CN111863851B - 图形传感器及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种图形传感器及其形成方法，其中结构包括：基底，所述基底包括相对的第一面和第二面，所述基底包括：若干相互分立的像素区、以及位于相邻像素区之间的隔离区，所述基底的材料具有第一折射率；位于所述隔离区内的第一隔离结构，所述第一隔离结构的材料具有第二折射率，且所述第二折射率小于第一折射率；位于所述像素区内的第二隔离结构，所述第二隔离结构的材料具有第三折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率。所述结构有利于提高图形传感器的成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图形传感器及其形成方法。
背景技术
图形传感器分为互补金属氧化物图形传感器(CMOS Image Sensor，CIS)和电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)图形传感器，通常用于将光学信号转化为相应的电信号。CCD图形传感器具有对图像敏感度较高、噪声小等优点，但是CCD图形传感器难以实现与其他器件的集成，且CCD图形传感器的功耗较大。相比之下，CIS具有工艺简单、易与其他器件集成、体积小、重量轻、功耗小、成本低等优点。目前，CIS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。
图形传感器按照其接收辐射的方式分为背照式(BSI)图形传感器和前照式(FSI)图形传感器。背照式图形传感器能够从其背面接收辐射。不同于前照式图形传感器，在背照式图形传感器中，布线等可能影响辐射接收的部件基本位于衬底的正面，而光线从衬底的背面入射进入。这样，能够使入射光入射到光电二极管中，而不会被布线遮挡，从而提高了入射光量，能够显著提高光照条件下的拍摄效果。
然而，现有背照式图形传感器的性能有待进一步提高。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种图形传感器及其形成方法，以提高图形传感器的成像质量。
为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种图形传感器，包括：基底，所述基底包括：相对的第一面和第二面，所述基底包括：若干相互分立的像素区、以及位于相邻像素区之间的隔离区，所述基底的材料具有第一折射率；位于所述隔离区内的第一隔离结构，所述第一隔离结构的材料具有第二折射率，且所述第二折射率小于第一折射率；位于所述像素区内的第二隔离结构，所述第二隔离结构的材料具有第三折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率。
可选的，所述第二隔离结构平行于基底表面方向的横截面图形为圆形或者正方形。
可选的，所述图形的中心位于所述像素区的中轴线上。
可选的，沿平行于基底表面方向上，所述第二隔离结构的横截面积与像素区的横截面积的比例范围为10％至50％。
可选的，所述第二隔离结构的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。
可选的，所述第一隔离结构的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。。
可选的，所述第一隔离结构的底部到第一面具有第一距离，所述第一隔离结构的底部到第一面具有第二距离，且所述第一距离大于第二距离；所述第二距离的范围为1微米至2微米。
可选的，还包括：位于所述像素区内的若干第三隔离结构，所述第三隔离结构的材料具有第四折射率，且所述第四折射率小于第一折射率。
可选的，所述第三隔离结构包括：一个以上第一隔离部，所述第一隔离部平行于第一方向且沿第二方向排列；一个以上第二隔离部，所述第二隔离部平行于第二方向且沿第一方向排列。
可选的，至少一个第一隔离部与所述第二隔离结构相连接；至少一个第二隔离部与所述第二隔离结构相连接。
可选的，沿第二方向上，所述第一隔离部的侧壁与第一隔离结构侧壁相接触；沿第一方向上，所述第二隔离部的侧壁与所述第一隔离结构侧壁相接触。
可选的，所述第三隔离结构的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。
可选的，还包括：位于第一面上的抗反射层；位于各所述像素区上的抗反射层表面的滤光层；位于所述滤光层上的微透镜。
相应的，本发明技术方案还提供一种图形传感器的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括：相对的第一面和第二面，所述基底包括：若干相互分立的像素区、以及位于相邻像素区之间的隔离区，所述基底具有第一折射率；在所述隔离区内形成第一隔离结构，所述第一隔离结构具有第二折射率，且所述第二折射率小于第一折射率；在所述像素区内形成第二隔离结构，所述第二隔离结构的材料具有第三折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率。
