CN108520885A - 图像传感器及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种图像传感器及其形成方法，方法包括：提供基底，所述基底包括多个像素区和多个隔离区，所述隔离区与像素区相邻且围绕像素区，所述基底包括半导体衬底，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面，所述像素区的半导体衬底内包括感光结构，所述半导体衬底第一面暴露出感光结构；所述半导体衬底的第二面暴露出所述阻挡结构表面，各所述阻挡结构分别包括第二类光阻挡层和位于第二类光阻挡层两侧的第一类光阻挡层，所述第二类光阻挡层位于第一类光阻挡层侧壁表面，所述第二类光阻挡层的折射率与第一类光阻挡层的折射率不同，且所述第一类光阻挡层的折射率小于半导体衬底的折射率。所述方法提高了图像传感器的性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
背景技术
图像传感器是一种将光信号转化为电信号的半导体器件。图像传感器分为互补金属氧化物(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CCD)图像传感器。CMOS图像传感器具有工艺简单、易于其它器件集成、体积小、重量轻、功耗小和成本低等优点。因此，随着图像传感技术的发展，CMOS图像传感器越来越多地取代CCD图像传感器应用于各类电子产品中。目前，CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、数码摄像机、医疗用摄像装置和车用摄像装置等。
CMOS图像传感器包括前照式(FSI)图像传感器和背照式(BSI)图像传感器。在背照式图像传感器中，光从图像传感器的背面入射到图像传感器中的感光二极管上，从而将光能转化为电能。
然而，随着器件集成度的提高，图像传感器中像素单元密度随之增大，相邻像素单元之间的串扰(crosstalk)和暗电流(dark current)不断增大，影响了图像传感器的性能。
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，以抑制相邻像素单元之间的串扰和暗电流，以提高图像传感器的性能。
为解决上述技术问题，本发明提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括多个像素区和多个隔离区，所述隔离区与像素区相邻且围绕像素区，所述基底包括半导体衬底，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面，所述像素区的半导体衬底内包括感光结构，所述半导体衬底第一面暴露出感光结构；在半导体衬底的隔离区内形成多个阻挡结构，所述半导体衬底的第二面暴露出所述阻挡结构表面，各所述阻挡结构分别包括第二类光阻挡层和位于第二类光阻挡层两侧的第一类光阻挡层，所述第二类光阻挡层位于第一类光阻挡层侧壁表面，所述第二类光阻挡层的折射率与第一类光阻挡层的折射率不同，且所述第一类光阻挡层的折射率小于半导体衬底的折射率。
可选的，所述第一类光阻挡层的材料为绝缘材料或者空气隙，所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅或者无掺杂多晶硅。
可选的，各阻挡结构包括若干层第一类光阻层，且若干层第一类光阻层沿垂直第二类光阻挡层侧壁的方向层叠。
可选的，当位于第二类光阻挡层一侧的所述第一类光阻挡层的数量大于2时，所述一个阻挡结构还包括：在相邻两层第一类光阻挡层之间形成有第二类光阻挡层。
可选的，当位于第二类光阻挡层一侧的所述第一类光阻挡层的数量大于2时，所述一个阻挡结构中相邻第一类光阻层相互接触。
可选的，所述第二类光阻挡层的材料与半导体衬底的材料相同。
可选的，当所述第一类光阻挡层的材料为绝缘材料时，所述阻挡结构的形成方法还包括：在半导体衬底第二面的表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出第一类光阻挡层的位置和形状；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底，在半导体衬底内形成多个分立的第一凹槽；形成第一凹槽后，在所述第一凹槽内形成第一类光阻挡层。
