像素器件以及金属互连结构110，所述像素器件可以包含有光电二极管102。
具体地，所述金属格栅104用于阻挡入射光，避免发生光学串扰导致影响成像效果，所述滤镜106可以覆盖所述金属格栅104的顶部，所述滤镜106的顶部表面还可以与所述金属格栅104的顶部齐平或者低于金属格栅104的顶部。
本发明的发明人经过研究发现，在现有技术中，金属格栅104的纵截面往往为矩形(所述纵截面垂直于所述半导体衬底的表面)，由于金属格栅104与光电二极管102之间具有间隔，例如可以为介质层和半导体衬底的一部分，当光线传播至滤镜106的边缘时，容易导致光线射入相邻的光电二极管102，产生光学串扰。
参照图1示出的线路a和线路b，由于金属格栅104对光线难以进行挡隔，容易导致光线射入相邻的光电二极管102。
在本发明实施例中，图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；网格状的金属格栅，所述金属格栅包括主体部分以及底座部分，所述底座部分位于所述半导体衬底的表面，所述主体部分固定于所述底座部分上；滤镜结构，位于所述金属格栅的开口内；其中，越接近所述半导体衬底的表面，所述底座部分的横截面的面积越大，其中，所述横截面平行于所述半导体衬底的表面。采用上述方案，通过设置越接近所述半导体衬底的表面，金属格栅的底座部分的横截面的面积越大，可以在金属格栅的底部形成类似于斜坡的形貌，从而在光线传播至滤镜结构的边缘时，通过金属格栅的底部斜坡的反射作用，将光线反射回滤镜结构内部，从而避免光线射入相邻的光电二极管，有效地降低了光学串扰的问题。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图2，图2是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图。所述述图像传感器的形成方法可以包括步骤S21至步骤S23：
步骤S21：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；
步骤S22：在所述半导体衬底的表面形成网格状的金属格栅，所述金属格栅包括主体部分以及底座部分，所述底座部分位于所述半导体衬底的表面，所述主体部分固定于所述底座部分，其中，越接近所述半导体衬底的表面，所述底座部分的横截面的面积越大；
步骤S23：在所述金属格栅的开口内形成滤镜结构。
其中，所述横截面平行于所述半导体衬底的表面。
下面结合图3至图7对上述各个步骤进行说明。
图3至图7是本发明实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。
参照图3，提供半导体衬底200，所述半导体衬底200内可以具有光电二极管202，还可以形成有金属互连结构210，在所述半导体衬底200的表面可以形成金属格栅材料层221。
在具体实施中，所述半导体衬底200可以为硅衬底，或者所述半导体衬底200的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等适当的应用于图像传感器的材料，所述半导体衬底200还可以为绝缘体表面的硅衬底或者绝缘体表面的锗衬底，或者是生长有外延层(Epitaxy layer，Epi layer)的衬底。优选地，所述半导体衬底200可以为轻掺杂的半导体衬底，且掺杂类型与漏区相反。具体地，可以通过向所述半导体衬底200进行离子注入，实现深阱掺杂(Deep Well Implant)。
需要指出的是，所述半导体衬底200内可以形成有逻辑器件以及像素器件，所述像素器件可以包含有光电二极管202。
具体地，所述光电二极管202能够在受到外界光强激发的情况下，产生光生载流子，即电子。所述光电二极管202能够通过离子注入工艺形成，而且，通过控制离子注入的能量和浓度，能够控制离子注入的深度和注入范围，从而控制光电二极管202的深度和厚度。
所述逻辑器件可以包括栅极结构以及源漏掺杂区等晶体管的器件。需要指出的是，在本发明实施例中，对于具体的逻辑器件的组成不作限制。
所述像素器件可以包括光电二极管202以及像素电路，其中，所述像素电路可以包括形成选择晶体管、重置晶体管以及源随晶体管等各种适当的晶体管的器件，例如可以包括传输栅极(Transfer Gate，TG)以及浮置扩散区(Floating Diffusion，FD)。需要指出的是，在本发明实施例中，对于具体的像素电路的组成不作限制。
需要指出的是，为了避免在形成金属格栅和滤镜时对半导体衬底200产生损伤，还可以在半导体衬底200的表面先形成介质层(图未示)，然后在介质层的表面形成金属格栅材料层221。
进一步地，所述金属格栅材料层221的材料可以为钨(W)，以在现有工艺中也采用金属钨时，提高与现有工艺的适配性。
参照图4，在所述金属格栅材料层221的表面形成图形化的掩膜层261，以所述掩膜层261为掩膜，采用第一刻蚀工艺，刻蚀所述金属格栅材料层221的第一预设厚度，以形成所述金属格栅的主体部分。
在具体实施中，所述第一刻蚀工艺可以为等离子体刻蚀工艺，所述第一刻蚀工艺的刻蚀气体可以包括SF6以及Ar。需要指出的是，还可以采用其他用于刻蚀金属格栅的常规刻蚀工艺，本发明实施例中对此不作限制。
需要指出的是，在本发明实施例中，由于金属格栅的底座部分的横截面面积较大，因此可以设置金属格栅的主体部分的宽度小于现有技术中的金属格栅的宽度。
可以理解的是，所述金属格栅的主体部分的宽度不应当过大，否则底座部分的横截面的面积过大，影响透过滤镜的光线量；所述金属格栅的主体部分的宽度不应当过小，否则影响相邻金属格栅之间的光线串扰并且增加工艺难度。在现有技术的一个具体实施方式中，所述金属格栅的纵截面的宽度为130nm，则在本发明实施例中，可以设置所述金属格栅的主体部分的纵截面的宽度为60nm至100nm。优选地，可以设置所述金属格栅的主体部分的纵截面的宽度为80nm。
进一步地，所述掩膜层261的材料可以为KrF或ArF。
