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。cmos(互补金属氧化物半导体)图像传感器是一种快速发展的固态图像传感器，由于cmos图像传感器中的图像传感器部分和控制电路部分集成于同一芯片中，因此cmos图像传感器的体积小、功耗低、价格低廉，相较于传统的ccd(电荷耦合)图像传感器更具优势，也更易普及。
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。
然而，现有的图像传感器的性能仍较差。
技术实现要素：
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：提供第一初始基底；去除部分第一初始基底，形成第一基底，所述第一基底包括第一区、包围第一区的第二区、以及包围第二区的第三区，所述第一基底包括第一面，第一基底第一区的第一面低于第一基底第二区的第一面，且第一基底第二区的第一面低于第一基底第三区的第一面；在所述第一基底内形成光电区，且所述第一面暴露出所述光电区。
可选的，所述第一初始基底包括相对的第三面和第四面，所述第一初始基底包括第四区、包围第四区的第五区、以及包围第五区的第六区；所述第一基底还包括与第一面相对的第二面。
可选的，所述第一基底的形成方法包括：自第五区和第六区第三面的部分第一初始基底，使第一初始基底第四区的第一面高于第一初始基底第五区和第六区的第三面；自第五区和第六区第三面的部分第一初始基底之后，去除第六区第三面的部分第一初始基底，使第一初始基底第五区的第三面高于的第六区第三面；使第一初始基底第五区的第三面高于第六区的第三面之后，自第一初始基底的第四面去除部分的第一初始基底，形成所述第一基底。
可选的，自第一初始基底的第四面去除部分的第一初始基底的方法包括：自第四区和第五区的第四面去除部分第一初始基底，使第四区和第五区的第四面低于第六区的第四面；使第四区和第五区的第四面低于第六区的第四面之后，自第四区的第四面去除部分第一初始基底，使第四区的第四面低于第五区的第四面，形成所述第一基底。
可选的，自第四区和第五区的第四面去除部分第一初始基底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；自第四区的第四面去除部分第一初始基底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。
可选的，所述第一基底的形成方法包括：自第四区和第五区的第四面去除部分第一初始基底，使第四区和第五区的第四面低于第六区的第四面；使第四区和第五区的第四面低于第六区的第四面之后，自第四区的第四面去除部分第一初始基底，使第四区的第四面低于第五区的第四面，形成所述第一基底。
可选的，所述第一初始基底的厚度为：50微米～70微米。
可选的，所述第一基底第一区的第一面与第一基底第二区的第一面高度差为：1.5微米～3微米。
可选的，所述第一基底第二区的第一面与第一基底第三区的第一面高度差为：1.5微米～3微米。
可选的，所述第一基底还包括包围第三区的若干个第七区，所述第一基底的第七区第一面高于第一基底第三区的第一面，且沿指向第一区中心的方向，相邻第一基底第七区第一面依次降低。
可选的，所述第一基底内具有第一掺杂离子；所述光电区内具有第二掺杂离子，且所述第二掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反。
可选的，形成光电区之后，还包括：在所述第一基底的第一面形成滤光片和位于滤光片上的透镜。
相应的，本发明还提供一种图像传感器，包括：第一基底，所述第一基底包括第一区、包围第一区的第二区、以及包围第二区的第三区，所述第一基底包括第一面，且第一基底第一区的第一面低于第一基底第二区的第一面，第一基底第二区的第一面低于第一基底第三区的第一面；位于所述第一基底内的光电区，所述第一面暴露出光电区。
可选的，所述第一基底第一区第一面与第一基底第二区第一面的高度差为：1.5微米～3微米。
可选的，所述第一基底第二区第一面与第一基底第三区第一面的高度差为：1.5微米～3微米。
与现有技术相比，本发明实施例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的形成方法中，去除部分第一初始基底，形成第一基底，所述第一基底第一区的第一面低于第一基底第二区的第一面，且所述第一基底第二区的第一面低于第一基底第三区的第一面，即：所述第一基底第一面向第一基底内凹陷。后续在所述第一基底第一面形成光电区，由于所述第一基底第一面已向第一基底内凹陷，因此，无需依靠外力使第一基底向第一面内凹陷，使得相邻的光电区之间无需为弯曲第一基底而预留冗余空间，则当第一基底的面积一定时，有利于提高光电区的个数。所述光电区用于成像，因此，有利于提高图像传感器的成像精度。并且，由于所述第一基底第一面向第一基底内凹陷，当入射光照射光电区时，即便是位于第一基底边缘区域的光电区距离光源较远，也能够使得入射光能够相对垂直的射入边缘区域的光电区内，因此，有利于防止入射光穿过边缘区域的光电区到达相邻的光电区内，即：有利于降低光学串扰。