可选的，当所述第一类光阻挡层的材料为空气时，所述阻挡结构的形成方法包括：在半导体衬底第二面的表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出第一类光阻挡层的位置和形状；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底，在半导体衬底内形成多个分立的第一凹槽。
可选的，所述第二类光阻挡层的材料与半导体衬底的材料不同。
可选的，当所述第一类光阻挡层的材料为绝缘材料时，所述阻挡结构的形成方法包括：在半导体衬底第二面的隔离区内形成多个分立的第一凹槽；在第一凹槽内形成第一类光阻挡层；形成第一类光阻挡层后，在第一类光阻挡层之间形成多个第二凹槽；形成第二凹槽后，在第二凹槽内形成第二类光阻挡层。
可选的，当所述第一类光阻挡层的材料为空气隙时，所述阻挡结构的形成方法包括：在半导体衬底第二面的表面形成第二掩膜层，所述第二掩膜层暴露出第二类光阻挡层的位置和形状；以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底，在半导体衬底内形成多个分立的第二凹槽；形成第二凹槽后，在第二凹槽内形成第二类光阻挡层；形成第二类光阻挡层后，在第二类光阻挡层之间形成多个第一凹槽。
可选的，在一个阻挡结构中，所述多个第一类光阻挡层的折射率不同，所述多个第二类光阻挡层的折射率相同。
可选的，在一个阻挡结构中，所述多个第一类光阻挡层的折射率相同，所述多个第二类光阻挡层的折射率不同。
可选的，在一个阻挡结构中，所述多个第一类光阻挡层的折射率相同，所述多个第二类光阻挡层的折射率相同。
可选的，所述一个阻挡结构中各第一类光阻挡层的折射率不同
可选的，所述一个阻挡结构中自一个阻挡结构边缘至中心方向的各第一类光阻挡层的折射率递减。
可选的，所述阻挡结构底部表面与感光结构顶部表面齐平、或者阻挡结构底部表面与半导体衬底第一面的距离小于感光结构顶部表面与半导体衬底第一面的距离。
本发明还提供一种采用上述任一项方法所形成的图像传感器，包括：基底，位于基底内的多个像素区和多个隔离区，所述隔离区与像素区相邻且围绕像素区；所述基底包括半导体衬底，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面；位于半导体衬底像素区内的感光结构，所述半导体衬底第一面暴露出感光结构；位于半导体衬底隔离区内的多个阻挡结构，所述半导体衬底的第二面暴露出所述阻挡结构表面，各所述一个阻挡结构分部包括第二类光阻挡层和位于第二类光阻挡层两侧的第一类光阻挡层，所述第二类光阻挡层位于第一类光阻挡层侧壁表面，所述第二类光阻挡层的折射率与第一类光阻挡层的折射率不同，且第一类光阻挡层的折射率小于半导体衬底的折射率。
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像传感器的形成方法中，所述阻挡结构包括多个分立的沿半导体衬底法线方向第一类光阻挡层和第二类光阻挡层，进入阻挡结构内的光线在光阻挡层的界面会发生反射和透射，光线每经过一层光阻挡层，光线都会发生反射，透射光线都会减弱，而反射回来的光线会进入到像素区的半导体衬底内，部分会被感光结构吸收，增强感光结构的光能。因此所述阻挡结构能够有效防止一侧像素区所采集光线透射至另一侧像素单元中，能够有效抑制相邻像素单元所采集光线之间的串扰，有利于抑制串扰和暗电流，同时，阻挡结构能够增加感光结构所采集光信号的强度，能够实现串扰抑制的同时增强对光线的吸收，且阻挡结构位于半导体衬底第二面，后续会在半导体衬底第二面形成透镜层，阻挡结构的防止光学串扰能力较强，同时能够防止像素区之间的电学串扰，有利于提高所述图像传感器的性能。
进一步，所述阻挡结构中自半导体衬底向阻挡结构中央方向的各第一类光阻挡层和各第二类光阻挡层的折射率递减，则光线自半导体衬底到阻挡结构中央方向的各第一类光阻挡层和第二类光阻挡层的界面，会发生全反射，透射光线较少，从而能够改善相邻像素单元之间光线的串扰，有利于抑制串扰和暗电流，同时，反射光线较多，能够增加感光结构所采集光信号的强度，能够实现串扰抑制的同时增强对光线的吸收，有利于提高所述图像传感器的性能。
附图说明
图1是一种图像传感器剖面的结构示意图；
图2至图7是本发明一实施例中图像传感器形成过程的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有技术的图像传感器的性能较差。
