CN108183116A - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及图像传感器及其制造方法。提供有一种用于制造图像传感器的方法，其特征在于，所述方法包括：提供在其中形成有多个辐射感测元件的衬底；在所述衬底上形成第一分隔部；以及在所述第一分隔部之间形成多个滤色器，所述多个滤色器对应地设置在所述多个辐射感测元件上方，并且所述第一分隔部用于防止所述多个滤色器之间的辐射的串扰，其中，形成所述第一分隔部包括：在所述衬底上形成介电部件；以及在所述介电部件的侧壁上形成第一金属层。

Description

图像传感器及其制造方法

技术领域

本公开总体而言涉及半导体领域，具体而言，涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术

在图像传感器中，可以包括多个辐射感测元件以及对应地设置的多个滤色器。相应地，在图像传感器中还可以包括设置在辐射感测元件之间的分隔部以及设置在滤色器之间的分隔部。随着半导体工艺节点的缩小，分隔部的制造流程也愈发复杂且难以实现。

因此，存在对于新的技术的需求。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种新颖的图像传感器及其制造方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于制造图像传感器的方法，其特征在于，所述方法包括：提供在其中形成有多个辐射感测元件的衬底；在所述衬底上形成第一分隔部；以及在所述第一分隔部之间形成多个滤色器，所述多个滤色器对应地设置在所述多个辐射感测元件上方，并且所述第一分隔部用于防止所述多个滤色器之间的辐射的串扰，其中，所述第一分隔部包括：介电部件，形成在所述衬底上；以及第一金属层，形成在所述介电部件的侧壁上。

根据本公开的第二方面，提供了一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：衬底，在所述衬底中形成有多个辐射感测元件；第一分隔部，形成在所述衬底上；多个滤色器，形成在所述第一分隔部之间，其中，所述多个滤色器对应地设置在所述多个辐射感测元件上方，并且所述第一分隔部用于防止所述多个滤色器之间的辐射的串扰；以及其中，所述第一分隔部包括：介电部件，形成在所述衬底上；以及第一金属层，形成在所述介电部件的侧壁上。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1A例示了根据本公开的示例性实施例的图像传感器的制造方法100的流程图。

图1B例示了根据本公开的示例性实施例的图像传感器的制造方法100中的步骤120的流程图。

图2A-2F例示了根据本公开的示例性实施例的图1A和图1B中所示的图像传感器的制造方法100的一个具体示例200的各个步骤处的装置截面视图。

图3是示意性地示出当光从辐射感测元件入射到第二分隔部时交界面处的光的传输路径的一个示例的示意图。

图4A-4F例示了根据本公开的示例性实施例的图1A和图1B中所示的图像传感器的制造方法100的一个具体示例300的各个步骤处的装置截面视图。

图5A-5C例示了根据本公开的示例性实施例的图1A和图1B中所示的图像传感器的制造方法100的一个具体示例400的各个步骤处的装置截面视图。

注意，在以下说明的实施例中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

在图像传感器中，可以包括多个辐射感测元件，并且多个辐射感测元件通常以阵列形式设置在衬底中。为了提高成像性能，多个辐射感测元件不仅要各自具备良好的辐射感测性能，还要能够实现彼此之间的有效隔离。由于辐射感测元件涉及将辐射转化为电信号，因此多个辐射感测元件之间既需要有效的电隔离，又需要有效的辐射隔离，以避免串扰造成的性能损失。这里，术语“辐射”包括但不限于光辐射，例如，可见光、红外线、紫外线等。

在图像传感器的辐射感测元件的用于感测辐射的一侧，还可以设置有用于对辐射进行筛选的滤色器。例如，在各个辐射感测元件上方可以设置有用于感测不同频段的辐射的滤色器。在由多个辐射感测元件所组成的阵列中，还可以存在通过不同的滤色器的布置所形成的分组。以常用的拜耳分组为例：以二乘二的矩阵形式布置的四个辐射感测元件为一个分组，其中在每个分组中的一条对角线上的两个辐射感测元件上方设置有用于透过绿色光的滤色器，而另外两个辐射感测元件上方分别设置有用于透过红色光的滤色器和用于透过蓝色光的滤色器。由于相邻的滤色器通常用于透过不同频段的辐射，因此需要在各个滤色器之间设置分隔部，以防止相邻的滤色器之间发生辐射的串扰。

随着半导体工艺技术节点的不断缩小，对于辐射感测元件之间的分隔部以及滤色器之间的分隔部的性能提出了更高的要求，也使得用于制造这些分隔部的工艺流程变得更加复杂。

对此，本申请的发明人希望改进图像传感器中的分隔部的结构和工艺流程，从而改进图像传感器的构造和制造方法。

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

图1A示出了根据本公开的示例性实施例的图像传感器的制造方法100的流程图。

具体而言，如图1A所示，图像传感器的制造方法100包括：提供在其中形成有多个辐射感测元件的衬底(步骤110)。

在一些实施例中，衬底中还可以形成有其它的半导体装置构件。在本文中，对于衬底没有特别的限制，只要其适于在其中形成用于感测辐射的辐射感测结构即可。在一些实施例中，衬底可以包括一元半导体材料(诸如，硅或锗等)或化合物半导体材料(诸如碳化硅、硅锗、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟)或其组合。

