CN109935607B - 图像传感器及形成图像传感器的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种图像传感器，包括像素单元，所述像素单元包括：第一半导体材料层，在其中形成有光电二极管；位于所述第一半导体材料层之下的第二半导体材料层，在其中形成有用于所述光电二极管的浮置扩散区；位于所述第二半导体材料层之下的第三半导体材料层，在其中形成有用于所述像素单元的晶体管的有源区；第一电介质材料层，位于所述第一半导体材料层和所述第二半导体材料层之间；以及第二电介质材料层，位于所述第二半导体材料层和所述第三半导体材料层之间。本公开涉及形成图像传感器的方法。本公开既能防止浮置扩散区漏电，又能不减少光电二极管的面积。

Description

图像传感器及形成图像传感器的方法

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，具体来说，涉及一种图像传感器及形成图像传感器的方法。

背景技术

图像传感器用于将入射光转化为电信号。图像传感器包括光电二极管的阵列，入射光的光子到达光电二极管之后被吸收并产生载流子，从而产生电信号。通常采用传输晶体管(transfer transistor)来传输光电二极管中产生的载流子。传输晶体管包括浮置扩散(floating diffusion)区，而浮置扩散区的漏电问题是影响图像传感器性能的原因之一。针对浮置扩散区的漏电问题，申请号为CN201210143435.2的专利申请提出了一种方法，即在浮置扩散区的***通过离子注入形成防漏电区。

发明内容

本公开的目的之一是提供一种新的图像传感器及形成图像传感器的方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种图像传感器，包括像素单元，所述像素单元包括：第一半导体材料层，在其中形成有光电二极管；位于所述第一半导体材料层之下的第二半导体材料层，在其中形成有用于所述光电二极管的浮置扩散区；位于所述第二半导体材料层之下的第三半导体材料层，在其中形成有用于所述像素单元的晶体管的有源区；第一电介质材料层，位于所述第一半导体材料层和所述第二半导体材料层之间；以及第二电介质材料层，位于所述第二半导体材料层和所述第三半导体材料层之间。

根据本公开的第二方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：在第一半导体材料层中形成光电二极管；在所述第一半导体材料层之下形成第一间隔层；在所述第一间隔层之下形成第二半导体材料层以及位于所述第二半导体材料层中的用于所述光电二极管的浮置扩散区；在所述第二半导体材料层之下形成第二间隔层；在所述第二间隔层之下形成第三半导体材料层以及位于所述第三半导体材料层中的用于所述光电二极管的晶体管的有源区，其中，所述第一间隔层的材料不同于所述第一和第二半导体材料层的材料，所述第二间隔层的材料不同于所述第二和第三半导体材料层的材料；以及将所述第一间隔层和所述第二间隔层分别替换为第一电介质材料层和第二电介质材料层。

根据本公开的第三方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：在第一半导体材料层中形成光电二极管；在所述第一半导体材料层之下形成第一电介质材料层；在所述第一电介质材料层之下形成第二半导体材料层以及位于所述第二半导体材料层中的用于所述光电二极管的浮置扩散区；在所述第二半导体材料层之下形成第二电介质材料层；以及在所述第二电介质材料层之下形成第三半导体材料层以及位于所述第三半导体材料层中的用于所述光电二极管的晶体管的有源区。

根据本公开的第四方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：在第一半导体材料层中形成光电二极管；在所述第一半导体材料层之下形成间隔层，所述间隔层包括不同于所述第一半导体材料层的半导体材料；在所述间隔层之下通过外延生长处理形成第二半导体材料层以及位于所述第二半导体材料层中的用于所述光电二极管的浮置扩散区；在所述第二半导体材料层之下形成第一电介质材料层；在所述第一电介质材料层之下形成第三半导体材料层以及位于所述第三半导体材料层中的用于所述光电二极管的晶体管的有源区；以及将所述间隔层替换为第二电介质材料层。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是示意性地示出根据本公开的一个示例性实施例的图像传感器的结构的示意图。

图2是示意性地示出根据本公开的另一个示例性实施例的图像传感器的结构的示意图。

图3A至3T是分别示意性地示出了在根据本公开的一个示例性实施例的形成图像传感器的方法的一些步骤处的图像传感器的示意图，其中，图3A至3G、3H-2、3I-2、3J至3L、3M-2、3N-2、3O-2、3P-2、3Q-2、3R-2、3S和3T示出了截面图，图3H-1、3I-1、3M-1、3N-1、3O-1、3P-1、3Q-1、3R-1是分别与截面图3H-2、3I-2、3M-2、3N-2、3O-2、3P-2、3Q-2、3R-2对应的平面图。

图4A至4C是分别示意性地示出了在根据本公开的一些示例性实施例的形成图像传感器的方法的形成光电二极管的步骤处的图像传感器的截面的示意图。

图5A至5F是分别示意性地示出了在根据本公开的另一个示例性实施例的形成图像传感器的方法的一些步骤处的图像传感器的截面的示意图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

需要说明的是，本文中描述方位的词语“上”、“下”、“顶”、“底”等，均是以该词语所在的描述段落所参考的附图的视图方向为基础的。例如，在参考图1、2、3L至3T、5A至5F的描述中，半导体材料层20在半导体材料层10之下；而在参考图3A至3K、4A至4C的描述中，半导体材料层20在半导体材料层10之上。

本申请的发明人通过研究现有技术发现，防漏电区会减小光电二极管的面积，影响图像传感器的光电转换效率。本公开提供一种既能防止浮置扩散区漏电，又能不减少光电二极管的面积的图像传感器及形成图像传感器的方法。