参考图1，图1是一种图像传感器剖面的结构示意图，所述图像传感器包括多个像素单元110，所述像素单元包括半导体衬底120和感光结构130，所述感光结构130位于所述半导体衬底120内；所述图像传感器还包括阻挡结构140，所述阻挡结构130位于相邻的像素单元110的半导体衬底120之间。
图1中示出了所述图像传感器相邻的两个像素单元110，包括第一像素单元111和第二像素单元112。
如图1所示，光线投射至所述第二像素单元112；但是光线的入射角度较大，因此光线在投射所述第一像素单元111和第二像素单元112之间的阻挡结构140后，所述阻挡结构140能够防止光学串扰，使相邻的光电二极管内的光线隔离，然后阻挡结构140作用有限，光线传导至所述第一像素单元111的衬底120内，并被所述第一像素单元111的感光结构130吸收采集，从而形成串扰信号。
随着器件集成度的提高，所述像素单元110的尺寸越来越小，而且相邻像素单元110之间的间距也随之减小，因此相邻像素单元110之间所采集光信号之间出现串扰的概率也随之增大，从而影响了图像传感器的性能。
本发明提供一种图像传感器，通过改进所述阻挡结构的结构，形成多层结构的阻挡层，实现对相连像素单元之间光信号串扰的抑制，所述方法提高了图像传感器的性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，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7是本发明一实施例中图像传感器形成过程的结构示意图。
请参考图2，提供基底。
所述基底内包括多个像素区210和多个隔离区211，所述隔离区211与像素区210相邻且围绕像素区210。
所述基底包括半导体衬底220，所述半导体衬底220具有相对的第一面201和第二面202，所述像素区210的半导体衬底220内包括感光结构230，所述半导体衬底220第一面201暴露出感光结构230。
所述像素区210用于采集光线，并对所采集的光线进行光电转换。本实施例中，所述多个像素区210用于构成像素阵列。
图2中仅示出了所述图像传感器像素阵列中相邻的三个像素区210。
所述半导体衬底220用于为所述感光结构230的形成提供工艺基础。
本实施例中，所述半导体衬底220的材料为单晶硅。所述半导体衬底220还可以是多晶硅或非晶硅。所述半导体衬底220的材料还可以为锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料。所述半导体衬底220的还可以为绝缘体上的硅衬底、绝缘体上的锗衬底或玻璃衬底等其他类型的衬底。
所述感光结构230用于吸收光线并进行光电转换。
本实施例中，所述感光结构230为感光二极管。其他实施例中，所述感光结构还可以是感光MOS管等其他实现光电转换功能的元器件。
本实施例中，所述图像传感器为背照式图像传感器，所述基底还包括位于半导体衬底220第一面201表面的互连结构240。
所述互联结构240用于将感光结构230的信息进行处理和传输。
所述互连结构240包括插塞和多层金属导线层，所述金属导线层的材料为铜。
在本实施例中，后续在半导体衬底的隔离区内形成多个阻挡结构，所述半导体衬底的第二面暴露出所述阻挡结构表面，各所述阻挡结构分别包括第二类光阻挡层和位于第二类光阻挡层两侧的第一类光阻挡层，所述第二类光阻挡层位于第一类光阻挡层侧壁表面，所述第二类光阻挡层的折射率与第一类光阻挡层的折射率不同，且所述第一类光阻挡层的折射率小于半导体衬底的折射率。各阻挡结构包括若干层第一类光阻层，且若干层第一类光阻层沿垂直第二类光阻挡层侧壁的方向层叠。所述阻挡结构的形成方法请参考图3至图6。
参考图3，在半导体衬底220第二面202的表面形成第一掩膜层250。
所述第一掩膜层250暴露出第一类光阻挡层282的位置和形状。
所述第一掩膜层250为后续刻蚀半导体衬底220形成凹槽提供掩膜，保护半导体衬底220。
本实施例中，所述第一掩膜层250的材料为光刻胶。所述第一掩膜层250的形成方法包括：在半导体衬底250第二面202的表面旋涂形成初始第一掩膜层(未图示)；对所述初始第一掩膜层进行曝光和显影处理，暴露出第一类光阻挡层282的位置和形状，形成所述第一掩膜层250。
其他实施例中，所述第一掩膜层250的材料为氧化硅或者氮化硅，所述第一掩膜层250的形成方法包括：在第二面202半导体衬底250的表面形成初始第一掩膜层，所述初始第一掩膜层的材料为氧化硅或者氮化硅；在初始第一掩膜层表面形成第一图像化层，所述第一图形化层暴露出第一类光阻挡层的位置和形状；以所述第一图形化层为掩膜，刻蚀所述初始第一掩膜层，形成第一掩膜层250。所述第一图形化层的材料为光刻胶。