在一些实施例中，辐射感测结构可以包括能够进行光电转换的结构，包括但不限于光电二极管或其它。

图像传感器的制造方法100还包括：在衬底上形成第一分隔部(步骤120)，以及在第一分隔部之间形成多个滤色器，其中多个滤色器对应地设置在多个辐射感测元件上方，并且第一分隔部用于防止多个滤色器之间的辐射的串扰(步骤130)。

如上所述，第一分隔部形成在多个滤色器之间以用于防止相邻滤色器之间的辐射的串扰。因此，第一分隔部需要包括能够防止辐射透过的材料，并且第一分隔部的高度不低于滤色器。在一些实施例中，第一分隔部可以包括金属材料，并且优选地可以包括钨。

滤色器的作用包括使得仅特定频段的辐射能够透过滤色器到达衬底中的辐射感测元件，因此各个滤色器可以对应地设置在各个辐射感测元件上方。在一些实施例中，形成滤色器的方法包括但不限于沉积、光刻和刻蚀以及这些步骤的重复。在一些实施例中，用于透过不同颜色的光的滤色器在不同的步骤中形成。

图1B例示了根据本公开的示例性实施例的图像传感器的制造方法100中的步骤120的流程图。如图1B所示，在图像传感器的制造方法100中，形成第一分隔部可以包括：在衬底上形成介电部件(步骤122)，以及在介电部件的侧壁上形成金属层(步骤124)。

在一些实施例中，形成介电部件的方法包括但不限于沉积、光刻和刻蚀。介电部件的材料包括但不限于氧化硅、氮化硅等。

在一些实施例中，还可以在介电部件的顶部上也形成金属层。在一些实施例中，在介电部件的侧壁和/或顶部上形成金属层的方法包括但不限于沉积、抛光、光刻和刻蚀。金属层的厚度应确保能够防止辐射的透过，使得能够有效地防止相邻的滤色器之间发生辐射的串扰。

图像传感器的制造方法100能够实现新颖的图像传感器结构，其中，第一分隔部中的介电部件能够在提高第一分隔部的高度的同时，降低相关制造流程的复杂度并且降低成本，并且，第一分隔部中的金属层能够防止串扰、增加量子效率并改进颜色分离。此外，与传统的金属格栅相比，制造方法100所实现的第一分隔部中的金属材料减少，这不仅能够降低金属污染的风险，还有利于简化制造流程并且降低成本。

图2A-2F例示了根据本公开的示例性实施例的图1A和图1B中所示的图像传感器的制造方法100的一个具体示例200的各个步骤处的装置截面视图。请注意，这个示例并不意图构成对本发明的限制。上面结合图1A和图1B所描述的内容也可以适用于对应的特征。

如图2A所示，提供在其中形成有多个辐射感测元件220的衬底210。尽管图中仅示意性地示出了两个辐射感测元件，但本领域的技术人员将理解，在该衬底210中，所设置的辐射感测元件220的结构、数量和布置方式并不特别受限，而是可以包括任意适合的结构、数量和布置方式。在一些实施例中，衬底210中可以设置有呈矩阵形式布置的多个光电二极管。

接着，如图2B所示，在衬底210中的辐射感测元件220之间形成沟槽212。

在一些实施例中，形成沟槽212的方法包括但不限于光刻和刻蚀。此外，尽管图中所示的沟槽212的深度和辐射感测元件220的深度一致，但本领域的技术人员将理解，沟槽212的深度可以小于、等于或大于辐射感测元件220的深度。

接着，如图2C所示，在衬底210上以及沟槽212中沉积电介质材料层214。其中，沟槽212中所沉积的电介质材料可以用于形成第二分隔部。由于所沉积的电介质材料层214不仅可以用于形成第二分隔部，还可以用于形成衬底210上的第一分隔部的介电部件，因此电介质材料层214应该填满沟槽212并且其高于衬底210的上表面的部分的厚度应不小于稍后将形成的第一分隔部的介电部件的高度。

在一些实施例中，可以使用沉积工艺来形成电介质材料层214，包括但不限于使用分子束外延(MBE)、化学气相沉积(CVD)、等离子增强CVD(PECVD)、原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)、化学溶液沉积、毯式沉积以及其它可能的沉积工艺来将电介质材料沉积在衬底210上和沟槽212中。

在一些实施例中，在电介质材料层214形成在衬底210上和沟槽212中之后，可以使用诸如化学机械平坦化(CMP)等适合的工艺对电介质材料层214进行平坦化处理。

接着，如图2D所示，去除衬底210上的电介质材料层214的部分，剩余的电介质材料层的高于衬底210的上表面的部分作为第一分隔部的介电部件240，剩余的电介质材料层的低于衬底210的上表面的部分作为第二分隔部230。第二分隔部230形成在多个辐射感测元件220之间以用于电隔离多个辐射感测元件220，并且第二分隔部230对应地设置在第一分隔部下方。

