图像传感器及用于图像传感器的隔离散射结构的制备方法与流程

1.本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种图像传感器及用于图像传感器的隔离散射结构的制备方法。


背景技术：

2.在现有技术中，为了提高红外光的量子效率，通常采取增加硅厚度或背面散射结构的方法，增强光程来调高量子效率。其中增加硅厚度操作简单，但对后期注入工艺要求高；背面散射结构的优点是硅厚度无需增厚，但效果不够理想。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提高传感器红外光的量子效率，提供一种图像传感器及用于图像传感器的隔离散射结构的制备方法。
4.为了解决上述问题，本发明提供了一种图像传感器，包括：光电二极管；光程增强结构，所述光程增强结构包裹所述光电二极管；以及金属互联层，所述金属互联层位于所述光程增强结构及光电二极管的下方。
5.本发明还提供了一种用于图像传感器的隔离散射结构的制备方法，包括如下步骤：提供一带有反射层的传感器，所述传感器的入光面为光电二极管层；在所述入光面上形成一图形化的凹槽阻挡层；刻蚀所述光电二极管层，形成凹槽；对所述凹槽进行晶相选择性刻蚀；去除所述凹槽阻挡层；填充光束缚层和钝化层，形成隔离散射结构。
6.本发明采用全包裹的光程增强结构，通过背面反射结构和侧面隔离散射结构相结合，增强光程，提高图像传感器的红外光的量子效率。
附图说明
7.附图1所示是本发明一具体实施方式所述图像传感器示意图。
8.附图2所示是本发明一具体实施方式所述步骤示意图。
9.附图3a-3j所示是附图2中步骤s10-s19工艺示意图。
10.附图4所示是本发明一具体实施方式所述形成凹槽结构的步骤示意图。
11.附图5a-5g所示是附图4中步骤s31-s37工艺示意图。
具体实施方式
12.下面结合附图对本发明提供的一种图像传感器及用于图像传感器的隔离散射结构的制备方法的具体实施方式做详细说明。
13.附图1所示是本发明一具体实施方式所述图像传感器示意图，包括：光电二极管21；光程增强结构20，所述光程增强结构20包裹所述光电二极管21；以及金属互联层23，所述金属互联层23位于所述光程增强结构20及光电二极管21的下方。
14.在本发明的一个具体的实施方式中，所述光程增强结构20对光电二极管21形成全
包裹，包括如下结构：一反射层22，所述反射层22用于反射背面的光；一隔离散射结构26，所述隔离散射结构26位于反射层22上方，为三面包围型。
15.所述反射层22为金属层或氧化物金属叠层。所述隔离散射结构26用于散射侧面的光，并与反射层共同形成包裹光电二极管的光程增强结构。
16.在本发明的一个具体的实施方式中，一光电二极管21和包裹所述光电二极管21的光程增强结构20、以及下方的金属互联层23构成一结构单元201，所述结构单元201即为所述图像传感器的基本结构。
17.上述技术方案通过背面反射结构和侧面隔离散射结构相结合的全包裹的光程增强结构，增强光程，提高图像传感器的红外光的量子效率。
18.在其他具体实施方式中，所述图像传感器可以采用反射层、背面散射结构和/或侧面散射结构作为光程增强结构，都能够达到增强光程、提高图像传感器的红外光的量子效率的作用。
19.本发明还提供了一种用于图像传感器的隔离散射结构的制备方法。
20.附图2所示是本发明一具体实施方式所述步骤示意图，包括：步骤s10，提供一带有反射层的传感器，所述传感器的入光面为光电二极管层；步骤s11，在所述传感器表面形成图形化的阻挡层，暴露出部分光电二极管层；步骤s12，刻蚀所述阻挡层暴露出的光电二极管层；步骤s13，继继续对暴露出的光电二极管层进行晶相选择性刻蚀；步骤s14，去除所述阻挡层，形成图形化的所述传感器的入光面；步骤s15，在所述入光面上形成一图形化的凹槽阻挡层；步骤s16，刻蚀所述光电二极管层，形成凹槽；步骤s17，对所述凹槽进行晶相选择性刻蚀；步骤s18，去除所述凹槽阻挡层；步骤s19，填充光束缚层和钝化层，形成隔离散射结构。