参考图4，形成第一掩膜层250后，刻蚀所述半导体衬底220，形成多个分立的第一凹槽260。
所述第一凹槽260为后续形成第一类光阻挡层282提供空间。
本实施例中，所述一个阻挡结构280中多个第一类光阻挡层282的折射率相同，所述第一凹槽260同时形成。
其他实施中，所述一个阻挡结构280中多个第一类光阻挡层282的折射率不同时，则所述第一类光阻挡层282的材料不同，在第二面202的半导体衬底220的隔离区211内形成第一部分第一凹槽；在所述第一部分第一凹槽内形成具有第一折射率的第一类光阻挡层282；形成第一折射率的第一类阻挡层后，在第二面202的半导体衬底220的隔离区211内形成第二部分第一凹槽；在所述第二部分第一凹槽内形成具有第二折射率的第一类光阻挡层282，以此类推，直至形成构成阻挡结构的所有不同折射率的第一类光阻挡层282为止。
当位于第二类光阻挡层一侧的所述第一类光阻挡层的数量大于2时，所述一个阻挡结构280还包括：在相邻两层第一类光阻挡层之间形成有第二类光阻挡层，所述第二类光阻挡层281的折射率与第一类光阻挡层282的折射率不同。
本实施例中，所述第二类光阻挡层281之间的材料与半导体衬底220的材料相同。形成所述多个第一凹槽260的同时，形成位于第一类光阻挡层282之间的第二类阻挡层281，所述第二类阻挡层281的材料为硅。
其他实施例中，所述第二类光阻挡层281之间的材料与半导体衬底220的材料不同，当所述第一类光阻挡层281的材料为绝缘材料时，形成第一类光阻挡层281后，再形成第二类光阻挡层282；当所述第一类光阻挡层的材料为空气隙是，形成第二类光阻挡层282后，在形成第一类光阻挡层281。
所述第一凹槽260底部表面与感光结构230顶部表面齐平、或者第一凹槽260底部表面与半导体衬底220第一面201的距离小于感光结构230顶部表面与半导体衬底220第一面201的距离。
本实施例中，所述第一凹槽260底部表面与半导体衬底220第一面201的距离小于感光结构230顶部表面与半导体衬底220第一面201的距离。其他实施例中，所述第一凹槽260底部表面与感光结构230顶部表面齐平。
第一凹槽260后续会形成第一类光阻挡层282，决定了阻挡结构280的位置。
参考图5，形成第一凹槽260后，在第一凹槽260内和半导体衬底220的第二面表面形成第一类光阻挡膜270。
所述第一类光阻挡膜270的形成工艺为沉淀工艺，所述沉积工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉淀工艺或原子层沉积工艺。
所述第一类光阻挡膜270为后续形成第一类光阻挡层282提供材料。
所述第一类光阻挡层膜的材料的折射率小于半导体衬底220的折射率。
参考图6，形成第一类光阻挡膜270后，平坦化所述第一类光阻挡膜270形成第一类光阻挡层282。
所述第一类光阻挡层282的材料包括绝缘材料或者空气隙，所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅、无掺杂多晶硅。
本实施例中，所述第一类光阻挡层282的材料为氧化硅。
所述第一类光阻挡层282的材料为绝缘材料或者空气隙，能够隔离相邻像素区210之间的光电子串扰。
平坦化所述第一类光阻挡膜270的工艺包括化学机械研磨工艺。
所述第一类光阻挡层282底部表面与感光结构顶部表面齐平、或者第一类光阻挡层282底部表面与半导体衬底220第一面201的距离小于感光结构230顶部表面与半导体衬底220第一面201的距离。
本实施例中，所述第一类光阻挡层282底部表面与半导体衬底220第一面201的距离小于感光结构230顶部表面与半导体衬底220第一面201的距离。其他实施例中，所述第一类光阻挡层282底部表面与感光结构顶部表面齐平。
所述第一类光阻挡层282底部表面与半导体衬底220第一面201的距离大于感光结构230顶部表面与半导体衬底220第一面201的距离，阻挡结构280和感光结构230之间存在空隙，光线会通过该空隙进入到临近的像素区内，造成串扰，影响图像传感器的性能。
所述第一类光阻挡层282的厚度需要考虑像素区内的光的波长，避免入射的光线和反射的光线产生180°的相位差，进而影响所述第一类光阻挡层282对光的阻挡能力，抗串扰能力下降。