附图说明
图1是一种cmos图像传感器的剖面结构示意图；
图2至图13是本发明图像传感器的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有的cmos图像传感器的性能较差。
请参考图1，图1提供了一种cmos图像传感器的剖面结构示意图，包括：基底101；位于基底101上的若干个相互分立的感光单元103，相邻感光单元103通过金属线105连接。
上述cmos图像传感器中，所述基底101表面用于集成若干个感光单元103，当入射光1照射感光单元103时，由于位于基底101边缘区域内的感光单元103距离光源(图中未示出)的位置较远，使得入射光1难以垂直射入边缘区域的感光单元103内，则入射光1易穿过边缘区域的感光单元103到达相邻的感光单元103内，即：边缘区域的感光单元103易发生光学串扰。
一种降低边缘区域的感光单元103光学串扰的方法包括：所述基底101朝向感光单元103的表面为凹陷的曲面，使得更多的入射光1能够相对垂直地射入各个感光单元103，有利于降低光学串扰。
为了使所述基底101朝向感光单元103的表面为凹陷的曲面，所述基底101和感光单元103的形成方法包括：提供初始基底(图中未示出)，所述初始基底的材料可弯曲；在所述初始基底表面形成若干个感光单元103；形成若干个感光单元103之后，弯曲初始基底，形成基底101，所述基底101朝向感光单元103的表面为凹陷的曲面。为了初始基底能够向感光单元103弯曲，相邻感光单元103之间应该预留一定距离。
然而，当基底101的表面面积一定时，若相邻感光单元103之间预留一定距离时，使得基底101表面能够容纳的感光单元103的个数较少。而感光单元103用于成像，所述感光单元103的个数较少，使得图像传感器的成像质量较差，不利于提高图像传感器的性能。
为解决所述技术问题，本发明提供了一种图像传感器的形成方法，包括：去除部分第一初始基底，形成第一基底，所述第一基底包括第一区、包围第一区的第二区、以及包围第二区的第三区，所述第一基底包括第一面，第一基底第一区的第一面低于第一基底第二区的第一面，且第一基底第二区的第一面低于第一基底第三区的第一面；形成第一基底之后，在所述第一基底的第一面内形成若干个光电区。所述方法能够提高图像传感器的性能。
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13是本发明图像传感器的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。
请参考图2，提供第一初始基底200，所述第一初始基底200包括第四区d、包围第四区d的第五区e、以及包围第五区e的第六区f，所述第一初始基底200包括相对的第三面3和第四面4。
所述第一初始基底200的材料包括硅。所述第一初始基底200的厚度为：50微米～70微米。
所述第一初始基底200内具有第一掺杂离子，在本实施例中，所述第一掺杂离子为p型离子。在其他实施例中，所述第一掺杂离子为n型离子。p型离子包括硼离子，所述n型离子包括磷离子或者砷离子。
还包括：在所述第一初始基底200内形成第一开口201，所述第三面3暴露出第一开口201。
所述第一开口201的形成方法包括：在所述第一初始基底200表面形成第一掩膜层(图中未示出)，所述第一掩膜层暴露出第四区d、第五区e和第六区f部分第一初始基底200的顶部表面；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述第一初始基底200，形成第一开口201。
所述第一掩膜层的材料包括氮化硅或者氮化钛，所述第一掩膜层用于形成第一开口201的掩膜。
以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述第一初始基底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。
所述第一开口201的深宽比较小，有利于降低形成第一开口201的难度。
形成第一开口201之后，还包括：去除第一掩膜层。
去除所述掩膜层的工艺包括：干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺中的一种或者两种组合。
所述第一初始基底200的第四区d用于后续形成第一基底的第一区，所述第一初始基底200的第五区e用于后续形成第一基底的第二区，所述第一初始基底200的第六区f用于后续形成第一基底的第三区，所述第一初始基底200的第三面3用于后续形成第一基底的第二面2，所述第一初始基底200的第四面4用于后续形成第一基底的第一面。
在本实施例中，第一初始基底200不包括包围第六区的若干个第八区。