根据本公开实施例的图像传感器包括由像素单元形成的阵列，阵列中的至少一个像素单元如图1、2所示。该像素单元包括在其中形成有光电二极管(未示出)的半导体材料层10，以及位于半导体材料层10之下的、在其中形成有用于光电二极管的浮置扩散区(未示出)的半导体材料层20。其中，半导体材料层10和半导体材料层20之间间隔有电介质材料层40。半导体材料层10和半导体材料层20均为半导体材料形成，其半导体材料可以相同也可以不同，例如，两者中的任一个可以包括硅、锗、或锗硅。电介质材料层40可以包括任何电介质材料，例如氧化硅或氮化硅等。本领域技术人员应理解，除非另有说明，本文中对半导体材料和电介质材料均无任何限制。

电介质材料层40电隔离了半导体材料层10和半导体材料层20，即电隔离了光电二极管和浮置扩散区，从而避免了浮置扩散区漏电。此外，由于光电二极管、浮置扩散区、以及用于电隔离的电介质材料层40互相垂直布置，这使得浮置扩散区和电介质材料层40均不会占用或影响光电二极管的面积，从而使得光电二极管可以在该像素单元中具有可能的最大的面积。例如，在与图像传感器的主表面平行的平面图中，光电二极管可以基本占满整个像素单元之内的区域。类似地，浮置扩散区也可以在该像素单元中具有可能的最大的面积。例如，在与图像传感器的主表面平行的平面图中，浮置扩散区基本占满整个像素单元之内的区域。与现有的将光电二极管、浮置扩散区、以及用于该像素单元的晶体管的有源区均布置在同一个半导体材料层的技术方案相比，本公开显然增大了光电二极管和浮置扩散区的面积，能够改善图像传感器的性能。本领域技术人员应理解，为了简便，在图1、2中未示出形成于半导体材料层10中的光电二极管和形成于半导体材料层20中的浮置扩散区。

像素单元还包括位于半导体材料层20之下的、在其中形成有用于像素单元的晶体管的有源区31的半导体材料层30，并且在半导体材料层20和半导体材料层30之间间隔有电介质材料层50。在图1、2所示的实施例中，在半导体材料层20中共形成了用于该像素单元的三个晶体管的六个有源区31，这三个晶体管可以是例如4T型CMOS图像传感器的一个像素单元中除传输晶体管之外的三个晶体管。由于4T型CMOS图像传感器的一个像素单元中的各晶体管的互连电路和工作原理为本领域的公知常识，例如在申请号为CN200610139747.0的专利申请中就进行了描述，因此本公开省略对其互连电路和工作原理的描述。另外，本领域技术人员应理解，虽然在图1、2所示的实施例中，上述三个晶体管是并排布置的，但附图的这种示出方式只是示意性的，其实际的布置方式可以根据需要来选择。此外，虽然在图1、2所示的实施例中图像传感器为4T型的背照射式图像传感器，但本公开同样适用于其他类型的图像传感器，例如3T型的和/或前照射式的图像传感器。半导体材料层30中还形成有隔离结构，例如用于在晶体管之间形成隔离的隔离部32、以及用于在像素单元的周围形成隔离的隔离部92。隔离部32、92均可以为已知的浅槽隔离(STI)结构等。

像素单元还包括与光电二极管相关联的导电接触件11和与浮置扩散区相关联的导电接触件21。导电接触件11的上端与光电二极管导电接触，下端延伸到半导体材料层30的下表面。导电接触件21的上端与浮置扩散区导电接触，下端延伸到半导体材料层30的下表面。导电接触件11和导电接触件21的材质可以是相同或不同的导电材料，它们中的任何一个的材质可以包括以下各项中的一个或多个：多晶硅、金属、和金属硅化物。在一些实施例中，导电接触件11和导电接触件21均由钨形成。

像素单元还包括位于半导体材料层30之下的电介质材料层60。电介质材料层60中形成有与光电二极管和浮置扩散区相关联的晶体管的栅极结构61、以及与有源区31相关联的晶体管的栅极结构62。此外，其中还形成有用于形成互连电路的金属互连件63与接触件。栅极结构61、导电接触件11和导电接触件21在与图像传感器的主表面平行的平面图中的位置被布置，以使得当栅极结构61中的栅电极被施加电压以使得在半导体材料层30的对应区域形成导电沟道时，光电二极管中的电荷依次经由导电接触件11、导电沟道、以及导电接触件21转移到浮置扩散区中。

在导电接触件11或导电接触件21由多晶硅形成的情况下，像素单元还包括形成在半导体材料层30中的、与相应的导电接触件对应的、与栅极结构61相关联的有源区。在与图像传感器的主表面平行的平面图中，该有源区至少位于相应的导电接触件和栅极结构61之间。例如，在图1所示的实施例中，导电接触件11和导电接触件21均由多晶硅形成，在半导体材料层30中形成有与导电接触件11对应的有源区33、以及与导电接触件21对应的有源区34。在与图像传感器的主表面平行的平面图中，有源区33和有源区34分别布置在栅极结构61的两侧，如同已知的晶体管的有源区和栅极结构的布置。在图1所示的实施例中，有源区33和有源区34不但包括位于相应的导电接触件和栅极结构61之间的部分，还包括位于相应的导电接触件的下端的部分。在图2所示的实施例中，导电接触件11和导电接触件21均由金属形成，在半导体材料层30中没有与导电接触件对应的有源区。这种情况下导电接触件被布置的位置可以尽量靠近栅极结构61，以便于电荷的转移。

像素单元还包括位于半导体材料层10之上的滤色器70和微透镜80、以及在与图像传感器的主表面平行的平面图中位于像素单元周围的隔离结构90。隔离结构90包括位于其下部分的上述隔离部92、以及位于其上部分的隔离部91。其中，隔离部91为从图像传感器的上表面进行操作而形成，其材质包括例如钨。隔离部92为从图像传感器的下表面进行操作而形成，其材质包括例如氧化硅。隔离部91至少围绕在该像素单元的半导体材料层10、电介质材料层40、半导体材料层20、电介质材料层50的周围，隔离部92至少围绕在该像素单元的半导体材料层30的下部分的周围。在图2所示的实施例中，隔离部91的下端与隔离部92的上端相连接。