所述第一类光阻挡层282的折射率小于半导体衬底220的折射率，光线自半导体衬底220进入第一类光阻挡层282为自光密介质进入光疏介质，会在第一类光阻挡层282与半导体衬底220的界面发生全反射，增加感光结构230吸收的光能。
所述阻挡结构280包括第一类光阻挡层282和第二类光阻挡层281。进入阻挡结构内的光线在第一类光阻挡层282和第二类光阻挡层281的界面都会发生反射和透射，光线每经过一层，透射光线都会减弱，而反射回来的光线会进入到像素区的半导体衬底220内，部分会被感光结构230吸收，增强感光结构230的光能。因此所述阻挡结构280能够有效防止一侧像素区所采集光线透射至另一侧像素区中，有效抑制相邻像素区所采集光线之间的串扰，有利于抑制串扰和暗电流，同时，阻挡结构280能够增加反射光，从而提高感光结构230所采集光信号的强度，能够实现串扰抑制的同时增强对光线的吸收后，且阻挡结构位于半导体衬底第二面，后续会在半导体衬底第二面形成透镜层，阻挡结构的防止光学串扰能力较强，同时能够防止像素区之间的电学串扰，有利于提高所述图像传感器的性能。
本实施例中，所述第二类光阻挡层281的材料与半导体衬底220的材料相同，不需要另外形成。
在一实施例中，所述第二类光阻挡层281的材料与半导体衬底220的材料不同，所述第一类光阻挡层282的材料为绝缘材料，所述阻挡结构280的形成方法包括：在半导体衬底220第二面202的隔离区211内形成多个分立的第一凹槽260；在第一凹槽内形成第一类光阻挡层282；形成第一类光阻挡层282后，在第一类光阻挡层282之间形成多个第二凹槽；形成第二凹槽后，在第二凹槽内形成第二类光阻挡层281。
在一实施例中，所述第二类光阻挡层281的材料与半导体衬底220的材料不同，所述第一类光阻挡层282的材料为空气隙，即不在第一凹槽260内形成材料层。所述阻挡结构280的形成方法包括：在半导体衬底20第二面202的表面形成第二掩膜层，所述第二掩膜层暴露出第二类光阻挡层281的位置和形状；以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底，在半导体衬底内形成多个分立的第二凹槽；形成第二凹槽后，在第二凹槽内形成第二类光阻挡层281；形成第二类光阻挡层281后，在第二类光阻挡层281之间形成多个第一凹槽。
当所述第二类光阻挡层281的折射率相同时，所述多个第二凹槽同时形成，在第二凹槽内同时形成第二类光阻挡层282。
当所述多个第二类光阻挡层281的折射率不同时，则所述第二类光阻挡层281的材料不同，在第一类光阻挡层282之间的半导体衬底220内形成第一部分第二凹槽；在所述第一部分第二凹槽内形成具有第一折射率的第二类阻挡层281；形成第一折射率的第二类光阻挡层281后，在第一类光阻挡层282之间的半导体衬底220内形成第二部分第二凹槽；在所述第二部分第二凹槽内形成具有第二折射率的第二类光阻挡层281，以此类推，直至形成构成阻挡结构280的所有不同折射率的第二类光阻挡层281为止。
本实施例中，所述一个阻挡结构包括第二类光阻挡层和位于第二类光阻挡层两侧的第一类光阻挡层，所述第二类光阻挡层位于第一类光阻挡层侧壁表面，所述第二类光阻挡层的折射率与第一类光阻挡层的折射率不同，且所述第一类光阻挡层的折射率小于半导体衬底的折射率。当位于第二类光阻挡层一侧的所述第一类光阻挡层的数量大于2时，所述一个阻挡结构还包括：在相邻两层第一类光阻挡层之间形成有第二类光阻挡层。所述第一类光阻挡层282的折射率相同，所述第二类光阻挡层281的折射率相同。
在一实施例中，一个阻挡结构中，所述第一类光阻挡层282的折射率相同，所述第二类光阻挡层281的折射率不同。
在一实施例中，一个阻挡结构中，所述第一类光阻挡层282的折射率不同，所述第二类光阻挡层281的折射率相同。
在另一实施例中，第二类光阻挡层和位于第二类光阻挡层两侧的第一类光阻挡层，所述第二类光阻挡层位于第一类光阻挡层侧壁表面，所述第二类光阻挡层的折射率与第一类光阻挡层的折射率不同，且所述第一类光阻挡层的折射率小于半导体衬底的折射率。当位于第二类光阻挡层一侧的所述第一类光阻挡层的数量大于2时，所述一个阻挡结构中相邻第一类光阻层相互接触。
当位于第二类光阻挡层一侧的所述第一类光阻挡层的数量为N时，N大于2时，所述一个阻挡结构中N层第一类光阻挡层的折射率不同。