可选的，所述第一隔离结构的形成方法包括：在所述第一面上形成第一图形化层，所述第一图形化层暴露出隔离区上的基底表面；以所述第一图形化层为掩膜，刻蚀所述基底，在所述隔离区内形成第一开口；在所述第一开口内和第一面表面形成第一隔离材料膜；平坦化所述第一隔离材料膜，直至暴露出基底表面，在所述第一开口内形成所述第一隔离结构。
可选的，还包括：在所述像素区内形成若干第三隔离结构，所述第三隔离结构的材料具有第四折射率，且所述第四折射率小于第一折射率。
可选的，所述第二隔离结构和第三隔离结构在同一过程中形成。
可选的，所述第二隔离结构和第三隔离结构的形成方法包括：在所述第一面上形成第二图形化层，所述第二图形化层暴露出部分像素区上的基底表面；以所述第二图形化层为掩膜，刻蚀所述基底，在所述像素区内形成第二开口和第三开口；在所述第二开口内、第三开口内以及第一面表面形成第二隔离材料膜；平坦化所述第二隔离材料膜，直至暴露出基底表面，在所述第二开口内形成所述第二隔离结构，在所述第三开口内形成所述第三隔离结构。
可选的，还包括：在所述第一面上形成抗反射层；在各所述像素区上抗反射层表面形成滤光层；在所述滤光层上形成微透镜。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案提供的图形传感器中，所述图形传感器不仅包括位于隔离区内的第一隔离结构，还包括：位于像素区内的第二隔离结构，当光线从第二隔离结构进入基底内时，由于所述第二隔离结构的材料具有第三折射率，所述基底具有第一折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率，从第二隔离结构进入基底的光线的折射角小于入射角，使得从所述第二隔离结构进入到基底内的光线发生散射效应，从而光线接触到第一隔离结构的位置更靠近第一面，有利于增加光线接触第一隔离结构的机会。并且，由于光线从光密材料入射光疏材料，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，当光线从基底入射第一隔离结构，有利于增加光线被第一隔离结构全反射的次数增加，使得光线在像素区内传播的光程增大，提高光线的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大。并且能够有效减少对相邻像素区的串扰。综上，所述结构有利于提高图形传感器的成像质量。
进一步，当光线从基底入射第二隔离结构时，由于第二隔离结构材料具有的第三折射率小于所述基底材料具有的第一折射率，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，所述第二隔离结构能够对光线进行全反射，有利于进一步增加光线在像素区内传播的光程，提高光线的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大，并且减少对相邻像素区的串扰，有利于提高图形传感器的成像质量。
进一步，所述像素区内还具有若干第三隔离结构，所述第三隔离结构的材料具有第四折射率，且所述第四折射率小于第一折射率，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，所述第三隔离结构能够对光线进行全反射，有利于进一步增加光线在像素区内传播的光程，提高光线的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大，并且减少对相邻像素区的串扰，有利于提高图形传感器的成像质量。
本发明技术方案提供的图形传感器的形成方法中，不仅在所述隔离区内形成第一隔离结构，还在像素区内形成第二隔离结构，当光线从第二隔离结构进入基底内时，由于所述第二隔离结构的材料具有第三折射率，所述基底具有第一折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率，从第二隔离结构进入基底的光线的折射角小于入射角，使得从所述第二隔离结构进入到基底内的光线发生散射效应，从而光线接触到第一隔离结构的位置更靠近第一面，有利于增加光线接触第一隔离结构的机会。并且，由于光线从光密材料入射光疏材料，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，当光线从基底入射第一隔离结构，有利于增加光线被第一隔离结构全反射的次数增加，使得光线在像素区内传播的光程增大，提高光线的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大。并且能够有效减少对相邻像素区的串扰。综上，所述结构有利于提高图形传感器的成像质量。
进一步，当光线从基底入射第二隔离结构时，由于第二隔离结构材料具有的第三折射率小于所述基底材料具有的第一折射率，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，所述第二隔离结构能够对光线进行全反射，有利于进一步增加光线在像素区内传播的光程，提高光线的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大，并且减少对相邻像素区的串扰，有利于提高图形传感器的成像质量。