下面结合图3A至3T来描述根据本公开的一个示例性实施例的形成图像传感器的方法。本领域技术人员应理解，图3A至3K所示的处理为在图像传感器的下表面进行操作而完成的，图3L至3T所示的处理为在图像传感器的上表面进行操作而完成的。

如图3A所示，提供半导体晶圆L1，并在其上通过外延生长处理形成半导体材料层10。在一个具体的示例中，半导体晶圆L1为硅晶圆，半导体材料层10由硅形成。然后在半导体材料层10中形成光电二极管。光电二极管包括第一导电类型的第一区域和第二导电类型的第二区域形成的PN结。形成光电二极管的可以使用各种已知的方法来实现。

在一些实施例中，可以使用如图4A所示的方法来形成光电二极管。对第一导电类型的半导体材料层10(本文以半导体材料层10来指代第一区域10-1和第二区域10-2的总体)的上表面进行操作，在与图像传感器的主表面平行的平面图中的与各个像素单元对应的位置，进行离子注入，以形成与多个像素单元分别对应的第二导电类型的多个第二区域10-2。第一导电类型的半导体材料层10可以在外延生长处理中通过原位掺杂来形成。如此，第一导电类型的第一区域10-1和第二导电类型的第二区域10-2之间形成PN结，从而形成光电二极管。

在一些实施例中，可以使用如图4B所示的方法来形成光电二极管。可以先在半导体晶圆L1上通过第一外延生长处理形成半导体材料层10的第一区域10-1，并在该第一外延生长处理的过程中进行原位掺杂，以使得第一区域10-1具有第一导电类型；然后在第一区域10-1上通过第二外延生长处理形成半导体材料层10的第二区域10-2，并在该第二外延生长处理的过程中进行原位掺杂，以使得第二区域10-2具有第二导电类型。如此，第一导电类型的第一区域10-1和第二导电类型的第二区域10-2之间形成PN结，从而形成光电二极管。

在一些实施例中，可以使用如图4C所示的方法来形成光电二极管。在第一导电类型的半导体晶圆L1上通过外延生长处理形成半导体材料层10的第二区域10-2，并在该外延生长处理的过程中进行原位掺杂，以使得第二区域10-2具有第二导电类型。需要注意的是，在这些情况下，在后续的减薄处理中不能把半导体晶圆L1全部去除，而被保留的那一部分半导体晶圆L1即为第一导电类型的第一区域10-1。如此，第一导电类型的第一区域10-1和第二导电类型的第二区域10-2之间形成PN结，从而形成光电二极管。

在上述实施例中，第一区域10-1可以为轻掺杂的P型区域，第二区域10-2可以为重掺杂的N+型区域。

继续参考图3A，在半导体材料层10中形成光电二极管之后，在半导体材料层10上形成间隔层L2。例如可以通过沉积处理来在半导体材料层10上形成间隔层L2。在间隔层L2之上，通过外延生长处理来形成半导体材料层20，并且在半导体材料层20中形成浮置扩散区(未示出)。浮置扩散区的掺杂可以通过在外延生长处理的过程中进行原位掺杂来实现，也可以通过离子注入处理来实现。然后在半导体材料层20之上依次形成(例如可以通过沉积处理)间隔层L3和半导体材料层30。由于在后续步骤中要将间隔层L2和间隔层L3替换为电介质材料层，需要用到横向刻蚀处理，因此，间隔层L2和间隔层L3中的每个的材质与相邻的两个层的材质不同。例如，间隔层L2的材质与半导体材料层10和半导体材料层20的材质均不同。间隔层L3的材料与半导体材料层20和半导体材料层30的材质均不同。在一些实施例中，由于需要在间隔层L2和/或间隔层L3进行外延生长处理，因此需要间隔层L2和/或间隔层L3的材料为半导体材料。在一些实施例中，半导体材料层10、20、30的材料均为第一半导体材料，例如硅，间隔层L2、L3的材料均为与第一半导体材料不同的第二半导体材料，例如锗硅。

如图3B所示，在半导体材料层30之上形成(例如可以通过沉积处理)硬掩膜层L4，并在硬掩膜层L4之上形成光致抗蚀剂层L5。硬掩膜层L4可以包括氮化硅等。对光致抗蚀剂层L5进行图案化(例如可以通过曝光显影处理)，使得暴露出与图像传感器的主表面平行的平面图中的将要形成第一接触件11的区域。在光致抗蚀剂层L5的掩蔽作用下，对硬掩膜层L4、半导体材料层30、间隔层L3、半导体材料层20以及间隔层L2进行刻蚀处理以形成凹槽T1，刻蚀停止在半导体材料层10，并移除光致抗蚀剂层L5，如图3C所示。在与图像传感器的主表面平行的平面图中，凹槽T1的位置与将要形成的第一接触件11的位置对应。

如图3D所示，形成至少覆盖凹槽T1的侧表面的隔离层L6。隔离层L6包括电介质材料，例如氧化硅。可以使用保型性较好的沉积处理来形成隔离层L6，例如原子层沉积处理。如图3E所示，对凹槽T1的底部上沉积的隔离层L6的部分进行刻蚀，以暴露出半导体材料层10。由于存在硬掩膜层L4的掩蔽作用，刻蚀处理不会影响到硬掩膜层L4之下的结构(例如半导体材料层30)，所以不需要在施加并图案化光致抗蚀剂。需要说明的是，经过该步骤的刻蚀处理之后，位于硬掩膜层L4之上的隔离层L6的部分、以及位于凹槽T1的侧表面的顶端的隔离层L6的部分可能也被刻蚀掉了，尽管在图3E中未示出该步骤的刻蚀处理对隔离层L6的这些部分的影响。