所述阻挡结构的形成方法包括：在半导体衬底第二面的表面形成第三掩膜层，所述第三掩膜层暴露出阻挡结构的位置和形状；以所述第三掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底，在半导体衬底内形成第三凹槽；形成第三凹槽后，在所述第三凹槽内沉积形成第N层第一类光阻挡材料层；回刻蚀所述第N层第一类光阻挡材料层，形成第N层第一类光阻挡层；依次类推，形成第一层第一类光阻挡层；形成第一层第一类光阻挡层后，在所述第三凹槽内形成第二类光阻挡层。
所述一个阻挡结构280中自阻挡结构280边缘至中心方向的N层第一类光阻挡层的折射率递减。
当所述一个阻挡结构280中自阻挡结构280边缘至中心方向的各第一类光阻挡层282的折射率递减时，自半导体衬底220进入阻挡结构280的光线在自半导体衬底220向阻挡结构280中央方向的各第一类光阻挡层282和各第二类阻挡层281的界面会发生全反射，此时透射光线较少，从而能够改善相邻像素区之间光线的串扰，有利于抑制串扰和暗电流，同时，反射光线较多，能够增加感光结构所采集光信号的强度，能够实现串扰抑制的同时增强对光线的吸收，有利于提高所述图像传感器的性能。
参考图7，形成第一类光阻挡层282后，在所述像素区的半导体衬底第二面形成滤光层290和透镜层300。
所述滤光层290用于过滤特定波长的光线。
所述透镜层300用于改变光路，使得光线沿特定的光路进入滤光层290和感光结构230。
所述透镜层300位于滤光层290表面。
所述阻挡结构280包括多个分立的沿半导体衬底法线方向第一类光阻挡层，进入阻挡结构内的光线在第一类光阻挡层的界面会发生反射和透射，光线每经过一层，透射光线都会减弱，而反射回来的光线会进入到像素区的半导体衬底内，部分会被感光结构吸收，增强感光结构的光能。因此所述阻挡结构能够有效防止一侧像素区所采集光线透射至另一侧像素区中，能够有效抑制相邻像素区所采集光线之间的串扰，有利于抑制串扰和暗电流，同时，阻挡结构能够增加感光结构所采集光信号的强度，能够实现串扰抑制的同时增强吸纳后，有利于提高所述图像传感器的性能。
本发明还提供一种采用上述方法形成的背照式图像传感器，请参考图7，包括：基底，位于基底内的多个像素区210和多个隔离区211，所述隔离区211与像素区210相邻且围绕像素区210；所述基底包括半导体衬底220，所述半导体衬底220具有相对的第一面201和第二面202；位于半导体衬底220像素区210内的感光结构230，所述半导体衬底220第一面201暴露出感光结构230；位于半导体衬底220第二面202的隔离区211内的多个阻挡结构280，所述一个阻挡结构280包括第二类光阻挡层281和位于第二类光阻挡层281两侧的第一类光阻挡层282，第一类光阻挡层282和第二类光阻挡层281相邻，所述第二类光阻挡层281的折射率与第一类光阻挡层282的折射率不同，所述第一类光阻挡层282的折射率小于半导体衬底的折射率。
所述半导体衬底220参照前述实施例的内容，不再详述。
所述阻挡结构280的结构和位置参考前述实施例的内容，不再详述。
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 (18)
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底包括多个像素区和多个隔离区，所述隔离区与像素区相邻且围绕像素区，所述基底包括半导体衬底，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面，所述像素区的半导体衬底内包括感光结构，所述半导体衬底第一面暴露出感光结构；
在半导体衬底的隔离区内形成多个阻挡结构，所述半导体衬底的第二面暴露出所述阻挡结构表面，各所述阻挡结构分别包括第二类光阻挡层和位于第二类光阻挡层两侧的第一类光阻挡层，所述第二类光阻挡层位于第一类光阻挡层侧壁表面，所述第二类光阻挡层的折射率与第一类光阻挡层的折射率不同，且所述第一类光阻挡层的折射率小于半导体衬底的折射率。
2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一类光阻挡层的材料为绝缘材料或者空气隙，所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅或者无掺杂多晶硅。
3.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，各阻挡结构包括若干层第一类光阻层，且若干层第一类光阻层沿垂直第二类光阻挡层侧壁的方向层叠。