进一步，还包括：在所述像素区内形成若干第三隔离结构，所述第三隔离结构的材料具有第四折射率，且所述第四折射率小于第一折射率，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，所述第三隔离结构能够对光线进行全反射，有利于进一步增加光线在像素区内传播的光程，提高光线的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大，并且减少对相邻像素区的串扰，有利于提高图形传感器的成像质量。
进一步，所述第二隔离结构和所述第三隔离结构在同一过程中形成，通过使用同一张光罩，有利于降低生产成本，且有利于减少工艺步骤，从而提高生产效率。
附图说明
图1是一种图形传感器的结构示意图；
图2至图9是本发明一实施例中的图形传感器的形成方法各步骤的结构示意图；
图10是一实施例中的第二隔离结构的结构示意图；
图11是一实施例中的第三隔离结构的结构示意图；
图12是一实施例中的第二隔离结构和第三隔离结构的结构示意图。
具体实施方式
需要注意的是，本说明书中的“表面”、“上”，用于描述空间的相对位置关系，并不限定于是否直接接触。
首先，对现有图形传感器的性能较差的原因结合附图进行详细说明，图1是一种现有图形传感器的结构示意图。
请参考图1，所述图形传感器包括：基底100，所述基底100包括相对的第一面101和第二面102，所述基底100包括若干相互分立的像素区I、以及位于相邻像素区I之间的隔离区(未示出)，所述基底100具有第一折射率；位于所述隔离区I内的隔离结构110，所述隔离结构110具有第二折射率，且所述第二折射率小于第一折射率；位于所述第一面101上的抗反射层120；位于各所述像素区I上的抗反射层120表面的滤光层130；位于所述滤光层130上的微透镜140。
上述结构中，通过在隔离区内形成隔离结构110，一方面，所述隔离结构110能够减少在像素区I内通过光学转换形成的电子进入相邻的像素区I内，从而有效减少电学串扰，另一方面，所述隔离结构110能够对光线起到反射作用，从而减少像素区I内的光线进入到相邻的像素区I内，从而有效减小光学串扰。
然而，入射像素区I内的光线仍会进入到相邻的像素区I内，导致光线的量子效率仍较差，尤其是近红外光的量子效率极差，所述图形传感器的成像质量仍较差。
为了解决所述技术问题，本发明实施例提供一种图形传感器及其形成方法，其中结构包括：位于所述隔离区内的第一隔离结构，所述第一隔离结构具有第二折射率，且所述第二折射率小于第一折射率；位于所述像素区内的第二隔离结构，所述第二隔离结构的材料具有第三折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率，所述结构能够使光线接触到第一隔离结构的位置更靠近第一面，有利于增加光线接触第一隔离结构的机会。并且，有利于增加光线被第一隔离结构全反射的次数增加，使得光线在像素区内传播的光程增大，提高光线的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大。
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。
图2至图9是本发明一实施例中的图形传感器的形成方法各步骤的结构示意图。
请参考图2，提供基底200，所述基底200包括：相对的第一面201和第二面202，所述基底200包括：若干相互分立的像素区I、以及位于相邻像素区I之间的隔离区(未示出)，所述基底200的材料具有第一折射率。
所述基底200的材料为半导体材料。在本实施例中，所述基底200的材料为硅。在其他实施例中，所述基底的材料包括碳化硅、硅锗、Ⅲ-Ⅴ族元素构成的多元半导体材料、绝缘体上硅(SOI)或者绝缘体上锗。其中，Ⅲ-Ⅴ族元素构成的多元半导体材料包括InP、GaAs、GaP、InAs、InSb、InGaAs或者InGaAsP。
具体的，在本实施例中，所述基底200内掺杂有第一掺杂离子，所述像素区I内掺杂有第二掺杂离子，且所述第一掺杂离子和第二掺杂离子的导电类型相反，因此，构成光电二极管。所述光电二极管用于将入射光中的光子转化为电子。
在本实施例中，所述第一离子为P型离子，包括：硼离子，所述第二离子为N型离子，包括：磷离子或者砷离子。
在其他实施例中，所述第一离子为N型离子，所述第二离子为P型离子。
接着，在所述隔离区内形成第一隔离结构，所述第一隔离结构具有第二折射率，且所述第二折射率小于第一折射率，具体形成所述第一隔离结构的过程请参考图3至图4。
请参考图3，在所述第一面201上形成第一图形化层210，所述第一图形化层210暴露出隔离区上的基底200表面；以所述第一图形化层210为掩膜，刻蚀所述基底200，在所述隔离区内形成第一开口220。
所述第一开口220为后续形成第一隔离结构提供空间。