如图3F所示，形成覆盖凹槽T1的侧表面和底表面的阻挡层L7。阻挡层L7可以用来防止将要在后续步骤中填充在凹槽T1中的导电材料的扩散。阻挡层L7可以包括钛、氮化钛等。如图3G所示，在凹槽T1中填充(例如可以通过沉积处理)导电材料L8并填满凹槽T1。导电材料L8可以包括金属(例如钨)、掺杂的多晶硅等。然后将位于半导体材料层30之上的硬掩膜层L4、隔离层L6的部分、阻挡层L7的部分、以及导电材料L8的部分均移除(例如可以通过刻蚀处理和/或化学机械研磨处理)，如图3H-1和3H-2(图3H-1是图3H-2的顶视图)所示，以形成用于半导体材料层10中的光电二极管的导电接触件11、以及位于导电接触件11周围的阻挡层12和隔离层13。如图3H-2所示，导电接触件11的底部经由阻挡层12的底部与半导体材料层10中的光电二极管导电接触。

接下来可以通过与图3B至3H(图3H为图3H-1和3H-2的总称)类似的步骤，形成用于半导体材料层20中的浮置扩散区的导电接触件21、以及位于导电接触件21周围的阻挡层22和隔离层23。如图3I-2所示，导电接触件21的底部经由阻挡层22的底部与半导体材料层20中的浮置扩散区导电接触。本领域技术人员应理解，虽然在图3A至3T所示的实施例中，是先形成用于光电二极管的导电接触件11再形成用于浮置扩散区的导电接触件21，但本发明对此并无限制，也可以先形成导电接触件21再形成导电接触件11。

如图3J所示，在半导体材料层30的上表面进行操作，形成隔离部32、92、栅极结构61、62、以及有源区31、33、34。这些结构均可以用已知的各种方法来形成。其中，隔离部32用于在晶体管之间形成隔离，隔离部92用于在像素单元的周围形成隔离。栅极结构61和有源区33、34与光电二极管和浮置扩散区相关联。正如上文所述的有源区33、34也可以不存在(例如在导电接触件11、21包括金属时)，只要使得在栅极结构61被施加的电压的控制下，能够实现光电二极管和浮置扩散区之间的电荷转移即可。栅极结构62和与其相关联的有源区31形成了像素单元中的其他晶体管。图3J至3T中为了简便，在每个像素单元中仅示出了一个由栅极结构62和有源区31形成的晶体管。本领域技术人员应理解，每个像素单元还可以包括更多个由栅极结构62和有源区31形成的晶体管。本领域技术人员应理解，虽然在图3A至3T所示的实施例中，是先形成导电接触件11、21，再形成隔离部和晶体管的，但本发明对此并无限制，也可以先形成隔离部和晶体管再形成导电接触件11、21。

如图3K所示，在半导体材料层30之上形成电介质材料层60以及位于其中的导电接触件64和金属互连件63。虽然附图中示出的电介质材料层60为一个整体的层，本领域技术人员应理解，电介质材料层60事实上可以包括多个电介质层(例如金属互连层的层间电介质层)，每个电介质层中都可以形成有金属互连件63。然后，将电介质材料层60的上表面与半导体晶圆L9(例如可以是载体晶圆)进行键合，并把整个图像传感器翻转过来，如图3L所示，对半导体晶圆L1、或者对半导体晶圆L1和半导体材料层10进行减薄处理。在图3L所示的例子中，半导体晶圆L1被完全去除，半导体材料层10的上部分也被去除从而减薄了半导体材料层10。需要注意的是，减薄处理之后保留的半导体材料层10需要包括如图4A至4C中任何一个所示的第一区域10-1和第二区域10-2，才能形成光电二极管。例如，在如图4C所示的情况下，减薄处理不能完全去除半导体晶圆L1，只能去除图4C所示的视图方向的半导体晶圆L1的下部分。

图3M至3R示出的是隔离部91的形成过程以及将间隔层L2、L3分别替换为电介质材料层40、50的过程。如图3M所示，先在半导体材料层10之上形成(例如可以通过沉积处理)硬掩膜层L10，并在硬掩膜层L10之上形成光致抗蚀剂层L11。硬掩膜层L10可以包括氮化硅等。对光致抗蚀剂层L11进行图案化(例如可以通过曝光显影处理)，使得暴露出与图像传感器的主表面平行的平面图中的将要形成隔离部91的第一部分的区域。由于隔离部91位于每个像素单元的周围，在与图像传感器的主表面平行的平面图中通常成纵横交叉的栅格状。因此，在图3A至3T所示的实施例中，先形成隔离部91的沿第一方向(例如在图3N-1所示的平面图中为纵向)的多个第一部分，再形成隔离部91的沿第二方向(例如在图3R-1所示的平面图中为横向)的多个第二部分。本领域技术人员应理解，本发明对此并无限制，也可以先形成横向的部分再形成纵向的部分，或者横向部分和纵向部分一同形成。此外，虽然附图中示出的隔离部91的栅格状为矩形栅格，但本领域技术人员应理解，本发明可以适用于任何形状的栅格。

然后在光致抗蚀剂层L11的掩蔽作用下，对硬掩膜层L10、半导体材料层10、间隔层L2、半导体材料层20、间隔层L3、以及半导体材料层30的上部分进行刻蚀处理以形成凹槽，该刻蚀处理可以以隔离部92为刻蚀停止层。本领域技术人员应理解，对不同材质的层的刻蚀处理可以使用不同的刻蚀剂。然后在凹槽中依次沉积形成隔离层91-1(例如包括氧化硅)、反射层91-2(例如包括钛)、以及填充层91-3(例如包括氮化钛、钨)，从而形成同时具有电隔离和光隔离功能的隔离部91的第一部分。