4.根据权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，当位于第二类光阻挡层一侧的所述第一类光阻挡层的数量大于2时，所述一个阻挡结构还包括：在相邻两层第一类光阻挡层之间形成有第二类光阻挡层。
5.根据权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，当位于第二类光阻挡层一侧的所述第一类光阻挡层的数量大于2时，所述一个阻挡结构中相邻第一类光阻层相互接触。
6.根据权利要求4所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第二类光阻挡层的材料与半导体衬底的材料相同。
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，当所述第一类光阻挡层的材料为绝缘材料时，所述阻挡结构的形成方法还包括：在半导体衬底第二面的表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出第一类光阻挡层的位置和形状；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底，在半导体衬底内形成多个分立的第一凹槽；形成第一凹槽后，在所述第一凹槽内形成第一类光阻挡层。
8.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，当所述第一类光阻挡层的材料为空气时，所述阻挡结构的形成方法包括：在半导体衬底第二面的表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出第一类光阻挡层的位置和形状；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底，在半导体衬底内形成多个分立的第一凹槽。
9.根据权利要求4所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第二类光阻挡层的材料与半导体衬底的材料不同。
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，当所述第一类光阻挡层的材料为绝缘材料时，所述阻挡结构的形成方法包括：在半导体衬底第二面的隔离区内形成多个分立的第一凹槽；在第一凹槽内形成第一类光阻挡层；形成第一类光阻挡层后，在第一类光阻挡层之间形成多个第二凹槽；形成第二凹槽后，在第二凹槽内形成第二类光阻挡层。
11.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，当所述第一类光阻挡层的材料为空气隙时，所述阻挡结构的形成方法包括：在半导体衬底第二面的表面形成第二掩膜层，所述第二掩膜层暴露出第二类光阻挡层的位置和形状；以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底，在半导体衬底内形成多个分立的第二凹槽；形成第二凹槽后，在第二凹槽内形成第二类光阻挡层；形成第二类光阻挡层后，在第二类光阻挡层之间形成多个第一凹槽。
12.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，在一个阻挡结构中，所述多个第一类光阻挡层的折射率不同，所述多个第二类光阻挡层的折射率相同。
13.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，在一个阻挡结构中，所述多个第一类光阻挡层的折射率相同，所述多个第二类光阻挡层的折射率不同。
14.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，在一个阻挡结构中，所述多个第一类光阻挡层的折射率相同，所述多个第二类光阻挡层的折射率相同。
15.根据权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述一个阻挡结构中各第一类光阻挡层的折射率不同。
16.根据权利要求15所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述一个阻挡结构中自一个阻挡结构边缘至中心方向的各第一类光阻挡层的折射率递减。
17.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述阻挡结构底部表面与感光结构顶部表面齐平；或者阻挡结构底部表面与半导体衬底第一面的距离小于感光结构顶部表面与半导体衬底第一面的距离。