以所述第一图形化层210为掩膜，刻蚀所述基底200的工艺包括：干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺中的一种或者两种组合。
在本实施例中，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述基底200，形成的第一开口220的形貌较好，有利于提高后续在第一开口220内形成的隔离结构的性能。
在本实施例中，形成所述第一开口220之后，还包括：去除所述第一图形化层210。
请参考图4，在所述第一开口220内和第一面201表面形成第一隔离材料膜(未示出)；平坦化所述第一隔离材料膜，直至暴露出基底200表面，在所述第一开口220内形成所述第一隔离结构230。
所述第一隔离结构230，能够对相邻像素区I起到隔离作用，从而防止相邻的像素区I之间电学串扰和光学串扰。
所述第一隔离结构230的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。
在本实施例中，所述第一隔离结构230的材料为氧化硅。
接着，在所述像素区I内形成第二隔离结构，所述第二隔离结构的材料具有第三折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率。
在本实施例中，所述图形传感器的形成方法还包括：在所述像素区I内形成若干第三隔离结构，所述第三隔离结构的材料具有第四折射率，且所述第四折射率小于第一折射率。
在本实施例中，所述第二隔离结构和第三隔离结构在同一过程中形成，具体形成所述第二隔离结构和第三隔离结构的过程请参考图5至图8。
请参考图5至图7，图5为图7沿A-A切线的剖面示意图，图6为图7沿B-B切线的剖面示意图，图7为图5和图6的俯视图，在所述第一面201上形成第二图形化层240，所述第二图形化层240暴露出部分像素区I上的基底200表面；以所述第二图形化层240为掩膜，刻蚀所述基底200，在所述像素区I内形成第二开口250和第三开口260。
所述第二开口250为后续形成第二隔离结构提供空间。
所述第三开口260为后续形成第三隔离结构提供空间。
以所述第二图形化层240为掩膜，刻蚀所述基底200的工艺包括：干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺中的一种或者两种组合。
在本实施例中，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述基底200，形成的第二开口250和第三开口260的形貌较好，有利于后续在第二开口250和第三开口260内形成的隔离结构的性能。
在本实施例中，形成所述第二开口250和第三开口260之后，还包括：去除所述第二图形化层240。
请参考图8，图8和图7的视图方向相同，在所述第二开口250内、第三开口260内以及第一面201表面形成第二隔离材料膜(未示出)；平坦化所述第二隔离材料膜，直至暴露出基底200表面，在所述第二开口250内形成所述第二隔离结构270，在所述第三开口260内形成所述第三隔离结构280。
所述第二隔离结构270的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。
所述第三隔离结构280的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。
在本实施例中，所述第二隔离结构270和所述第三隔离结构280的材料相同，均为氧化硅。
在本实施例中，形成所述第一隔离结构230之后，形成所述第二隔离结构270和第三隔离结构280。
在其他实施例中，所述第一隔离结构和第二隔离结构以及第三隔离结构在同一过程中形成。
在另一实施例中，形成所述第一隔离结构之前，形成所述第二隔离结构和第三隔离结构。
在本实施例中，所述第二隔离结构270和所述第三隔离结构280在同一过程中形成，通过使用同一张光罩，有利于降低生产成本，且有利于减少工艺步骤，从而提高生产效率。
在本实施例中，所述第三隔离结构280包括：一个第一隔离部281，所述第一隔离部281平行于第一方向X；一个第二隔离部282，所述第二隔离部282平行于第一方向Y。
具体的，所述第一隔离部281与所述第二隔离结构270相连接；所述第二隔离部282与所述第二隔离结构270相连接。
沿第二方向Y上，所述第一隔离部281的侧壁与第一隔离结构230侧壁相接触；沿第一方向X上，所述第二隔离部282的侧壁与所述第一隔离结构230侧壁相接触。
请参考图9，图9和图5的视图方向相同，形成所述第二隔离结构270和第三隔离结构280之后，在所述第一面201上形成抗反射层291；在各所述像素区I上抗反射层291表面形成滤光层292；在所述滤光层292上形成微透镜293。
所述抗反射层291用于减少对光线的反射，从而有助于提高光线入射量。
所述滤光层292用于过滤光，以通过特定波长的光。