如图3O所示，与图3M类似的，在硬掩膜层L10之上形成光致抗蚀剂层L12，并对光致抗蚀剂层L12进行图案化(例如可以通过曝光显影处理)，使得暴露出与图像传感器的主表面平行的平面图中的将要形成隔离部91的第二部分的区域。如图3P所示，在光致抗蚀剂层L12的掩蔽作用下，对硬掩膜层L10、半导体材料层10、间隔层L2、半导体材料层20、间隔层L3、以及半导体材料层30的上部分进行刻蚀处理以形成凹槽，该刻蚀处理同样也可以以隔离部92为刻蚀停止层。本领域技术人员应理解，对不同材质的层的刻蚀处理可以使用不同的刻蚀剂。如图3P-1所示，形成的凹槽暴露出半导体材料层30的下部分和/或隔离部92。如图3Q所示，采用湿法刻蚀处理，使用对间隔层L2、L3的材料的刻蚀速率高并且对半导体材料层10、20、30的材料的刻蚀速率低的刻蚀剂，经由图3P的步骤中形成的凹槽对间隔层L2、L3进行横向刻蚀，以基本去除间隔层L2、L3的至少位于图像传感器的像素区的部分，即在原间隔层L2、L3的至少在像素区的部分形成空间T2。如图3R所示，采用原子层沉积(ALD)处理，经由图3P的步骤中形成的凹槽将电介质材料(例如可以是氧化硅)填充到空间T2中以形成电介质材料层40、50，从而完成将间隔层L2、L3分别替换为电介质材料层40、50。

在以上描述中，间隔层L2、L3的材质是相同的，并且两个间隔层是在同一个处理中被一同移除并且在同一个处理中被一同替换成同一中材质的电介质材料的。本领域技术人员应理解，间隔层L2、L3的材质可以不同，两个间隔层也可以是在不同的处理中被分别移除的，例如，可以先刻蚀第一凹槽使得第一凹槽的深度能够暴露出间隔层L2，然后对间隔层L2进行横向刻蚀以去除间隔层L2；然后再刻蚀第二凹槽使得第二凹槽的深度能够暴露出间隔层L3，然后对间隔层L3进行横向刻蚀以去除间隔层L3。此外，也可以在不同的处理中分别形成电介质材料层40、50，并且电介质材料层40、50的材质可以相同也可以不同。例如，可以是先去除间隔层L2以及形成电介质材料层40，再去除间隔层L3以及形成电介质材料层50。

此外，在空间T2中填充电介质材料以形成电介质材料层40、50的同时，还会在图3P的步骤中形成的凹槽的表面上沉积形成隔离层91-1(例如包括氧化硅)。然后再在凹槽中依次沉积形成反射层91-2(例如可以包括钛)和填充层91-3(例如可以包括氮化钛、钨)，并去除(例如可以通过刻蚀处理或化学机械研磨处理)位于硬掩膜L10之上的材料，从而形成同时具有电隔离和光隔离功能的隔离部91的第二部分，如图3R所示。接下来去除(例如可以通过干法刻蚀处理或湿法刻蚀处理)硬掩膜L10，然后在图像传感器的上表面形成覆盖半导体材料层10的上表面、以及隔离部91的侧表面和上表面的电介质材料层71(例如可以包括氧化硅、氮化硅等)，如图3S所示。由于要求电介质材料层71的台阶覆盖率较高，可以使用保型性较好的沉积处理来形成电介质材料层71。然后，在图像传感器的上表面形成用于各个像素单元的滤色器70和微透镜80，如图3T所示。

下面结合图5A至5F来描述根据本公开的另一个示例性实施例的形成图像传感器的方法。本领域技术人员应理解，图5A至5D所示的处理为在图像传感器的下表面进行操作而完成的，图5E和5F所示的处理为在图像传感器的上表面进行操作而完成的。在以上结合图3A至3T描述的实施例中，在半导体材料层10上先形成半导体材料制成的间隔层L2，再通过外延生长处理在间隔层L2上形成半导体材料层20。类似地还形成了间隔层L3和半导体材料层30。之后再将半导体材料形成的间隔层L2、L3替换成电介质材料层。在结合图5A至5F描述的实施例中，半导体材料层20和半导体材料层30可以不通过外延生长处理而形成，例如可以通过沉积处理来形成，因此可以不需要先形成间隔层再将其替换为电介质材料层，而是直接形成位于各半导体材料层之间的电介质材料层。为简便起见，将省略对与上述实施例中重复的部分的描述。

如图5A所示，提供半导体材料层10，在其中形成光电二极管(未示出，例如可以通过离子注入处理来形成)，并在半导体材料层10的下表面进行操作，依次形成电介质材料层40、半导体材料层20(并在其中形成浮置扩散区(未示出，例如可以通过离子注入处理来形成))、电介质材料层50、以及半导体材料层30。如图5B所示，形成被配置为上端与光电二极管导电接触、下端延伸到半导体材料层30的下表面的导电接触件11、以及被配置为上端与浮置扩散区导电接触，下端延伸到半导体材料层30的下表面的导电接触件21。如图5C所示，在半导体材料层30中形成有源区31、33、34以及隔离部32、92，并且在半导体材料层30的下表面形成栅极结构61、62。其中，有源区33与导电接触件11相关联、有源区34与导电接触件21相关联、并且栅极结构61与光电二极管和浮置扩散区相关联，从而当栅极结构61中的栅电极被施加电压以使得在半导体材料层30的对应区域形成导电沟道时，光电二极管中的电荷依次经由导电接触件11、有源区33、该导电沟道、有源区34、以及导电接触件21转移到浮置扩散区中。如图5D所示，在半导体材料层30的下表面形成电介质材料层60以及位于其中的金属互连件63。然后在图像传感器的上表面进行操作，形成位于各像素单元周围的隔离部91，如图5E所示；再形成每个像素单元的滤色器70和微透镜80。

在一些实施例中，形成图像传感器的方法包括：在半导体材料层10中形成光电二极管；在半导体材料层10之下形成间隔层L2，间隔层L2包括不同于半导体材料层10的半导体材料；在间隔层L2之下通过外延生长处理形成半导体材料层20以及位于半导体材料层20中的用于光电二极管的浮置扩散区，其中半导体材料层20的材料不同于间隔层L2；在半导体材料层20之下形成电介质材料层50；在电介质材料层50之下形成半导体材料层30以及位于半导体材料层30中的用于光电二极管的晶体管的有源区；以及将间隔层L2替换为电介质材料层40。