18.一种采用如权利要求1至17任一项方法所形成的图像传感器，其特征在于，包括：
基底，位于基底内的多个像素区和多个隔离区，所述隔离区与像素区相邻且围绕像素区；所述基底包括半导体衬底，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面；
位于半导体衬底像素区内的感光结构，所述半导体衬底第一面暴露出感光结构；
位于半导体衬底隔离区内的多个阻挡结构，所述半导体衬底的第二面暴露出所述阻挡结构表面，各所述一个阻挡结构分部包括第二类光阻挡层和位于第二类光阻挡层两侧的第一类光阻挡层，所述第二类光阻挡层位于第一类光阻挡层侧壁表面，所述第二类光阻挡层的折射率与第一类光阻挡层的折射率不同，且第一类光阻挡层的折射率小于半导体衬底的折射率。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109560096A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-02 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN112073653A (zh) * | 2019-06-10 | 2020-12-11 | 三星电子株式会社 | 包括自动聚焦像素的图像传感器 |
| CN112420755A (zh) * | 2019-08-20 | 2021-02-26 | 爱思开海力士有限公司 | 图像传感器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210919A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-10 | Samsung Electronics Co Ltd | 光の波長に応じて異なる厚さの埋没バリヤ層を具備するイメージセンサ及びその形成方法 |
| CN101299420A (zh) * | 2007-05-03 | 2008-11-05 | 东部高科股份有限公司 | 图像传感器的制造方法 |
| CN104217987A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 爱思开海力士有限公司 | 隔离结构及其形成方法、包括其的图像传感器及制造方法 |
-
2018
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210919A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-10 | Samsung Electronics Co Ltd | 光の波長に応じて異なる厚さの埋没バリヤ層を具備するイメージセンサ及びその形成方法 |
| CN101299420A (zh) * | 2007-05-03 | 2008-11-05 | 东部高科股份有限公司 | 图像传感器的制造方法 |
| CN104217987A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 爱思开海力士有限公司 | 隔离结构及其形成方法、包括其的图像传感器及制造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109560096A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-02 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN109560096B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-03-02 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN112073653A (zh) * | 2019-06-10 | 2020-12-11 | 三星电子株式会社 | 包括自动聚焦像素的图像传感器 |
| CN112420755A (zh) * | 2019-08-20 | 2021-02-26 | 爱思开海力士有限公司 | 图像传感器 |
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