尽管图2D中的第一分隔部的介电部件240的宽度(在平行于纸面且平行于衬底210的上表面的方向上的宽度)小于第二分隔部230的相应宽度，但是本领域技术人员均理解，第一分隔部的介电部件240的宽度可以小于、等于或者大于第二分隔部230的相应宽度。优选地，第一分隔部的介电部件240适于实现稍后将形成的滤色器与衬底210中的辐射感测元件220的对齐。

在一些实施例中，去除电介质材料层214的部分的方法包括但不限于光刻和刻蚀。

如上所述，通过如图2C和图2D所示的步骤，第一分隔部的介电部件240和第二分隔部230包含相同的材料，并且在同一步骤中形成，这能够有效地简化制造流程从而降低成本。

在一些实施例中，辐射感测元件220的折射率可以大于电介质材料层214的材料的折射率，从而使得辐射感测元件220的折射率可以大于第二分隔部230的折射率。这能够有效提高辐射感测元件220的感光效率。图3是示意性地示出当光从图2D中的辐射感测元件220入射到第二分隔部230时交界面处的光的传输路径的一个示例的示意图。其中，带箭头的实线表示光在两种传输介质中的传输路径，点划线表示法线，虚线为入射光的传输方向的延长线。由于辐射感测元件220的折射率大于的第二分隔部230折射率，因此从辐射感测元件220入射到第二分隔部230的光线是从光密介质进入光疏介质，其折射角r大于入射角i，从而使得光的传输路径改变为向外偏折，使得更多的光保留在辐射感测元件220中而非折射到第二分隔部230中，由此提高辐射感测元件220的感光效率。

在一些实施例中，可以形成包括多个电介质层的第二分隔部230。多个电介质层的材料可以相同或不同。在一些实施例中，多个电介质层中的与辐射感测元件220接触的电介质层的折射率小于辐射感测元件220的折射率。在一些实施例中，多个电介质层中的距离辐射感测元件220较远的电介质层的折射率小于或等于距离辐射感测元件220较近的电介质层的折射率。多个电介质层的材料可以和第一分隔部的介电部件240的材料相同或者不同。在一些实施例中，多个电介质层中的位于中间部位的电介质层的材料可以与第一分隔部的介电部件240的材料相同，因此可以在同一步骤中形成多个电介质层中的位于中间部位的电介质层和第一分隔部的介电部件240，其形成步骤类似于参照图2C和2D所描述的步骤，不同之处在于，首先在沟槽212的侧壁上形成一个或多个电介质层同时保留用于形成位于中间的电介质层的沟槽，然后再重复图2C和2D的流程。

在一些实施例中，在第二分隔部230包括多个电介质层并且多个电介质层中的与辐射感测元件220接触的电介质层的折射率小于辐射感测元件220的折射率的情况下，如参照图3所描述的，从辐射感测元件220折射到第二分隔部230(即，折射到与其接触的电介质层)中的光线经历从光密介质到光疏介质的光路，因此光线的传输路径改变为向外偏折，使得更多的光留在辐射感测元件220而非折射到第二分隔部230中，从而提高了图像传感器的感光效率。进一步地，在多个电介质层中的距离辐射感测元件220较远的电介质层的折射率小于或等于距离辐射感测元件220较近的电介质层的折射率的情况下，从辐射感测元件220向第二分隔部230传播的光所经过的界面都是从光密介质到光疏介质或者相邻的折射率相同的介质，因此光的传输路径改变为向外偏折或者不偏折，从而更多的光留在辐射感测元件220中而非折射到第二分隔部230中，有效提升图像传感器的感光效率。

接着，如图2E所示，在衬底210上形第一抗反射层250，然后在介电部件240的侧壁和顶部上形成金属层242。至此，形成了由介电部件240和金属层242构成的第一分隔部。第一分隔部用于实现稍后将形成的滤色器260之间的辐射的隔离，因此由介电部件240的高度和金属层242的高度共同构成的第一分隔部的高度应不小于稍后将形成的滤色器260的高度，并且金属层242的材料和厚度应确保光无法透过该金属层，从而有效避免相邻滤色器之间的串扰。

在一些实施例中，可以仅在介电部件240的侧壁上形成金属层，而不在介电部件240的顶部上形成金属层。在这种情况下，介电部件240的高度应不小于稍后将形成的滤色器的高度。

第一分隔部的在平行于纸面且平行于衬底210的上表面的方向上的宽度由介电部件240的宽度和金属层242的厚度构成。尽管图2E中的第一分隔部的宽度基本等于第二分隔部230的相应宽度，但是本领域技术人员均理解，第一分隔部的宽度可以小于、等于或者大于第二分隔部230的相应宽度。优选地，第一分隔部和第二分隔部的宽度除了应该满足各自的隔离作用的要求，还应该适于实现稍后将形成的滤色器与衬底210中的辐射感测元件220的对齐。

