[发明专利]一种图像传感器及其形成方法

说明书

本发明提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底；在栅极形成之前，于所述半导体衬底中形成具有中空间隙的隔离介质层；在晶圆背面减薄后，通过选择性刻蚀，使所述隔离介质层在所述半导体衬底背面暴露出预定的高度，形成介质网格，所述图像传感器的彩色滤光片设置在所述介质网格中，所述介质网格实现相邻的彩色滤光片的光学隔离。本发明还提供一种图像传感器，采用以上形成方法形成。通过上述方案，能够简化像素格栅的形成工艺，改善隔离效果。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术

对于现有的背照式图像传感器，通常在器件工艺前（FSI）完成图像传感器的PN 结结构，在晶圆减薄后（BSI）做深沟槽，形成像素间的隔离。但是，在后段做深沟槽结构，在像素交叉位置和相邻位置线宽的大小差异限制，会导致沟槽的深浅不同。另外，由于前道器件和金属工艺已经完成，不能耐受高温工艺，无法消除刻蚀带来的损伤，从而影响图像效果。同样深沟槽结构的套准收到减薄工艺的晶圆扭曲和光刻工艺本身的影响，与前道PN 结的对准偏差也会影响到图像效果。

而在传统工艺中，在设置像素单元的彩色滤光片时，通常需要重新在衬底上刻蚀金属材料形成金属网格，在其中布置彩色滤光片等，工艺步骤复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像传感器及其形成方法，工艺简单，实现容易。

具体地，本发明中提供一种图像传感器形成方法，包括：

提供半导体衬底；

在栅极形成之前，于所述半导体衬底中形成具有中空间隙的隔离介质层；

在晶圆背面减薄后，通过选择性刻蚀，使所述隔离介质层在所述半导体衬底背面暴露出预定的高度，形成介质网格，所述图像传感器的彩色滤光片设置在所述介质网格中，所述介质网格实现相邻的彩色滤光片的光学隔离。

进一步地，所述于所述半导体衬底中形成具有中空间隙的隔离介质层包括：

根据第一光刻图形，在所述半导体衬底中形成第一沟槽；

在所述第一沟槽表面通过外延形成第一外延层，以减少所述第一沟槽的线宽；

在所述第一外延层表面通过热氧化和/或原子层沉积工艺形成均匀覆盖于所述第一沟槽底部和侧壁的第一介质层；

通过化学气相沉积工艺在在所述第一介质层表面填充介质，控制填充的速率和方向，使所述第一沟槽的开口快速闭合，形成具有中空间隙的所述隔离介质层。

进一步地，所述第一外延层中包括与所述半导体衬底类型相反的掺杂层。

进一步地，所述在所述第一沟槽表面通过外延形成第一外延层包括：

在所述第一沟槽表面外延形成本征半导体层；

在所述本征半导体层表面通过外延形成与所述半导体衬底类型相反的掺杂外延层，与所述本征半导体层形成所述第一外延层。

进一步地，所述化学气相沉积工艺包括高浓度等离子体沉积、高深宽比化学气相沉积或流动性化学气相沉积中的任意一种。

进一步地，所述通过选择性刻蚀，使所述隔离介质层在所述半导体衬底背面暴露出预定的高度，形成介质网格，包括：

对所述半导体衬底背面进行减薄至露出所述隔离介质层的表面；

选择性地刻蚀所述半导体衬底，使所述隔离介质层在所述半导体衬底背面暴露出预定的高度，形成所述介质网格。

进一步地，在所述形成介质网格之后，还包括：

在所述介质网格表面形成带电介质层和/或光学增透层；

在所述带电介质层和/或光学增透层填充所述彩色滤光片，相邻的所述彩色滤光片由所述介质网格实现侧向光学隔离。

进一步地，所述于所述半导体衬底中形成具有中空间隙的隔离介质层之后，还包括：