[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图像传感器主要包括前照式(Front-side Illumination，简称FSI)CMOS图像传感器和后照式(Back-side Illumination，简称BSI)CMOS图像传感器两种。其中，后照式CMOS图像传感器因其更好的光电转换效果而获得的更广泛的应用，所述后照式CMOS图像传感器也可以称为背照式CMOS图像传感器。

然而，现有的背照式CMOS图像传感器的串扰问题仍非常严重，进而造成光电转换的精确度和稳定性不良。现有技术为了解决背照式CMOS图像传感器像素阵列区的光线串扰和电子串扰问题，除了在后端进行堆栈外，还通过深沟槽隔离(Deep Trench Isolation，简称DTI)工艺在硅衬底中形成沟槽，并在形成的沟槽中填充绝缘材料和金属材料的方式，避免像素阵列区的光线串扰和电子串扰。

但是，由于在硅衬底中填充了金属材料，导致电荷会在硅衬底中堆积，时间长了，会对器件性能产生严重影响。

发明内容

本发明解决的问题是如何更好的解决器件内部因电荷残留而导致的电子串扰问题，优化器件性能。

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括并列的像素阵列区和逻辑区，所述像素阵列区内的半导体衬底内具有光电二极管；栅格，所述栅格在所述像素阵列区的半导体衬底表面上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；电荷引导层，所述电荷引导层的一端嵌入所述逻辑区的半导体衬底内，并与所述金属栅格电连接；滤色镜，设置于所述开口内。

可选的，所述电荷引导层接地或接可调电压。

可选的，所述电荷引导层的另一端和/或金属栅格的另一端自所述半导体衬底的表面伸出。

可选的，所述半导体衬底内具有沟槽，所述金属栅格的一端和所述电荷引导层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，所述栅格还包括：堆积栅格，堆叠在所述金属栅格上，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，或者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。

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，所述半导体衬底包括并列的像素阵列区和逻辑区，所述像素阵列区内的半导体衬底内具有光电二极管；形成栅格，所述栅格在所述像素阵列区的半导体衬底表面上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；形成电荷引导层，所述电荷引导层的一端嵌入所述逻辑区的半导体衬底内，并与所述金属栅格电连接；在所述开口内设置滤色镜。

可选的，所述电荷引导层接地或接可调电压。

可选的，所述电荷引导层的另一端和/或金属栅格的另一端自所述半导体衬底的表面伸出。

可选的，所述栅格和电荷引导层的形成方法包括：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和电荷引导层的图形对应；在所述沟槽内填充金属层，以形成所述金属栅格和电荷引导层。

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，所述金属栅格和电荷引导层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，所述屏蔽介质层的材料为介质材料；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，或者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。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：