21.附图3a所示，参考步骤s10，提供一带有反射层22的传感器，所述传感器的入光面为光电二极管层21。在一个具体的实施方式中，所述反射层22为金属层或氧化物金属叠层，位于金属互联层23上。
22.附图3b所示，参考步骤s11，在所述传感器表面形成图形化的阻挡层24，暴露出部分光电二极管层21。在一个具体的实施方式中，所述阻挡层24采用氧化硅或氮化硅材料。
23.附图3c所示，参考步骤s12，刻蚀所述阻挡层24暴露出的光电二极管层21，以形成间隔且均匀排列的凹陷。在一个具体的实施方式中，所述刻蚀方法采用干法刻蚀或各向同性湿法刻蚀。
24.附图3d所示，参考步骤s13，继继续对暴露出的光电二极管层21进行晶相选择性刻蚀，以暴露出规则交错排列的晶面，用以加强上方界面对红外光的散射能力。
25.附图3e所示，参考步骤s14，去除所述阻挡层24，形成图形化的所述传感器的入光面。所述入光面即为刻蚀完毕的光电二极管21表面，以形成水平散射界面。
26.附图3f所示，参考步骤s15，在所述入光面上形成一图形化的凹槽阻挡层25。在一个具体的实施方式中，所述凹槽阻挡层25采用氧化硅或氮化硅材料。所述凹槽阻挡层25预留出形成凹槽的位置。
27.附图3g所示，参考步骤s16，刻蚀所述光电二极管层，形成凹槽。所述凹槽在到达所述光电二极管层21底部之前截止。
28.附图4所示是本发明一具体实施方式所述形成凹槽结构的步骤示意图，包括：步骤
s31，在凹槽阻挡层暴露出的光电二极管层表面进行第一次干法刻蚀，形成第一刻蚀槽；步骤s32，在第一刻蚀槽的底部及侧壁沉积保护层；步骤s33，垂直打掉第一刻蚀槽底部的保护层；步骤s34，在第一刻蚀槽底部进行第二次干法刻蚀，形成第二刻蚀槽；步骤s35，在第二刻蚀槽的底部和侧壁沉积保护层；步骤s36，重复上述刻蚀和沉积的步骤，形成连续的带保护层的凹槽；步骤s37，去除全部保护层。
29.附图5a所示，参考步骤s31，在凹槽阻挡层25暴露出的光电二极管层21表面进行第一次干法刻蚀，形成第一刻蚀槽。在一个具体的实施方式中，所述刻蚀方法还可以选择各向同性湿法刻蚀。
30.附图5b所示，参考步骤s32，在第一刻蚀槽的底部及侧壁沉积保护层31，用以在接下来的凹槽刻蚀中保护侧壁。在一个具体的实施方式中，所述保护层31采用聚合物材料。
31.附图5c所示，参考步骤s33，垂直打掉第一刻蚀槽底部的保护层31，仅留下侧壁的保护层32。
32.附图5d所示，参考步骤s34，在第一刻蚀槽底部进行第二次干法刻蚀，形成第二刻蚀槽；第一刻蚀槽与第二刻蚀槽大小相同且侧壁连续。
33.附图5e所示，参考步骤s35，在第二刻蚀槽的底部和侧壁沉积保护层33；
34.附图5f所示，参考步骤s36，重复上述刻蚀和沉积的步骤，形成连续的带保护层34的凹槽；所述凹槽在到达所述光电二极管层21底部之前截止。
35.附图5g所示，参考步骤s37，去除全部保护层34，形成凹槽结构。
36.上述步骤实施完毕后，即获得了附图3g所示的凹槽结构。在此基础上，继续实施如下步骤。
37.附图3h所示，参考步骤s17，对所述凹槽进行晶相选择性刻蚀，形成凹槽散射界面，以加强侧方界面对红外光的散射能力。
38.附图3i所示，参考步骤s18，去除所述凹槽阻挡层25。形成凹槽散射界面与水平散射界面相垂直的结构。
39.附图3j所示，参考步骤s19，填充光束缚层和钝化层，形成隔离散射结构26。在一个具体的实施方式中，所述光束缚层采用氧化硅材料；所述钝化层采用高介电常数材料，所采用的高介电常数材料为氧化铝或氮化硅。
40.上述步骤实施完毕后，即获得所述用于图像传感器的隔离散射结构。
41.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。