再次参考图2E，在形成金属层242之后，还可以在第一分隔部的顶部上形成第二抗反射层252。

接着，如图2F所示，在第一分隔部之间形成多个滤色器260。多个滤色器260对应地设置在多个辐射感测元件220上方，以用于使得仅特定频段的辐射能够透过滤色器260到达辐射感测元件220。

形成滤色器260的方法包括但不限于沉积滤色器材料层然后再去除滤色器材料层的部分。用于透过不同颜色的光的滤色器260可以通过重复上述步骤来形成。在一些实施例中，滤色器材料层可以通过以下任何涂覆技术中的任何来形成，包括但不限于悬涂、刷涂、喷涂、静电喷涂、3D印刷及其技术的任意组合。去除滤色器材料层的部分可以通过刻蚀工艺来完成，包括但不限于干法刻蚀和湿法刻蚀。本领域的技术人员均明白，上述形成滤色器260的工艺步骤仅仅是可选的而并非限制性的，本发明的滤色器260可以以任何适合的工艺步骤来形成。

接着，继续参考图2F，还可以在多个滤色器260上方对应地设置多个微透镜262。

本领域的技术人员均明白，上述步骤并不限制本发明的方案，而是可以根据实际应用进行任意的修改或变型。

在上述具体实施例中，在通过图像传感器的制造方法200所得到的图像传感器中，首先，第一分隔部中的介电部件240能够在提高第一分隔部的高度的同时，减少金属材料的使用，降低相关制造流程的复杂度并且降低成本；第二，第一分隔部中的金属层242能够防止串扰、增加量子效率并改进颜色分离；第三，通过对第二分隔部230的折射率的设置，能够有效减少从辐射感测元件220折射到第二分隔部230中的光，从而提高辐射感测元件220的感光效率。另外，在图像传感器的制造方法200中，将第一分隔部的介电部件240和第二分隔部230在同一步骤中形成，能够降低制造流程的复杂度，从而降低制造成本。

根据本公开的示例性实施例，提供一种图像传感器，可以如图2F所示。该图像传感器可以包括：衬底210，其中形成有多个辐射感测元件220；第一分隔部，形成在衬底210上；多个滤色器260，形成在第一分隔部之间，其中，多个滤色器260对应地设置在多个辐射感测元件220上方，并且第一分隔部用于防止多个滤色器260之间的辐射的串扰；以及其中，第一分隔部包括：介电部件240，形成在衬底210上；以及金属层242，形成在介电部件210的侧壁上。

在一些实施例中，金属层242还可以形成在介电部件240的顶部上。

在一些实施例中，如图2F所示的图像传感器还可以包括第一抗反射层250，第一抗反射层250形成在金属层242的底部和多个滤色器260与衬底210之间。

在一些实施例中，如图2F所示的图像传感器还可以包括第二抗反射层252，其设置在第一分隔部的顶部上。

在一些实施例中，如图2F所示的图像传感器还可以包括第二分隔部230，第二分隔部230形成在多个辐射感测元件220之间以用于电隔离多个辐射感测元件220，并且第二分隔部230对应地设置在第一分隔部下方。

在一些实施例中，第一分隔部的介电部件240与第二分隔部230的材料相同，并且在同一步骤中形成。

在一些实施例中，辐射感测元件220的折射率大于第二分隔部230的折射率。

在一些实施例中，第二分隔部230可以包括多个电介质层，多个电介质层中的与辐射感测元件220接触的电介质层的折射率小于辐射感测元件220的折射率。在一些实施例中，多个电介质层中的距离辐射感测元件220较远的电介质层的折射率小于或等于距离辐射感测元件220较近的电介质层的折射率。

图4A-4F例示了根据本公开的示例性实施例的图1A和图1B中所示的图像传感器的制造方法100的一个具体示例300的各个步骤处的装置截面视图。请注意，这个示例并不意图构成对本发明的限制。上面结合图1A-1B或图2A-2F所描述的内容也可以适用于对应的特征。

如图4A所示，提供有衬底310，在该衬底310中形成有多个辐射感测元件320，接着，在衬底310中的辐射感测元件320之间形成沟槽312。图4A所示的步骤与参考图2A和2B所述描述的步骤类似，因此不再重复描述。

接着，如图4B所示，形成覆盖沟槽312的侧壁的第一电介质层330。

在一些实施例中，形成覆盖沟槽312的侧壁的第一电介质层330的方法包括但不限于：在沟槽312的侧壁上沉积或生长第一电介质层330，或者用电介质材料填充沟槽312然后通过光刻和刻蚀去掉沟槽312中的电介质材料的部分而留下覆盖侧壁的第一电介质层330。

在一些实施例中，辐射感测元件320的折射率可以大于第一电介质层330的折射率，因此从辐射感测元件320入射到第一电介质层330的光线是从光密介质进入光疏介质，其传输路径改变为向外偏折，使得更多的光保留在辐射感测元件320而非折射到第一电介质层330中，从而提高辐射感测元件320的感光效率。