在其他实施例中，所述第一初始基底还包括包围第六区的若干个第八区，所述第八区用于后续形成第一基底的第七区。
请参考图3，在所述第一初始基底200第三面3形成第二掩膜层202，所述第二掩膜层202暴露出第五区e和第六区f的第一开口201；以所述第二掩膜层202为掩膜，刻蚀所述第五区e和第六区f第一开口201底部的第一初始基底200，在所述第五区e和第六区f的第一初始基底200内形成第二开口203。
所述第二掩膜层202的材料包括氮化硅或者氮化钛，所述第二掩膜层202用于形成第二开口203的掩膜。
以所述第二掩膜层202为掩膜，刻蚀所述第五区e和第六区f第一开口201底部的第一初始基底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。
所述第二开口203通过两步工艺形成，有利于降低形成第二开口203的难度。
形成第二开口203之后，还包括：去除第二掩膜层202。
去除所述第二掩膜层202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。
请参考图4，在所述第一初始基底200第三面3形成第三掩膜层204，所述第三掩膜层204暴露出第六区f的第二开口203(见图3)；以所述第三掩膜层204为掩膜，刻蚀第六区f的第二开口203底部的第一初始基底200，在所述第六区f的第一初始基底200内形成第三开口205。
所述第三掩膜层204的材料包括氮化硅或者氮化钛，所述第三掩膜层204用于形成第三开口205的掩膜。
以所述第三掩膜层204为掩膜，刻蚀所述第六区f第二开口203底部的第一初始基底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。
所述第三开口205通过三步工艺形成，有利于降低形成第三开口205的难度。
形成第三开口205之后，还包括：去除第三掩膜层204。
去除所述第三掩膜层204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。
请参考图5，去除所述第三掩膜层204之后，在所述第一开口201(见图2)、第二开口203(见图3)和第三开口205(见图4)内形成第一隔离结构206。
所述第一隔离结构206的形成方法包括：在所述第一开口201、第二开口203和第三开口205内、以及第一初始基底200表面形成隔离结构膜；去除部分隔离结构膜，直至暴露出第一初始基底200的表面，在所述第一开口201第二开口203和第三开口205内形成第一隔离结构206。
所述隔离结构膜的材料包括氧化硅或者氮氧化硅。
请参考图6，去除第五区e和第六区f第三面3的部分第一初始基底200和第一隔离结构206，使得第一初始基底200第四区d的第三面3高于第一初始基底200第五区e和第六区f的第三面3。
去除第五区e和第六区f的部分第一初始基底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。
去除第五区e和第六区f的部分第一隔离结构206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。
第一初始基底200第四区d的第三面3与第五区e和第六区f第一初始基底200第三面3的高度差为：1.5微米～3微米。
请参考图7，去除第五区e和第六区f第三面3的部分第一初始基底200和第一隔离结构206之后，去除所述第六区f第三面3的部分第一初始基底200和第一隔离结构206，使第六区f的第一初始基底200第三面1低于第五区e第一初始基底200的第三面3。
第一初始基底200第六区f第三面3与第一初始基底200第五区e的第三面3的高度差为：1.5微米～3微米。
请参考图8，使第一初始基底200第六区f的第三面3低于第一初始基底200第五区e的第三面3之后，在所述第一初始基底200内形成光电区208，所述第三面3暴露出光电区208。
所述光电区208的形成工艺包括离子注入工艺，所述光电区208内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反。在本实施例中，所述第二掺杂离子为n型离子。在其他实施例中，所述第二掺杂离子为p型离子。
由于第二掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反，因此，所述光电区208与第一初始基底200构成光电二极管，有利于吸收入射光转化为电子。
由于位于第四区d、第五区e和第六区f的光电区208沿垂直于第一初始基底200第三面3的方向上的尺寸相同，所述光电区208位于第一初始基底200的第三面3，则所述第四区d的光电区208表面高于第五区e的光电区208的表面，且所述第五区e的光电区208的顶部高于第六区f的光电区208，则后续去除第四面4的第一初始基底200，所述形成的第一基底向第二面凹陷，使得后续较多的入射光能够相对垂直的射入光电区208内，使得较少的入射光穿过光电区208到达相邻的光电区208，因此，有利于减少光学串扰，提高图像传感器图像采集的质量。