所述微透镜293用于聚焦光线，使经过滤光层292的入射光能够照射到靠近像素区I的中心部分。不仅在所述隔离区内形成第一隔离结构230，还在像素区I内形成第二隔离结构270，当光线从第二隔离结构270进入基底200内时，由于所述第二隔离结构270的材料具有第三折射率，所述基底200具有第一折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率，从第二隔离结构270进入基底200的光线的折射角小于入射角，使得从所述第二隔离结构270进入到基底200内的光线发生散射效应，从而光线接触到第一隔离结构230的位置更靠近第一面201，有利于增加光线接触第一隔离结构230的机会。并且，由于光线从光密材料入射光疏材料，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，当光线从基底200入射第一隔离结构230，有利于增加光线被第一隔离结构230全反射的次数增加，使得光线在像素区I内传播的光程增大，提高光线的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大。并且能够有效减少对相邻像素区I的串扰。综上，所述结构有利于提高图形传感器的成像质量。
当光线从基底200入射第二隔离结构270时，由于第二隔离结构270材料具有的第三折射率小于所述基底200材料具有的第一折射率，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，所述第二隔离结构270能够对光线进行全反射，有利于进一步增加光线在像素区I内传播的光程，提高光线的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大，并且减少对相邻像素区I的串扰，有利于提高图形传感器的成像质量。
所述半导体结构的形成方法还包括：在所述像素区I内形成若干第三隔离结构280，所述第三隔离结构280的材料具有第四折射率，且所述第四折射率小于第一折射率，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，所述第三隔离结构280能够对光线进行全反射，有利于进一步增加光线在像素区I内传播的光程，提高光线的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大，并且减少对相邻像素区I的串扰，有利于提高图形传感器的成像质量。
相应的，本发明实施例还提供一种由上述方法形成的图形传感器，请继续参考图8和图9，包括：基底200，所述基底200包括：相对的第一面201和第二面202，所述基底200包括：若干相互分立的像素区I、以及位于相邻像素区I之间的隔离区(未示出)，所述基底200的材料具有第一折射率；位于所述隔离区内的第一隔离结构230，所述第一隔离结构230的材料具有第二折射率，且所述第二折射率小于第一折射率；位于所述像素区I内的第二隔离结构270，所述第二隔离结构270的材料具有第三折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率。
所述图形传感器不仅包括位于隔离区内的第一隔离结构230，还包括：位于像素区I内的第二隔离结构270，当光线L从第二隔离结构270进入基底200内时，由于所述第二隔离结构270的材料具有第三折射率，所述基底200具有第一折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率，从第二隔离结构270进入基底200的光线L的折射角小于入射角，使得从所述第二隔离结构270进入到基底200内的光线发生散射效应，从而光线L接触到第一隔离结构230的位置更靠近第一面201，有利于增加光线L接触第一隔离结构230的机会。并且，由于光线L从光密材料入射光疏材料，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，当光线L从基底200入射第一隔离结构230，有利于增加光线L被第一隔离结构230全反射的次数增加，使得光线L在像素区I内传播的光程增大，提高光线L的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大。并且能够有效减少对相邻像素区I的串扰。综上，所述结构有利于提高图形传感器的成像质量。
以下结合附图进行详细说明。
在本实施例中，所述第二隔离结构270平行于所述基底200表面方向的横截面图形为正方形。
所述正方形的中心位于所述像素区I的中轴线上。
图10是一实施例中的第二隔离结构的结构示意图。
请参考图10，所述第二隔离结构370平行于所述基底200表面方向的横截面图形为圆形。
具体的，所述圆形的圆心位于所述像素区I的中轴线上。
请继续参考图8和图9，在本实施例中，沿平行于基底200表面方向上，所述第二隔离结构270的横截面积与像素区I的横截面积的比例范围为10％至50％。
选择所述比例范围的意义在于，若所述比例小于10％，所述第二隔离结构270的面积过小，使得所述第二隔离结构270对光线起到的散射作用仍较差，导致光线在像素区I内传播的光程不能得到有效增大，光线的量子效率；若所述比例大于50％，所述第二隔离结构270的面积过大，导致暴露出的基底200的面积较小，使得对光线的吸收率降低，不利于提高图形传感器的成像质量。