在一些实施例中，覆盖沟槽312的侧壁上的第一电介质层330可以是多层结构。具体而言，可以在沟槽的侧壁上形成多个电介质层来作为第一电介质层330，并且多个电介质层的材料可以相同或这不同。优选地，多个电介质层中的与辐射感测元件320接触的电介质层的折射率小于辐射感测元件320的折射率。进一步地，多个电介质层中的距离辐射感测元件320较远的电介质层的折射率小于或等于距离辐射感测元件320较近的电介质层的折射率。

在多个电介质层中的与辐射感测元件320接触的电介质层的折射率小于辐射感测元件320的折射率的情况下，从辐射感测元件320折射到第一电介质层330(即，折射到与其接触的电介质层)中的光线经历从光密介质到光疏介质的光路，光的传输路径改变为向外偏折，从而提高了图像传感器的感光效率。

在多个电介质层中的距离辐射感测元件320较远的电介质层的折射率小于或等于距离辐射感测元件320较近的电介质层的折射率的情况下，从辐射感测元件320向第一电介质层330传播的光所经过的界面都是从光密介质到光疏介质或者折射率相同的介质，使得光的传输路径改变为向外偏折或者不偏折，从而更多的光留在辐射感测元件320中而非折射到第一电介质层330中，有效提升图像传感器的感光效率。

接着，如图4C所示，在覆盖沟槽312的侧壁的第一电介质层330上形成两个金属层332，两个金属层332对称地设置并且不与辐射感测元件320接触。

两个金属层332用于防止辐射感测元件320之间的辐射的串扰。对于不透明的介质而言，折射率越大则反射率越大。在一些实施例中，不透明的金属层的折射率大于辐射感测元件320的折射率，因此反射率也相应地高。因而，从辐射感测元件320入射到第一电介质层330的光会在金属层332处发生反射，并由此反射回到辐射感测元件320中，使得辐射感测元件320的感光效率进一步提高。在一些实施例中，金属层332的面向辐射感测元件320的一侧的表面是光滑的，以更好的反射入射光。金属层332的厚度优选地设置为能够防止光透过。在一些实施例中，可以在金属层332周围设置氮化硅层，以有效地防止金属污染。

接着，如图4D所示，与图2C类似的，在两个金属层332之间和衬底310上沉积电介质材料层314。

在两个金属层332之间所沉积的电介质材料用于形成第二电介质层。由于所沉积的电介质材料层314不仅用于形成第二电介质层，还用于形成衬底310上的第一分隔部的介电部件，因此电介质材料层应该填满两个金属层332之间的空隙，并且电介质材料层314的高于衬底310的上表面的厚度应不小于稍后将形成的第一分隔部的介电部件的高度。

接着，如图4E所示，去除衬底310上的电介质材料层314的部分，剩余的电介质材料层的高于衬底310的上表面的部分作为第一分隔部的介电部件340，并且剩余的电介质材料层的低于衬底310的上表面的部分作为两个金属层332之间的第二电介质层334。至此，形成了由第一电介质层330、金属层332以及第二电介质层334共同构成的第二分隔部。第二分隔部形成在多个辐射感测元件320之间以用于电隔离多个辐射感测元件320，并且第二分隔部对应地设置在第一分隔部下方。

如上所述，通过如图4D和图4E所示的步骤，第一分隔部的介电部件340和两个金属层332之间的第二电介质层334包含相同的材料，并且在同一步骤中形成，这能够有效地简化制造流程从而降低成本。

接着，如图4F所示，在衬底310上形第一抗反射层350，然后在介电部件340的侧壁和顶部上形成金属层342。至此，形成了由介电部件340和金属层342构成的第一分隔部。在一些实施例中，金属层342可以仅形成在介电部件340的侧壁上而不形成在其顶部上。

继续参考图4F，在形成金属层342之后，还可以在第一分隔部的顶部上形成第二抗反射层352。接着，可以在第一分隔部之间形成多个滤色器360。多个滤色器360可以对应地设置在多个辐射感测元件320上方，以用于使得仅特定频段的辐射能够透过滤色器到达辐射感测元件320。此外，还可以在多个滤色器360上方对应地设置多个微透镜362。上述步骤与参考图2E-2F所描述的步骤类似，此处不再重复描述。

注意，尽管图4F中的第一分隔部的宽度基本等于第二分隔部的相应宽度，但是本领域技术人员均理解，第一分隔部的宽度可以小于、等于或者大于第二分隔部的相应宽度。优选地，第一分隔部和第二分隔部的宽度除了应该满足各自的隔离作用的要求，还应该适于实现滤色器360与衬底310中的辐射感测元件320的对齐。