虽然本公开的附图仅示意性地示出了像素区的图像传感器的结构，本领域技术人员基于本公开记载的内容能够得到本公开所涉及的图像传感器整体的结构和形成方法。

在说明书及权利要求中的词语“A或B”包括“A和B”以及“A或B”，而不是排他地仅包括“A”或者仅包括“B”，除非另有特别说明。

在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本”、“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本”、“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

另外，前面的描述可能提及了被“连接”或“耦接”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦接”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦接”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

另外，本公开的实施方式还可以包括以下示例：

1.一种图像传感器，包括像素单元，所述像素单元包括：

第一半导体材料层，在其中形成有光电二极管；

位于所述第一半导体材料层之下的第二半导体材料层，在其中形成有用于所述光电二极管的浮置扩散区；

位于所述第二半导体材料层之下的第三半导体材料层，在其中形成有用于所述像素单元的晶体管的有源区；

第一电介质材料层，位于所述第一半导体材料层和所述第二半导体材料层之间；以及

第二电介质材料层，位于所述第二半导体材料层和所述第三半导体材料层之间。

2.根据1所述的图像传感器，其特征在于，所述像素单元还包括：

第三电介质材料层，位于所述第三半导体材料层之下，在其中形成有与所述光电二极管和所述浮置扩散区相关联的栅极结构；

第一导电接触件，被配置为上端与所述光电二极管导电接触，下端延伸到所述第三电介质材料层的下表面；以及

第二导电接触件，被配置为上端与所述浮置扩散区导电接触，下端延伸到所述第三电介质材料层的下表面，

其中，所述栅极结构、所述第一导电接触件和所述第二导电接触件被配置为：当所述栅极结构中的栅电极被施加电压以使得在所述半导体材料层的对应区域形成导电沟道时，所述光电二极管中的电荷依次经由所述第一导电接触件、所述导电沟道、以及所述第二导电接触件转移到所述浮置扩散区中。

3.根据1所述的图像传感器，其特征在于，在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中，所述光电二极管基本占满整个所述像素单元的区域。

4.根据1所述的图像传感器，其特征在于，在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中，所述浮置扩散区基本占满整个所述像素单元的区域。

5.根据2所述的图像传感器，其特征在于，所述第一和第二导电接触件中的任一个包括以下各项中的一个或多个：多晶硅、金属、和金属硅化物。

6.根据2所述的图像传感器，其特征在于，所述第一和第二导电接触件包括钨。

7.根据2所述的图像传感器，其特征在于，所述第一和第二导电接触件包括多晶硅，所述有源区包括与所述栅极结构相关联的第一有源区和第二有源区，其中，在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中，所述第一有源区至少位于所述第一导电接触件和所述栅极结构之间，以及所述第二有源区至少位于所述第二导电接触件和所述栅极结构之间。

8.根据1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中位于所述像素单元周围的隔离结构，所述隔离结构包括：

第一隔离部，位于所述隔离结构的上部分，至少围绕所述第一半导体材料层、所述第一电介质材料层、所述第二半导体材料层、所述第二电介质材料层；以及

第二隔离部，位于所述隔离结构的下部分，至少围绕所述第三半导体材料层的下部分。

9.根据8所述的图像传感器，其特征在于，所述第一隔离部的下端与所述第二隔离部的上端相连接。

10.根据8所述的图像传感器，其特征在于，所述第一隔离部包括钨，所述第二隔离部包括氧化硅。

11.一种形成图像传感器的方法，包括：

在第一半导体材料层中形成光电二极管；

在所述第一半导体材料层之下形成第一间隔层；

在所述第一间隔层之下形成第二半导体材料层以及位于所述第二半导体材料层中的用于所述光电二极管的浮置扩散区；

在所述第二半导体材料层之下形成第二间隔层；

在所述第二间隔层之下形成第三半导体材料层以及位于所述第三半导体材料层中的用于所述光电二极管的晶体管的有源区，其中，所述第一间隔层的材料不同于所述第一和第二半导体材料层的材料，所述第二间隔层的材料不同于所述第二和第三半导体材料层的材料；以及

将所述第一间隔层和所述第二间隔层分别替换为第一电介质材料层和第二电介质材料层。

12.根据11所述的方法，其特征在于，将所述第一间隔层和所述第二间隔层分别替换为所述第一电介质材料层和所述第二电介质材料层包括：

在所述第一半导体材料层的上表面进行操作，形成贯穿所述第一半导体材料层并且底部至少低于所述第二间隔层的上表面第一凹槽；

采用湿法刻蚀处理，使用对所述第一和第二间隔层的材料的刻蚀速率高并且对所述第一至第三半导体材料层的材料的刻蚀速率低的刻蚀剂，经由所述第一凹槽对所述第一和第二间隔层进行横向刻蚀以基本去除所述第一和第二间隔层的至少位于所述图像传感器的像素区的部分；

采用原子层沉积处理，经由所述第一凹槽将所述第三电介质材料填充到去除所述第一和第二间隔层的至少部分所形成的空间中，从而将所述第一和第二间隔层分别替换为所述第一和第二电介质材料层。

13.根据12所述的方法，其特征在于，所述第一凹槽在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中形成位于图像传感器的各像素单元的周围，所述方法还包括：

在将所述第一和第二间隔层分别替换为所述第一和第二电介质材料层之后，利用所述第一凹槽形成位于图像传感器的各像素单元的周围的第一隔离部。

14.根据13所述的方法，其特征在于，利用所述第一凹槽形成所述第一隔离部包括：

在所述第一凹槽的至少侧表面上沉积电介质材料以形成至少覆盖所述侧表面的电隔离层；以及

在所述第一凹槽中填充光隔离材料以形成至少覆盖所述电隔离层的光隔离层。

15.根据11所述的方法，其特征在于，所述第一间隔层由半导体材料形成，其中，在所述第一间隔层之下形成第二半导体材料层包括：通过外延生长处理在所述第一间隔层之下形成第二半导体材料层。