在本实施例中，所述基底200的材料为硅。
所述第一隔离结构230的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。在本实施例中，所述第一隔离结构230的材料为氧化硅。
所述第二隔离结构270的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。在本实施例中，所述第二隔离结构270的材料为氧化硅。
当光线L从基底200入射第二隔离结构270时，由于第二隔离结构270材料具有的第三折射率小于所述基底200材料具有的第一折射率，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，所述第二隔离结构270能够对光线L进行全反射，有利于进一步增加光线L在像素区I内传播的光程，提高光线K的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大，并且减少对相邻像素区I的串扰，有利于提高图形传感器的成像质量。
所述第一隔离结构230的底部到第一面201具有第一距离H1，所述第二隔离结构270的底部到第一面201具有第二距离H2，且所述第一距离H1大于第二距离H2；所述第二距离H2的范围为1微米至2微米。
所述第一距离H1大于第二距离H2的效果有利于防止不同像素区I之间的串扰。
在本实施例中，所述图形传感器还包括：位于所述像素区I内的若干第三隔离结构280，所述第三隔离结构280的材料具有第四折射率，且所述第四折射率小于第一折射率。
所述像素区I内还具有若干第三隔离结构280，所述第三隔离结构280的材料具有第四折射率，且所述第四折射率小于第一折射率，且入射角大于某一临界角时会发生全反射效应，所述第三隔离结构280能够对光线L进行全反射，有利于进一步增加光线L在像素区I内传播的光程，提高光线L的量子效率，尤其是对近红外光的量子效率的提高作用较大，并且减少对相邻像素区I的串扰，有利于提高图形传感器的成像质量。
所述第三隔离结构280的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。
在本实施例中，所述第三隔离结构280的材料和第二隔离结构270的材料相同，均为氧化硅。
所述第三隔离结构包括：一个以上第一隔离部，所述第一隔离部平行于第一方向且沿第二方向排列；一个以上第二隔离部，所述第二隔离部平行于第二方向且沿第一方向排列。
至少一个第一隔离部与所述第二隔离结构相连接；至少一个第二隔离部与所述第二隔离结构相连接。
请继续参考图8和图9，在本实施例中，所述第三隔离结构280包括：一个第一隔离部281，所述第一隔离部281平行于第一方向X；一个第二隔离部282，所述第二隔离部282平行于第一方向Y。
具体的，所述第一隔离部281与所述第二隔离结构270相连接；所述第二隔离部282与所述第二隔离结构270相连接。
沿第二方向Y上，所述第一隔离部281的侧壁与第一隔离结构230侧壁相接触；沿第一方向X上，所述第二隔离部282的侧壁与所述第一隔离结构230侧壁相接触。
图11是一实施例中的第三隔离结构的结构示意图。
请参考图11，所述第三隔离结构380包括：三个第一隔离部381，所述第一隔离部381平行于第一方向X且沿第二方向Y排列；三个第二隔离部382，所述第二隔离部382平行于第二方向Y且沿第一方向X排列。
至少一个第一隔离部381与所述第二隔离结构270相连接；至少一个第二隔离部382与所述第二隔离结构270相连接。
沿第二方向Y上，三个所述第一隔离部381的侧壁均与第一隔离结构230侧壁相接触；沿第一方向X上，所述第二隔离部382的侧壁均与所述第一隔离结构230侧壁相接触。
图12是一实施例中的第二隔离结构和第三隔离结构的结构示意图。
请参考图12，所述第二隔离结构470平行于所述基底200表面方向的横截面图形为圆形。
具体的，所述圆形的圆心位于所述像素区I的中轴线上。
所述第三隔离结构480包括：三个第一隔离部481，所述第一隔离部481平行于第一方向X且沿第二方向Y排列；三个第二隔离部482，所述第二隔离部482平行于第二方向Y且沿第一方向X排列。
一个所述第一隔离部481与所述第二隔离结构470相连接；一个第二隔离部482与所述第二隔离结构470相连接。
沿第二方向Y上，三个所述第一隔离部481的侧壁均与第一隔离结构230侧壁相接触；沿第一方向X上，所述第二隔离部482的侧壁均与所述第一隔离结构230侧壁相接触。
请继续参考图8和图9，在本实施例中，所述图形传感器还包括：位于第一面201上的抗反射层291；位于各所述像素区I上的抗反射层291表面的滤光层292；位于所述滤光层292上的微透镜293。
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 (17)
1.一种图形传感器，其特征在于，包括：
基底，所述基底包括：相对的第一面和第二面，所述基底包括：若干相互分立的像素区、以及位于相邻像素区之间的隔离区，所述基底的材料具有第一折射率；