在上述具体实施例中，在通过图像传感器的制造方法300所得到的图像传感器中，首先，第一分隔部中的介电部件340能够在提高第一分隔部的高度的同时，减少金属材料的使用，降低相关制造流程的复杂度并且降低成本；第二，第一分隔部中的金属层342能够防止串扰、增加量子效率并改进颜色分离；第三，通过对第二分隔部的折射率的设置，和/或通过在第二分隔部中设置金属层，能够有效减少从辐射感测元件320折射到第二分隔部中的光，从而提高辐射感测元件320的感光效率。另外，在图像传感器的制造方法300中，将第一分隔部的介电部件340和位于第二分隔部的中间位置处的电介质层(两个金属层332之间的第二电介质层334)在同一步骤中形成，能够降低制造流程的复杂度，从而节约制造成本。

根据本公开的示例性实施例，提供一种图像传感器，可以如图4F所示。该图像传感器可以包括：衬底310，其中形成有多个辐射感测元件320；第一分隔部，形成在衬底上310；多个滤色器360，形成在第一分隔部之间，其中，多个滤色器360对应地设置在多个辐射感测元件320上方，并且第一分隔部用于防止多个滤色器360之间的辐射的串扰；以及其中，第一分隔部包括：介电部件340，形成在衬底310上；以及金属层342，形成在介电部件310的侧壁上。

在一些实施例中，金属层342还可以形成在介电部件340的顶部上。

在一些实施例中，如图4F所示的图像传感器还可以包括第一抗反射层350，第一抗反射层350形成在金属层342的底部和多个滤色器360与衬底310之间。

在一些实施例中，如图4F所示的图像传感器还可以包括第二抗反射层352，其设置在第一分隔部的顶部上。

在一些实施例中，如图4F所示的图像传感器还可以包括第二分隔部，第二分隔部形成在多个辐射感测元件420之间以用于电隔离多个辐射感测元件420，并且第二分隔部对应地设置在第一分隔部下方。

在一些实施例中，覆盖沟槽312的侧壁的第一电介质层330可以是多层结构。优选地，第一电介质层330所包括的多个电介质层中的与辐射感测元件320接触的电介质层的折射率小于辐射感测元件320的折射率。进一步地，第一电介质层330所包括的多个电介质层中的距离辐射感测元件320较远的电介质层的折射率小于或等于距离辐射感测元件320较近的电介质层的折射率。

在一些实施例，覆盖沟槽312侧壁的第一电介质层330上形成有两个金属层332，两个金属层332对称地设置并且不与辐射感测元件320接触，并且在两个金属层332之间形成有电介质层334。即，在如图4F所示的图像传感器中，辐射感测元件320之间的第二分隔部不仅包括第一电介质层330，还包括两个金属层332和两个金属层332之间的电介质层334。金属层332能够有效地防止光的透过，使得入射到辐射感测元件320中的光不会被第二分隔部所吸收，有效提高图像传感器的感光效率。

在一些实施例中，介电部件340和两个第三金属层332之间的电介质层334的材料相同。

图5A-5C例示了根据本公开的示例性实施例的图1A和图1B中所示的图像传感器的制造方法100的一个具体示例400的各个步骤处的装置截面视图。请注意，这个示例并不意图构成对本发明的限制。上面结合图1A-1B、图2A-2F或图4A-4F所描述的内容也可以适用于对应的特征。

如图5A所示，提供有衬底410，在该衬底410中形成有多个辐射感测元件420，接着，在衬底410中的辐射感测元件420之间形成沟槽412。图5A所示的步骤与参考图2A和2B所述的步骤类似，因此不再重复描述。

接着，如图5B所示，在沟槽412的侧壁上形成电介质层430，并且在电介质层430之间形成沟槽432。

在一些实施例中，可以首先将电介质材料沉积在沟槽412中，再通过例如光刻、沟槽刻蚀等步骤形成沟槽432。但本领域技术人员均了解，上述形成电介质层430和沟槽432的工艺步骤仅仅是可选的而非限制性的，本发明的电介质层430和沟槽432可以用任何适合的工艺步骤来形成。

在一些实施例中，电介质层430的折射率可以小于辐射感测元件420的折射率，使得入射到辐射感测元件420中的光更不易于折射到电介质层430中，从而提高辐射感测元件的感光效率。

然后，如图5C所示，首先在沟槽412中形成金属层434，金属层434不与辐射感测元件420接触。至此，形成了包括金属层434和电介质层430的第二分隔部。接着，可以在衬底410上方形成第一抗反射层450。然后，可以在衬底412上形成介电部件440。

在一些实施例中，金属层434用于防止辐射感测元件420之间辐射的串扰。对于不透明介质而言，折射率越大则反射率越大。在一些实施例中，不透明的金属层434的折射率可以大于辐射感测元件420的折射率，因此反射率也相应地高。因而，从辐射感测元件420入射到电介质层430的光可以在金属层434处发生反射而回到辐射感测元件420，使得辐射感测元件420的感光效率得到提高。在一些实施例中，金属层434两侧的表面是光滑的，以更好的反射入射光。金属层434的厚度优选地设置为能够防止辐射透过。在一些实施例中，可以在金属层434周围设置氮化硅层，以有效地防止金属污染。

