[发明专利]图像传感器、用于图像传感器的半导体结构及其制造方法

说明书

本公开的各种实施例涉及一种包括电荷释放层的图像传感器。光探测器设置在半导体衬底内。刻蚀停止层上覆在光探测器上。滤色片上覆在刻蚀停止层上。介电栅格结构环绕滤色片。电荷释放层夹置在介电栅格结构与刻蚀停止层之间。电荷释放层环绕滤色片且包含导电材料。电荷释放层直接接触滤色片。

技术领域

本发明的实施例涉及一种图像传感器、用于图像传感器的半导体结构及其制造方法。

背景技术

具有图像传感器的集成电路(Integrated Circuit，IC)用于各种各样的现代电子器件(例如，照相机及手机)中。互补金属氧化物半导体(Complementary metal-oxidesemiconductor，CMOS)器件已成为普及的IC图像传感器。与电荷耦合器件(charge-coupleddevice，CCD)相比，CMOS图像传感器因功耗低、尺寸小、数据处理迅速、直接输出数据及制造成本低而越来越受欢迎。一些类型的CMOS图像传感器包括前侧照明式(front-sideilluminated，FSI)图像传感器及后侧照明式(back-side illuminated，BSI)图像传感器。

发明内容

本申请的一些实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；光探测器，设置在所述半导体衬底内；刻蚀停止层，上覆在所述光探测器上；滤色片，上覆在所述刻蚀停止层上；介电栅格结构，环绕所述滤色片；以及电荷释放层，夹置在所述介电栅格结构与所述刻蚀停止层之间，其中所述电荷释放层环绕所述滤色片且包含导电材料，且其中所述电荷释放层直接接触所述滤色片。

此外，本申请的其他实施例提供一种用于图像传感器的半导体结构，包括：集成电路，包括载体衬底、半导体衬底及内连结构，其中所述内连结构设置在所述半导体衬底与所述载体衬底之间，且其中光探测器设置在所述半导体衬底中；介电栅格结构，上覆在所述半导体衬底上；滤色片，凹陷到所述介电栅格结构中且分别上覆在所述光探测器上，其中所述滤色片具有比所述介电栅格结构的折射率大的折射率；以及电荷释放层，设置在所述介电栅格结构与所述半导体衬底之间，其中所述电荷释放层在横向上环绕所述滤色片，其中所述电荷释放层的顶表面位于所述半导体衬底的顶表面上方且所述电荷释放层的底表面在垂直方向上位于所述内连结构与所述半导体衬底的所述顶表面之间。

另外，本申请的其他实施例提供一种制造用于图像传感器的半导体结构的方法，所述方法包括：在半导体衬底内形成光探测器；在所述半导体衬底上形成内连结构，其中所述内连结构具有导电配线层；对所述半导体衬底进行刻蚀，以在所述半导体衬底中界定第一开口；在所述半导体衬底及所述内连结构之上沉积刻蚀停止层及电荷释放层，其中所述电荷释放层上覆在所述刻蚀停止层上，且其中所述电荷释放层及所述刻蚀停止层对所述第一开口的至少一部分进行衬垫；在所述第一开口中形成导电接触件，其中所述导电接触件延伸穿过所述电荷释放层及所述半导体衬底以接触所述导电配线层；在所述光探测器之上沉积栅格介电层；对所述栅格介电层及所述电荷释放层进行刻蚀，直到到达所述刻蚀停止层的上表面，其中对所述栅格介电层进行刻蚀界定介电栅格结构及上覆在所述光探测器上的多个滤色片开口；以及在所述多个滤色片开口中沉积多个滤色片。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的实施例的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1A示出包括设置在滤色片周围的电荷释放层的图像传感器的一些实施例的剖视图。

图1B示出如由图1A及图1B中的切割线所指示的图1A的图像传感器的一些实施例的俯视图。

图2A、图2B、图2C及图2D示出包括设置在多个滤色片周围的电荷释放层的图像传感器的一些实施例的剖视图。

图3A示出如由图2A中的虚线所指示的图2A的电荷释放层的一些替代实施例的俯视图。