请参考图9，在所述光电区208表面形成介质层209，所述介质层209内具有互连结构210，所述互连结构210与光电区208电连接。
所述介质层209的材料包括氧化硅或者氮氧化硅。所述介质层209用于实现半导体器件之间的电隔离。
所述互连结构210的材料为金属，所述互连结构210与光电区208实现电连接。
请参考图10，提供第二基底211；使第二基底211与所述介质层209表面进行粘合。
所述第二基底211的材料包括硅。
使第二基底211与所述介质层209表面进行粘合的方法包括：在所述第二基底211的表面粘贴粘合层；通过所述粘合层，使第二基底211与介质层209的表面粘合。
所述粘合层的材料包括：聚氨酯或者硅酮。
请参考图11，所述第二基底211与介质层209粘合之后，对所述第一初始基底200的第四面4进行减薄处理。
对所述第一初始基底200的第四面4进行减薄处理，有利于降低后续去除光电区208上第一初始基底200的难度。
请参考图12，对所述第一初始基底200的第四面4进行减薄处理之后，自第四面4去除部分所述第一初始基底200，形成第一基底250，所述第一基底250包括第一区a、包围第一区a的第二区b、以及包围第二区b的第三区c，所述第一基底250包括第一面1，第一基底250第一区a的第一面1低于第一基底250第二区b的第一面1，且第一基底250第二区b的第一面1低于第一基底250第三区c的第一面1。
自第四面4去除部分所述第一初始基底200的方法包括：自第四区d和第五区e的第四面4去除部分第一初始基底200，使第四区d和第五区e的第四面4低于第六区f的第四面4；使第四区d和第五区e的第四面4低于第六区f的第四面4之后，自第四区d的第四面4去除部分第一初始基底200，使第四区d的第四面4低于第五区e的第四面4，形成所述第一基底250。
自第四区d和第五区e的第四面4去除部分第一初始基底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；自第四区d的第四面4去除部分第一初始基底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。
第一基底250第一区a的第一面1低于第一基底250第二区b的第一面1，且第一基底250第二区b的第一面1低于第一基底250第三区c的第一面1，即：所述第一基底250的第一面1向第二面2凹陷，使得较多的入射光能够垂直射入光电区208，有利于减少入射光穿过光电区208进入相邻的光电区208，有利于提高图像传感器图像采集的精度。
并且，所述第一基底250第一面1的凹陷无需借助于外力形成，使得相邻光电区208之间无需预留冗余空间，因此，当第一基底250的面积一定时，在所述第一基底250内集成的光电区208的个数较多。所述光电区208用于成像，所述光电区208的个数较多，有利于提高图像传感器的成像精度。
在其他实施例中，所述第一基底的形成方法包括：自第四区和第五区的第四面去除部分第一初始基底，使第四区和第五区的第四面低于第六区的第四面；使第四区和第五区的第四面低于第六区的第四面之后，自第四区的第四面去除部分第一初始基底，使第四区的第四面低于第五区的第四面，形成所述第一基底。
在其他实施例中，所述第一初始基底的第八区用于形成第一基底的第七区，所述第一基底第七区的第一面低于第一基底第三区的第一面，且沿指向第一区中心的方向，第一基底第七区第一面依次降低。
请参考图13，在所述第一基底250的第一面1形成滤光片212和位于滤光片212上的透镜213。
所述滤光片212包括红色滤光片、绿色滤光片以及蓝色滤光片。且一个区域的光电区208上仅形成一种颜色的滤光片212，则进入所述滤光片212的入射光能够被一种颜色的滤光片212滤色，则照射到光电区208表面的入射光为单色光。
所述透镜213用于聚焦入射光，使经过一个透镜213的入射光能够照射到该透镜213所对应的光电区208的表面。
相应的，本发明还提供一种图像传感器，请参考图12，包括：
第一基底250，所述第一基底250包括第一区a、包围第一区a的第二区b、以及包围第二区b的第三区c，所述第一基底250包括第一面1，第一基底250第一区a的第一面1低于第一基底250第二区b的第一面1，且第一基底250第二区b的第一面1低于第一基底250第三区c的第一面1；位于所述第一基底250内的光电区208，所述第一面1暴露出光电区208。
所述第一基底250第一区a第一面1与第一基底250第二区b第一面1的高度差为：1.5微米～3微米。
所述第一基底250第二区b第一面1与第一基底250第三区c第一面1的高度差为：1.5微米～3微米。
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。