继续参考图5C，接下来，还可以形成金属层442、第二抗反射层452、多个滤色器460以及透镜462。这些步骤与参考图2E-2F或图4F所描述的步骤类似，因此不再重复描述。

在上述具体实施例中，在通过图像传感器的制造方法400所得到的图像传感器中，首先，第一分隔部中的介电部件440能够在提高第一分隔部的高度的同时，减少金属材料的使用，降低相关制造流程的复杂度并且降低成本；第二，第一分隔部中的金属层442能够防止串扰、增加量子效率并改进颜色分离；第三，通过对第二分隔部的折射率的设置，以及通过在第二分隔部中设置金属层434，能够有效减少从辐射感测元件420折射到第二分隔部中的光，从而提高辐射感测元件420的感光效率。

根据本公开的示例性实施例，提供一种图像传感器，可以如图5C所示。该图像传感器可以包括：衬底410，其中形成有多个辐射感测元件420；第一分隔部，形成在衬底410上；多个滤色器460，形成在第一分隔部之间，其中，多个滤色器460对应地设置在多个辐射感测元件420上方，并且第一分隔部用于防止多个滤色器460之间的辐射的串扰；以及其中，第一分隔部包括：介电部件440，形成在衬底410上；以及金属层442，形成在介电部件410的侧壁上。

在一些实施例中，金属层442还可以形成在介电部件440的顶部上。

在一些实施例中，如图5C所示的图像传感器还可以包括第一抗反射层450，其形成在第一分隔部和滤色器460与衬底410之间。

在一些实施例中，如图5C所示的图像传感器还可以包括第二抗反射层452，其形成在第一分隔部的顶部上。

在一些实施例中，如图5C所示的图像传感器还可以包括第二分隔部，第二分隔部形成在多个辐射感测元件420之间以用于电隔离多个辐射感测元件420，并且第二分隔部对应地设置在第一分隔部下方。在如图5C所示的图像传感器中，第二分隔部包括电介质层430和金属层434，其中金属层434不与辐射感测元件420接触。金属层434的折射率大于辐射感测元件420的折射率，能够有效地防止光的透过，使得入射到辐射感测元件420中的光不被第二分隔部所吸收，从而提高图像传感器的感光效率。

在一些实施例中，电介质层430可以是多层结构。优选地，电介质层430所包括的多个电介质层中的与辐射感测元件420接触的电介质层的折射率小于辐射感测元件420的折射率。在一些实施例中，电介质层430所包括的多个电介质层中的距离辐射感测元件420较远的电介质层的折射率小于或等于距离辐射感测元件420较近的电介质层的折射率。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于制造图像传感器的方法，所述方法包括：提供在其中形成有多个辐射感测元件的衬底；在所述衬底上形成第一分隔部；以及在所述第一分隔部之间形成多个滤色器，所述多个滤色器对应地设置在所述多个辐射感测元件上方，并且所述第一分隔部用于防止所述多个滤色器之间的辐射的串扰，其中，形成所述第一分隔部包括：在所述衬底上形成介电部件；以及在所述介电部件的侧壁上形成第一金属层。

在一个实施例中，所述第一金属层还形成在所述介电部件的顶部上。

在一个实施例中，所述方法还包括形成第一抗反射层，其中所述第一抗反射层形成在所述第一金属层的底部和所述多个滤色器与所述衬底之间。

在一个实施例中，所述方法还包括形成第二抗反射层，其中所述第二抗反射层形成在所述第一分隔部的顶部上。

在一个实施例中，所述方法还包括形成第二分隔部，所述第二分隔部形成在所述多个辐射感测元件之间以用于电隔离所述多个辐射感测元件，并且所述第二分隔部对应地设置在所述第一分隔部下方。

在一个实施例中，所述第一分隔部的所述介电部件和所述第二分隔部的材料相同。

在一个实施例中，所述第一分隔部的所述介电部件和所述第二分隔部在同一步骤中形成。

在一个实施例中，所述第一分隔部的所述介电部件和所述第二分隔部通过如下步骤形成：在所述多个辐射感测元件之间形成沟槽；在所述沟槽中和所述衬底上沉积电介质材料层；去除所述衬底上的所述电介质材料层的部分，剩余的电介质材料层的高于所述衬底的上表面的部分作为所述第一分隔部的所述介电部件，并且剩余的电介质材料层的低于所述衬底的上表面的部分作为第二分隔部。