位于所述隔离区内的第一隔离结构，所述第一隔离结构的材料具有第二折射率，且所述第二折射率小于第一折射率；
位于所述像素区内的第二隔离结构，所述第二隔离结构的材料具有第三折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率以使从所述第二隔离结构进入到基底内的光线发生散射效应，所述第二隔离结构位于所述像素区的中心部分；
位于所述像素区内的若干第三隔离结构，所述第三隔离结构的材料具有第四折射率，且所述第四折射率小于第一折射率，所述第二隔离结构的宽度大于所述第三隔离结构的宽度；
位于所述第一面上的微透镜，所述微透镜使光线照射至所述像素区的中心部分。
2.如权利要求1所述的图形传感器，其特征在于，所述第二隔离结构平行于基底表面方向的横截面图形为圆形或者正方形。
3.如权利要求2所述的图形传感器，其特征在于，所述图形的中心位于所述像素区的中轴线上。
4.如权利要求1所述的图形传感器，其特征在于，沿平行于基底表面方向上，所述第二隔离结构的横截面积与像素区的横截面积的比例范围为10％至50％。
5.如权利要求1所述的图形传感器，其特征在于，所述第二隔离结构的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。
6.如权利要求1所述的图形传感器，其特征在于，所述第一隔离结构的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。
7.如权利要求1所述的图形传感器，其特征在于，光线自所述第一面入射至所述像素区，所述第一隔离结构的底部到所述第一面具有第一距离，所述第二隔离结构的底部到所述第一面具有第二距离，且所述第一距离大于第二距离；所述第二距离的范围为1微米至2微米。
8.如权利要求1所述的图形传感器，其特征在于，所述第三隔离结构包括：一个以上第一隔离部，所述第一隔离部平行于第一方向且沿第二方向排列；一个以上第二隔离部，所述第二隔离部平行于第二方向且沿第一方向排列。
9.如权利要求8所述的图形传感器，其特征在于，至少一个第一隔离部与所述第二隔离结构相连接；至少一个第二隔离部与所述第二隔离结构相连接。
10.如权利要求8所述的图形传感器，其特征在于，沿第二方向上，所述第一隔离部的侧壁与第一隔离结构侧壁相接触；沿第一方向上，所述第二隔离部的侧壁与所述第一隔离结构侧壁相接触。
11.如权利要求1所述的图形传感器，其特征在于，所述第三隔离结构的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。
12.如权利要求1所述的图形传感器，其特征在于，还包括：位于第一面上的抗反射层；位于各所述像素区上的抗反射层表面的滤光层；位于所述滤光层上的微透镜。
13.一种图形传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底包括：相对的第一面和第二面，所述基底包括：若干相互分立的像素区、以及位于相邻像素区之间的隔离区，所述基底具有第一折射率；
在所述隔离区内形成第一隔离结构，所述第一隔离结构具有第二折射率，且所述第二折射率小于第一折射率；
在所述像素区内形成第二隔离结构，所述第二隔离结构的材料具有第三折射率，且所述第三折射率小于所述第一折射率以使从所述第二隔离结构进入到基底内的光线发生散射效应，所述第二隔离结构位于所述像素区的中心部分；
在所述像素区内形成若干第三隔离结构，所述第三隔离结构的材料具有第四折射率，且所述第四折射率小于第一折射率，所述第二隔离结构的宽度大于所述第三隔离结构的宽度；
在所述第一面上形成微透镜，所述微透镜使光线照射至所述像素区的中心部分。
14.如权利要求13所述的图形传感器的形成方法，其特征在于，所述第一隔离结构的形成方法包括：在所述第一面上形成第一图形化层，所述第一图形化层暴露出隔离区上的基底表面；以所述第一图形化层为掩膜，刻蚀所述基底，在所述隔离区内形成第一开口；在所述第一开口内和第一面表面形成第一隔离材料膜；平坦化所述第一隔离材料膜，直至暴露出基底表面，在所述第一开口内形成所述第一隔离结构。
15.如权利要求13所述的图形传感器的形成方法，其特征在于，所述第二隔离结构和第三隔离结构在同一过程中形成。
16.如权利要求15所述的图形传感器的形成方法，其特征在于，所述第二隔离结构和第三隔离结构的形成方法包括：在所述第一面上形成第二图形化层，所述第二图形化层暴露出部分像素区上的基底表面；以所述第二图形化层为掩膜，刻蚀所述基底，在所述像素区内形成第二开口和第三开口；在所述第二开口内、第三开口内以及第一面表面形成第二隔离材料膜；平坦化所述第二隔离材料膜，直至暴露出基底表面，在所述第二开口内形成所述第二隔离结构，在所述第三开口内形成所述第三隔离结构。
17.如权利要求13所述的图形传感器的形成方法，其特征在于，还包括：在所述第一面上形成抗反射层；在各所述像素区上抗反射层表面形成滤光层；
在所述滤光层上形成微透镜。
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