16.根据11所述的方法，其特征在于，所述第二间隔层由半导体材料形成，其中，在所述第二间隔层之下形成第三半导体材料层包括：通过外延生长处理在所述第二间隔层之下形成第三半导体材料层。

17.根据11所述的方法，其特征在于，所述第一至第三半导体材料层包括硅，所述第一和第二间隔层包括锗硅。

18.根据11所述的方法，其特征在于，将所述第一间隔层替换为所述第一电介质材料层包括：

在所述第一半导体材料层的上表面进行操作，形成贯穿所述第一半导体材料层并且底部至少低于所述第一间隔层的上表面第二凹槽；

采用湿法刻蚀处理，使用对所述第一间隔层的材料的刻蚀速率高并且对所述第一和第二半导体材料层的材料的刻蚀速率低的刻蚀剂，经由所述第二凹槽对所述第一间隔层进行横向刻蚀以基本去除所述第一间隔层的至少位于所述图像传感器的像素区的部分；

采用原子层沉积处理，经由所述第二凹槽将所述第一电介质材料填充到去除所述第一间隔层的至少部分所形成的空间中，从而将所述第一间隔层替换为所述第一电介质材料层。

19.根据11所述的方法，其特征在于，将所述第二间隔层替换为所述第二电介质材料层包括：

在所述第一半导体材料层的上表面进行操作，形成贯穿所述第一和第二半导体材料层并且底部至少低于所述第二间隔层的上表面第三凹槽；

采用湿法刻蚀处理，使用对所述第二间隔层的材料的刻蚀速率高并且对所述第二和第三半导体材料层的材料的刻蚀速率低的刻蚀剂，经由所述第三凹槽对所述第二间隔层进行横向刻蚀以基本去除所述第二间隔层的至少位于所述图像传感器的像素区的部分；

采用原子层沉积处理，经由所述第三凹槽将所述第二电介质材料填充到去除所述第二间隔层的至少部分所形成的空间中，从而将所述第二间隔层替换为所述第二电介质材料层。

20.根据11所述的方法，其特征在于，还包括：在形成所述第三半导体材料层之后、并且在将所述第一和第二间隔层分别替换为所述第一和第二电介质材料层之前，

形成被配置为上端与所述光电二极管导电接触、下端延伸到所述第三电介质材料层的下表面的第一导电接触件、以及被配置为上端与所述浮置扩散区导电接触，下端延伸到所述第三电介质材料层的下表面的第二导电接触件；以及

在所述第三半导体材料层之下形成与所述光电二极管和所述浮置扩散区相关联的栅极结构，

其中，所述栅极结构、所述第一导电接触件和所述第二导电接触件被配置为：当所述栅极结构中的栅电极被施加电压以使得在所述半导体材料层的对应区域形成导电沟道时，所述光电二极管中的电荷依次经由所述第一导电接触件、所述导电沟道、以及所述第二导电接触件转移到所述浮置扩散区中。

21.根据20所述的方法，其特征在于，所述第一和第二导电接触件包括多晶硅，形成所述有源区包括形成与所述栅极结构相关联的第一有源区和第二有源区，其中，在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中，所述第一有源区至少位于所述第一导电接触件和所述栅极结构之间，以及所述第二有源区至少位于所述第二导电接触件和所述栅极结构之间。

22.一种形成图像传感器的方法，包括：

在第一半导体材料层中形成光电二极管；

在所述第一半导体材料层之下形成第一电介质材料层；

在所述第一电介质材料层之下形成第二半导体材料层以及位于所述第二半导体材料层中的用于所述光电二极管的浮置扩散区；

在所述第二半导体材料层之下形成第二电介质材料层；以及

在所述第二电介质材料层之下形成第三半导体材料层以及位于所述第三半导体材料层中的用于所述光电二极管的晶体管的有源区。

23.根据22所述的方法，其特征在于，还包括：

在形成所述第三半导体材料层之后，形成被配置为上端与所述光电二极管导电接触、下端延伸到所述第三电介质材料层的下表面的第一导电接触件、以及被配置为上端与所述浮置扩散区导电接触，下端延伸到所述第三电介质材料层的下表面的第二导电接触件；以及

在所述第三半导体材料层之下形成与所述光电二极管和所述浮置扩散区相关联的栅极结构，

其中，所述栅极结构、所述第一导电接触件和所述第二导电接触件被配置为：当所述栅极结构中的栅电极被施加电压以使得在所述半导体材料层的对应区域形成导电沟道时，所述光电二极管中的电荷依次经由所述第一导电接触件、所述导电沟道、以及所述第二导电接触件转移到所述浮置扩散区中。

24.根据23所述的方法，其特征在于，所述第一和第二导电接触件包括多晶硅，形成所述有源区包括形成与所述栅极结构相关联的第一有源区和第二有源区，其中，在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中，所述第一有源区至少位于所述第一导电接触件和所述栅极结构之间，以及所述第二有源区至少位于所述第二导电接触件和所述栅极结构之间。

25.一种形成图像传感器的方法，包括：

在第一半导体材料层中形成光电二极管；

在所述第一半导体材料层之下形成间隔层，所述间隔层包括不同于所述第一半导体材料层的半导体材料；

在所述间隔层之下通过外延生长处理形成第二半导体材料层以及位于所述第二半导体材料层中的用于所述光电二极管的浮置扩散区，所述第二半导体材料层的材料不同于所述间隔层；

在所述第二半导体材料层之下形成第一电介质材料层；

在所述第一电介质材料层之下形成第三半导体材料层以及位于所述第三半导体材料层中的用于所述光电二极管的晶体管的有源区；以及

将所述间隔层替换为第二电介质材料层。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种形成图像传感器的方法，包括：

