[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

一种图像传感器及其形成方法，所述形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有第一介质层；对所述第一介质层进行刻蚀，以形成滤镜凹槽，各个滤镜凹槽之间残留的第一介质层呈网格状排列；形成第一介质薄膜，所述第一介质薄膜覆盖所述残留的第一介质层，所述第一介质薄膜的材料不同于所述第一介质层；在所述滤镜凹槽内形成滤镜；去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜以及所述残留的第一介质层，以形成网格状排列的沟槽；形成第二介质薄膜，所述第二介质薄膜封口所述沟槽的开口，以形成气隙。本发明方案可以在防止光学串扰的同时，降低生产成本，避免形成金属污染，减少入射光的损耗，提高图像传感器的光敏感性。

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

图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以CMOS图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。

以后照式(Back-side Illumination，BSI)CIS为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件以及金属互连结构，所述像素器件包含有光电二极管，然后采用承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合，进而对半导体衬底的背部进行减薄，进而在半导体衬底的背面形成CIS的后续工艺，例如在所述像素器件的半导体衬底背面形成滤镜(Color Filter)矩阵、透镜(Microlens)结构等。可以理解的是，在前照式(Front-sideIllumination，FSI)CIS中，滤镜、透镜结构均位于半导体衬底的正面。

在图像传感器中，透镜结构捕捉到入射光之后，经过滤镜矩阵过滤，除去非相关光，形成单色光，入射光子到达半导体衬底被像素器件吸收，产生光生载流子。

由于在光到达硅衬底之前，容易发生光学串扰导致影响成像效果，因此需要在半导体衬底的表面形成金属格栅(Metal Grid)以隔离入射光。然而在现有技术中，形成金属格栅的工艺较为复杂，导致生产成本较高，且容易形成金属污染，金属格栅还会导致入射光的损耗，降低图像传感器的光敏感性。

发明内容

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，可以在防止光学串扰的同时，降低生产成本，避免形成金属污染，减少入射光的损耗，提高图像传感器的光敏感性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括以下步骤：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有第一介质层；对所述第一介质层进行刻蚀，以形成滤镜凹槽，各个滤镜凹槽之间残留的第一介质层呈网格状排列；形成第一介质薄膜，所述第一介质薄膜覆盖所述残留的第一介质层，所述第一介质薄膜的材料不同于所述第一介质层；在所述滤镜凹槽内形成滤镜；去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜以及所述残留的第一介质层，以形成网格状排列的沟槽；形成第二介质薄膜，所述第二介质薄膜封口所述沟槽的开口，以形成气隙。

可选的，所述滤镜的顶部表面低于所述残留的第一介质层的顶部表面，所述去除所述残留的第一介质层的顶部表面的第一介质薄膜包括：形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述滤镜；平坦化所述第二介质层，以去除所述残留的第一介质层顶部表面的第一介质薄膜。

可选的，所述图像传感器的形成方法还包括：在所述第二介质薄膜的表面形成透镜结构，所述透镜结构的位置对应于所述滤镜的位置。

可选的，所述第一介质层的材料为无定形碳。

可选的，所述第一介质薄膜的材料选自：氧化硅以及氮化硅。

可选的，所述第二介质薄膜的材料为氧化硅，所述形成第二介质薄膜包括：采用SiH₄形成所述第二介质薄膜。