[发明专利]一种图像传感器及其形成方法

说明书

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

图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。在种类繁多的图像传感器中，互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)图像传感器因其体积小、功耗低、价格低廉的优点而得到广泛应用。

现有的CMOS图像传感器中包括用于将光信号转换为电信号的光电传感器，所述光电传感器通常为形成于硅衬底中的光电二极管。此外，在形成有光电二极管的硅衬底表面还形成有介质层，所述介质层内形成有金属互联层，所述金属互联层用于使光电二极管与外围电路电连接。对于上述CMOS图像传感器来说，所述硅衬底具有介质层和金属互联层的一面为CMOS图像传感器的正面，与正面相对的一面为CMOS图像传感器的背面，根据光线照射方向的差异，所述CMOS图像传感器能够分为前照式(Front-side Illumination，简称FSI)CMOS图像传感器和后照式(Back-side Illumination，简称BSI)CMOS图像传感器。其中，后照式CMOS图像传感器也可以称为背照式CMOS图像传感器。

对于前照式CMOS图像传感器，光线照射到CMOS图像传感器的正面，然而，基于这样的设计，所述光线需要穿过介质层和金属互联层之后才能够照射到光电二极管，由于光线路径中的介质层和金属互联层较多，会限制光电二极管所吸收的光量，造成量子效率降低。而对于背照式CMOS图像传感器，光线自CMOS图像传感器的背面入射到光电二极管，可以有效消除光线的损耗，提高光子到电子的转换效率。因而，现有技术中更广泛采用背照式CMOS图像传感器，以获得更好的光电转换效果。

然而，现有的背照式CMOS图像传感器的串扰问题严重，进而造成光电转换的精确度和稳定性不良。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何避免图像传感器发生串扰，以提高器件的稳定性和精确度。

为解决上述问题，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；栅格，所述栅格在所述半导体衬底表面围成对应于所述光电二极管的开口，所述栅格包括：金属栅格，所述金属栅格的一端嵌入所述半导体衬底内，另一端自所述半导体衬底的表面伸出；滤色镜，设置于所述开口内。

可选的，所述栅格还包括：堆积栅格，堆叠于所述金属栅格表面，所述堆积栅格的材料为介质材料。

可选的，所述图像传感器还包括：保护介质层，覆盖所述堆积栅格和所述金属栅格伸出所述半导体衬底表面的部分。

可选的，所述半导体衬底内具有沟槽，所述金属栅格的一端位于所述沟槽内。

可选的，所述沟槽的底部填充有绝缘层。

可选的，所述沟槽的内壁覆盖有势垒调节层。

可选的，所述图像传感器还包括：电荷引导层，位于所述半导体衬底表面，并与所述金属栅格电连接。

本发明实施例还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；形成栅格，所述栅格在所述半导体衬底表面围成对应于所述光电二极管的开口，所述栅格包括：金属栅格，所述金属栅格的一端嵌入所述半导体衬底内，另一端自所述半导体衬底的表面伸出；在所述开口内设置滤色镜。

可选的，所述栅格的形成方法包括：在所述半导体衬底内形成沟槽，所述沟槽的图形与所述栅格的图形对应；在所述沟槽内填充金属层，所述金属层的表面高于所述半导体衬底的表面；对所述半导体衬底表面的金属层进行蚀刻，以形成所述金属栅格。

可选的，所述栅格的形成方法还包括：形成屏蔽介质层，所述屏蔽介质层覆盖所述金属栅格；对所述屏蔽介质层进行蚀刻，以形成堆叠于所述金属栅格表面的堆积栅格。

可选的，所述形成方法还包括：沉积保护介质层，所述保护介质层覆盖所述堆积栅格和所述金属栅格伸出所述半导体衬底表面的部分。

可选的，在所述沟槽内填充金属层之前还包括：在所述沟槽内填充绝缘材料；对所述绝缘材料进行蚀刻，以得到绝缘层，所述金属栅格堆叠于所述绝缘层表面。

可选的，在所述沟槽内填充金属层之前还包括：在沟槽内形成覆盖所述沟槽的内壁的势垒调节层。

可选的，所述形成方法还包括：在所述半导体衬底表面形成电荷引导层，所述电荷引导层与所述金属层电连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：