在第一半导体材料层中形成光电二极管；

在所述第一半导体材料层之下形成第一间隔层；

在所述第一间隔层之下形成第二半导体材料层以及位于所述第二半导体材料层中的用于所述光电二极管的浮置扩散区；

在所述第二半导体材料层之下形成第二间隔层；

在所述第二间隔层之下形成第三半导体材料层以及位于所述第三半导体材料层中的用于所述光电二极管的晶体管的有源区，其中，所述第一间隔层的材料不同于所述第一和第二半导体材料层的材料，所述第二间隔层的材料不同于所述第二和第三半导体材料层的材料；以及

将所述第一间隔层和所述第二间隔层分别替换为第一电介质材料层和第二电介质材料层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一间隔层和所述第二间隔层分别替换为所述第一电介质材料层和所述第二电介质材料层包括：

在所述第一半导体材料层的上表面进行操作，形成贯穿所述第一半导体材料层并且底部至少低于所述第二间隔层的上表面第一凹槽；

采用湿法刻蚀处理，使用对所述第一和第二间隔层的材料的刻蚀速率高并且对所述第一至第三半导体材料层的材料的刻蚀速率低的刻蚀剂，经由所述第一凹槽对所述第一和第二间隔层进行横向刻蚀以基本去除所述第一和第二间隔层的至少位于所述图像传感器的像素区的部分；

采用原子层沉积处理，经由所述第一凹槽将电介质材料填充到去除所述第一和第二间隔层的至少部分所形成的空间中，从而将所述第一和第二间隔层分别替换为所述第一和第二电介质材料层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一凹槽在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中形成位于图像传感器的各像素单元的周围，所述方法还包括：

在将所述第一和第二间隔层分别替换为所述第一和第二电介质材料层之后，利用所述第一凹槽形成位于图像传感器的各像素单元的周围的第一隔离部。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用所述第一凹槽形成所述第一隔离部包括：

在所述第一凹槽的至少侧表面上沉积电介质材料以形成至少覆盖所述侧表面的电隔离层；以及

在所述第一凹槽中填充光隔离材料以形成至少覆盖所述电隔离层的光隔离层。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一间隔层由半导体材料形成，其中，在所述第一间隔层之下形成第二半导体材料层包括：通过外延生长处理在所述第一间隔层之下形成第二半导体材料层。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二间隔层由半导体材料形成，其中，在所述第二间隔层之下形成第三半导体材料层包括：通过外延生长处理在所述第二间隔层之下形成第三半导体材料层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一至第三半导体材料层包括硅，所述第一和第二间隔层包括锗硅。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一间隔层替换为所述第一电介质材料层包括：

在所述第一半导体材料层的上表面进行操作，形成贯穿所述第一半导体材料层并且底部至少低于所述第一间隔层的上表面第二凹槽；

采用湿法刻蚀处理，使用对所述第一间隔层的材料的刻蚀速率高并且对所述第一和第二半导体材料层的材料的刻蚀速率低的刻蚀剂，经由所述第二凹槽对所述第一间隔层进行横向刻蚀以基本去除所述第一间隔层的至少位于所述图像传感器的像素区的部分；

采用原子层沉积处理，经由所述第二凹槽将电介质材料填充到去除所述第一间隔层的至少部分所形成的空间中，从而将所述第一间隔层替换为所述第一电介质材料层。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第二间隔层替换为所述第二电介质材料层包括：

在所述第一半导体材料层的上表面进行操作，形成贯穿所述第一和第二半导体材料层并且底部至少低于所述第二间隔层的上表面第三凹槽；

采用湿法刻蚀处理，使用对所述第二间隔层的材料的刻蚀速率高并且对所述第二和第三半导体材料层的材料的刻蚀速率低的刻蚀剂，经由所述第三凹槽对所述第二间隔层进行横向刻蚀以基本去除所述第二间隔层的至少位于所述图像传感器的像素区的部分；

采用原子层沉积处理，经由所述第三凹槽将电介质材料填充到去除所述第二间隔层的至少部分所形成的空间中，从而将所述第二间隔层替换为所述第二电介质材料层。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在形成所述第三半导体材料层之后、并且在将所述第一和第二间隔层分别替换为所述第一和第二电介质材料层之前，

在所述第三半导体材料层之下形成第三电介质材料层；

形成被配置为上端与所述光电二极管导电接触、下端延伸到所述第三电介质材料层的下表面的第一导电接触件、以及被配置为上端与所述浮置扩散区导电接触，下端延伸到所述第三电介质材料层的下表面的第二导电接触件；以及

在所述第三半导体材料层之下形成与所述光电二极管和所述浮置扩散区相关联的栅极结构，

其中，所述栅极结构、所述第一导电接触件和所述第二导电接触件被配置为：当所述栅极结构中的栅电极被施加电压以使得在所述半导体材料层的对应区域形成导电沟道时，所述光电二极管中的电荷依次经由所述第一导电接触件、所述导电沟道、以及所述第二导电接触件转移到所述浮置扩散区中。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一和第二导电接触件包括多晶硅，形成所述有源区包括形成与所述栅极结构相关联的第一有源区和第二有源区，其中，在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中，所述第一有源区至少位于所述第一导电接触件和所述栅极结构之间，以及所述第二有源区至少位于所述第二导电接触件和所述栅极结构之间。

12.一种形成图像传感器的方法，包括：

在第一半导体材料层中形成光电二极管；

在所述第一半导体材料层之下形成间隔层，所述间隔层包括不同于所述第一半导体材料层的半导体材料；

在所述间隔层之下通过外延生长处理形成第二半导体材料层以及位于所述第二半导体材料层中的用于所述光电二极管的浮置扩散区，所述第二半导体材料层的材料不同于所述间隔层；

在所述第二半导体材料层之下形成第一电介质材料层；

在所述第一电介质材料层之下形成第三半导体材料层以及位于所述第三半导体材料层中的用于所述光电二极管的晶体管的有源区；以及

将所述间隔层替换为第二电介质材料层。

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