优选地，可以采用KrF作为所述掩膜层261，由于KrF涂层可以形成更厚的厚度，从而实现对金属格栅材料层221的刻蚀。
优选地，可以设置所述KrF涂层的厚度为520nm。
参照图5，以所述掩膜层261为掩膜，采用第二刻蚀工艺，刻蚀所述金属格栅材料层221，以形成所述金属格栅的底座部分。
在具体实施中，所述第二刻蚀工艺可以为等离子体刻蚀工艺，所述第二刻蚀工艺的刻蚀气体可以包括碳氟化合物气体、SF6以及Ar。其中，所述碳氟化合物气体可以为CF4、C4F8以及C4F6中的单种气体，还可以为CF4、C4F8以及C4F6中的多种气体的混合气体。需要指出的是，所述碳氟化合物气体的具体成分可以不限于上述气体。
在本发明实施例中，通过采用包括碳氟化合物气体、SF6以及Ar在内的气体形成金属格栅的底座部分，可以在金属格栅的底部形成类似于斜坡的形貌，从而在光线传播至滤镜结构的边缘时，通过金属格栅的底部斜坡的反射作用，将光线反射回滤镜结构内部，从而避免光线射入相邻的光电二极管，有效地降低了光学串扰的问题。
进一步地，通过调整碳氟化合物气体的流量、比例，可以形成不同尺寸的底座部分，满足更多工艺的需求。
需要指出的是，在本发明实施例的一种具体实施方式中，可以设置所述底座部分的横截面的面积均大于主体部分的横截面的面积，从而在所述主体部分固定于所述底座部分的情况下，结构更加稳固，光线反射效果更好。
进一步地，所述底座部分的高度可以占所述金属格栅220的高度的1％至15％。
需要指出的是，所述底座部分的高度不应当过大，否则会占用滤镜结构的空间，导致滤镜结构的尺寸过小；所述底座部分的高度不应当过小，否则会导致形成的斜坡过小，难以通过反射对光线进行有效隔档。
参照图6，去除掩膜层261(参照图6)，采用第三刻蚀工艺，刻蚀金属格栅220的顶部，以使所述顶部的横截面的面积小于所述基部的横截面的面积，且越远离所述半导体衬底的表面，所述顶部的横截面的面积越小。
其中，所述金属格栅220包括主体部分以及底座部分，所述主体部分包括基部和位于所述基部上的顶部。
在本发明实施例中，通过设置金属格栅220的主体部分包括基部和位于所述基部上的顶部，且顶部的横截面的面积小于所述基部的横截面的面积，可以在顶部形成类似于尖角的形貌，从而在形成滤镜结构后，增大滤镜结构顶部表面的横截面的面积，有助于使更多入射光进入，从而有助于提高图像质量。
进一步地，所述顶部的纵截面的形状可以为三角形或梯形，所述纵截面垂直于所述半导体衬底的表面。
在本发明实施例中，所述顶部的纵截面的形状为三角形或梯形，可以在光线照射至所述金属格栅220的顶部时，有几率被三角形或梯形的斜边反射至滤镜结构内部，相比于现有技术中金属格栅220的顶部表面为平面，当光线照射至金属格栅的顶部表面时，会被所述平面反射而无法进入滤镜结构内，采用本发明实施例的方案，有利于使更多入射光进入，从而有助于进一步提高图像质量。
进一步地，所述第三刻蚀工艺可以为溅射刻蚀工艺。
在本发明实施例中，通过采用溅射刻蚀工艺，有助于实现各向异性刻蚀，从而形成顶部的横截面的面积较小的结构。
更进一步地，所述第三刻蚀工艺的刻蚀气体可以包括SF6以及Ar，以实现对金属格栅的刻蚀，需要指出的是，还可以采用其他用于刻蚀金属格栅220的常规刻蚀工艺，本发明实施例中对此不作限制。
优选地，所述第三刻蚀工艺的刻蚀气体可以包括SF6、Ar以及O2，其中，所述O2有助于保护金属格栅220的侧壁和底部表面。具体地，所述O2与金属格栅的材料(例如钨)可以反应形成氧化钨，从而对钨进行保护。
参照图7，在所述金属格栅220的开口内形成滤镜结构206，在所述滤镜结构206的表面形成透镜结构208。
参照线路A和线路B，由于金属格栅220的底部部分对斜射的光线可以有效地进行反射，从而实现隔挡，有助于避免光线射入相邻的光电二极管202。
参照线路C，由于金属格栅220的顶部的斜面对直射的光线可以进行反射，有助于使部分光线进入滤镜结构206，也即增加了入射光的吸收量，从而有助于提高图像质量。
在本发明实施例中，还提供一种图像传感器，参照图7，所述图像传感器可以包括：半导体衬底200，所述半导体衬底200内具有光电二极管202；网格状的金属格栅220，所述金属格栅220包括主体部分以及底座部分，所述底座部分位于所述半导体衬底200的表面，所述主体部分固定于所述底座部分上；滤镜结构206，位于所述金属格栅220的开口内；其中，越接近所述半导体衬底200的表面，所述底座部分的横截面的面积越大，其中，所述横截面平行于所述半导体衬底200的表面。
进一步地，所述底座部分的纵截面的形状为梯形，所述纵截面垂直于所述半导体衬底200的表面。
进一步地，所述底座部分的横截面的面积大于所述主体部分的横截面的面积。
进一步地，所述主体部分包括基部和位于所述基部上的顶部，所述顶部的横截面的面积小于所述基部的横截面的面积，且越远离所述半导体衬底200的表面，所述顶部的横截面的面积越小。
更进一步地，所述顶部的纵截面的形状为三角形或梯形，所述纵截面垂直于所述半导体衬底200的表面。
关于该图像传感器的原理、具体实现和有益效果请参照前文及图2至图7示出的关于图像传感器的形成方法的相关描述，此处不再赘述。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管；
网格状的金属格栅，所述金属格栅包括主体部分以及底座部分，所述底座部分位于所述半导体衬底的表面，所述主体部分固定于所述底座部分上；
滤镜结构，位于所述金属格栅的开口内；