在一个实施例中，所述辐射感测元件的折射率大于所述第二分隔部的折射率。

在一个实施例中，所述第二分隔部包括多个电介质层，其中，所述多个电介质层中的与所述辐射感测元件接触的电介质层的折射率小于所述辐射感测元件的折射率。

在一个实施例中，所述多个电介质层中的距离所述辐射感测元件较远的电介质层的折射率小于或等于距离所述辐射感测元件较近的电介质层的折射率。

在一个实施例中，所述第二分隔部还包括第二金属层，所述第二金属层不与所述辐射感测元件接触。

在一个实施例中，所述第二金属层的折射率大于所述辐射感测元件的折射率。

在一个实施例中，所述第二分隔部还包括对称地设置的两个第三金属层，其中，所述两个第三金属层不与所述辐射感测元件接触，并且所述两个第三金属层之间形成有电介质层。

在一个实施例中，所述第一分隔部的所述介电部件与所述两个第三金属层之间的电介质层的材料相同。

在一个实施例中，所述第一分隔部的所述介电部件与所述两个第三金属层之间的电介质层在同一步骤中形成。

在一个实施例中，所述第一分隔部的所述介电部件与所述两个第三金属层之间的电介质层通过如下步骤形成：在所述两个第三金属层之间和所述衬底上沉积电介质材料层；去除所述衬底上的电介质材料层的部分，剩余的电介质材料层的高于所述衬底的上表面的部分作为所述第一分隔部的所述介电部件，并且剩余的电介质材料层的低于所述衬底的上表面的部分作为所述两个第三金属层之间的电介质层。

根据本公开的另一个方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：衬底，在所述衬底中形成有多个辐射感测元件；第一分隔部，形成在所述衬底上；多个滤色器，形成在所述第一分隔部之间，其中，所述多个滤色器对应地设置在所述多个辐射感测元件上方，并且所述第一分隔部用于防止所述多个滤色器之间的辐射的串扰；以及其中，所述第一分隔部包括：介电部件，形成在所述衬底上；以及第一金属层，形成在所述介电部件的侧壁上。

在一个实施例中，所述第一金属层还形成在所述介电部件的顶部上。

在一个实施例中，所述图像传感器还包括第一抗反射层，所述第一抗反射层形成在所述第一金属层的底部和所述多个滤色器与所述衬底之间。

在一个实施例中，所述图像传感器还包括第二抗反射层，所述第二抗反射层形成在所述第一分隔部的顶部上。

在一个实施例中，所述图像传感器还包括第二分隔部，所述第二分隔部形成在所述多个辐射感测元件之间以用于电隔离所述多个辐射感测元件，并且所述第二分隔部对应地设置在所述第一分隔部下方。

在一个实施例中，所述第一分隔部的所述介电部件和所述第二分隔部的材料相同。

在一个实施例中，所述辐射感测元件的折射率大于所述第二分隔部的折射率。

在一个实施例中，所述第二分隔部包括多个电介质层，其中，所述多个电介质层中的与所述辐射感测元件接触的电介质层的折射率小于所述辐射感测元件的折射率。

在一个实施例中，所述多个电介质层中的距离所述辐射感测元件较远的电介质层的折射率小于或等于距离所述辐射感测元件较近的电介质层的折射率。

在一个实施例中，所述第二分隔部还包括第二金属层，所述第二金属层不与所述辐射感测元件接触。

在一个实施例中，所述第二金属层的折射率大于所述辐射感测元件的折射率。

在一个实施例中，所述第二分隔部还包括对称地设置的两个第三金属层，其中，所述两个第三金属层不与所述辐射感测元件接触，并且所述两个第三金属层之间形成有电介质层。

在一个实施例中，所述第一分隔部的所述介电部件和所述两个第三金属层之间的电介质层的材料相同。

在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施例中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于制造图像传感器的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供在其中形成有多个辐射感测元件的衬底；

在所述衬底上形成第一分隔部；以及

在所述第一分隔部之间形成多个滤色器，所述多个滤色器对应地设置在所述多个辐射感测元件上方，并且所述第一分隔部用于防止所述多个滤色器之间的辐射的串扰，

其中，形成所述第一分隔部包括：

在所述衬底上形成介电部件；以及

在所述介电部件的侧壁上形成第一金属层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一金属层还形成在所述介电部件的顶部上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括形成第一抗反射层，其中所述第一抗反射层形成在所述第一金属层的底部和所述多个滤色器与所述衬底之间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括形成第二抗反射层，其中所述第二抗反射层形成在所述第一分隔部的顶部上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括形成第二分隔部，所述第二分隔部形成在所述多个辐射感测元件之间以用于电隔离所述多个辐射感测元件，并且所述第二分隔部对应地设置在所述第一分隔部下方。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一分隔部的所述介电部件和所述第二分隔部的材料相同。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一分隔部的所述介电部件和所述第二分隔部在同一步骤中形成。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一分隔部的所述介电部件和所述第二分隔部通过如下步骤形成：

在所述多个辐射感测元件之间形成沟槽；

在所述沟槽中和所述衬底上沉积电介质材料层；

去除所述衬底上的所述电介质材料层的部分，剩余的电介质材料层的高于所述衬底的上表面的部分作为所述第一分隔部的所述介电部件，并且剩余的电介质材料层的低于所述衬底的上表面的部分作为第二分隔部。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述辐射感测元件的折射率大于所述第二分隔部的折射率。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二分隔部包括多个电介质层，其中，所述多个电介质层中的与所述辐射感测元件接触的电介质层的折射率小于所述辐射感测元件的折射率。