其中，越接近所述半导体衬底的表面，所述底座部分的横截面的面积越大，其中，所述横截面平行于所述半导体衬底的表面。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述底座部分的纵截面的形状为梯形，所述纵截面垂直于所述半导体衬底的表面。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述底座部分的横截面的面积大于所述主体部分的横截面的面积。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述主体部分包括基部和位于所述基部上的顶部，所述顶部的横截面的面积小于所述基部的横截面的面积，且越远离所述半导体衬底的表面，所述顶部的横截面的面积越小。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述顶部的纵截面的形状为三角形或梯形，所述纵截面垂直于所述半导体衬底的表面。
6.一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，所述半导体衬底内具有光电二极管；
在所述半导体衬底的表面形成网格状的金属格栅，所述金属格栅包括主体部分以及底座部分，所述底座部分位于所述半导体衬底的表面，所述主体部分固定于所述底座部分；
在所述金属格栅的开口内形成滤镜结构；
其中，越接近所述半导体衬底的表面，所述底座部分的横截面的面积越大，其中，所述横截面平行于所述半导体衬底的表面。
7.根据权利要求6所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底的表面形成网格状的金属格栅包括：
在所述半导体衬底的表面形成金属格栅材料层；
在所述金属格栅材料层的表面形成图形化的掩膜层；
以所述掩膜层为掩膜，采用第一刻蚀工艺，刻蚀所述金属格栅材料层的第一预设厚度，以形成所述金属格栅的主体部分；
以所述掩膜层为掩膜，采用第二刻蚀工艺，刻蚀所述金属格栅材料层，以形成所述金属格栅的底座部分。
8.根据权利要求7所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，
所述第一刻蚀工艺为等离子体刻蚀工艺，所述第一刻蚀工艺的刻蚀气体包括SF6以及Ar；
所述第二刻蚀工艺为等离子体刻蚀工艺，所述第二刻蚀工艺的刻蚀气体包括碳氟化合物气体、SF6以及Ar；
其中，所述碳氟化合物气体为CF4、C4F8以及C4F6中的单种气体，或者为CF4、C4F8以及C4F6中的多种气体的混合气体。
9.根据权利要求6所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述主体部分包括基部和位于所述基部上的顶部，在所述金属格栅的开口内形成滤镜结构之前，还包括：
采用第三刻蚀工艺，刻蚀所述顶部，以使所述顶部的横截面的面积小于所述基部的横截面的面积，且越远离所述半导体衬底的表面，所述顶部的横截面的面积越小。
10.根据权利要求9所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第三刻蚀工艺为溅射刻蚀工艺。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811426907.9A CN109524429A (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 图像传感器及其形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811426907.9A CN109524429A (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 图像传感器及其形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109524429A true CN109524429A (zh) | 2019-03-26 |
Family
ID=65793434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811426907.9A Pending CN109524429A (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 图像传感器及其形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109524429A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109860219A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-07 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN116053288A (zh) * | 2023-01-28 | 2023-05-02 | 合肥晶合集成电路股份有限公司 | 一种图像传感器及其制作方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104009048A (zh) * | 2013-02-26 | 2014-08-27 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Cmos图像传感器及其制备方法 |
| US20170125462A1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-05-04 | United Microelectronics Corp. | Image sensor and method for fabricating the same |
| CN106653782A (zh) * | 2015-10-28 | 2017-05-10 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Cmos图像传感器结构及其形成方法 |
| CN108281447A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-13 | 德淮半导体有限公司 | 半导体装置及其制作方法 |
-
2018
- 2018-11-27 CN CN201811426907.9A patent/CN109524429A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104009048A (zh) * | 2013-02-26 | 2014-08-27 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Cmos图像传感器及其制备方法 |
| US20170125462A1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-05-04 | United Microelectronics Corp. | Image sensor and method for fabricating the same |
| CN106653782A (zh) * | 2015-10-28 | 2017-05-10 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Cmos图像传感器结构及其形成方法 |
| CN108281447A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-13 | 德淮半导体有限公司 | 半导体装置及其制作方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109860219A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-07 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN116053288A (zh) * | 2023-01-28 | 2023-05-02 | 合肥晶合集成电路股份有限公司 | 一种图像传感器及其制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20200388647A1 (en) | Absorption enhancement structure for image sensor | |
| TWI767044B (zh) | 影像感測器之光電改善機制 | |
| TWI664721B (zh) | 影像感測器積體晶片及其形成方法 | |
| US8680591B2 (en) | Photosensitive imaging devices and associated methods | |
| KR20180060969A (ko) | 양면 다중 흡수 구조물에 의한 qe 접근법 | |
| CN101978498A (zh) | 具有深光反射沟槽的背照式图像传感器 | |
| US20220052102A1 (en) | Photosensitive imaging devices and associated methods | |
| KR20200050333A (ko) | 고성능 이미지 센서 | |
| CN105185800A (zh) | 互补金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法 | |
| CN109273469A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| US20230207594A1 (en) | Backside refraction layer for backside illuminated image sensor and methods of forming the same | |
| US20240063248A1 (en) | Back-Illuminated Sensor And A Method Of Manufacturing A Sensor Using A Silicon On Insulator Wafer | |
| CN109524429A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN204946902U (zh) | 互补金属氧化物半导体图像传感器 | |
| CN108933152A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| WO2020156239A1 (zh) | 光电二极管及其制备方法、电子设备 | |
| CN110400816A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| GB2261323A (en) | Infrared imaging device | |
| CN109817651A (zh) | 图像传感器的形成方法、半导体结构 | |
| CN109616487A (zh) | 背照式图像传感器及其制造方法 | |
| CN108538872A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN108417595A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN109037256A (zh) | 背照式图像传感器及其形成方法 | |
| KR100406596B1 (ko) | 엔피엔피 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법 | |
| KR100263474B1 (ko) | 고체 촬상 소자 및 그의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190326 |