CN110098211A - 一种图像传感器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种图像传感器及其制作方法。所述图像传感器的制作方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括一个以上光电转换区，所述一个以上光电转换区内分别形成有感光元件；在所述半导体衬底上形成掩膜层；在所述掩膜层内以及所述一个以上光电转换区中的任意相邻的所述光电转换区之间形成深沟槽；在所述深沟槽内填充光波导结构；去除所述掩膜层；在所述光电转换区上方形成滤色层，其中，所述光波导结构隔离所述一个以上光电转换区中的任意相邻的所述光电转换区和相邻的所述滤色层，并防止光线在相邻的所述光电转换区串扰，提高了图像质量。

Description

一种图像传感器及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及一种图像传感器及其制作方法。

背景技术

目前CMOS图像传感器有前照式图像传感器和背照式图像传感器两种结构。前照式图像传感器就是光线穿过金属布线层到达光电转化区进行感测光线的结构，而背照式图像传感器则是将光电转换区置于金属布线层上方从而光线不需穿过金属布线层就可到达光电转换区进行感测光线的结构。背照式图像传感器相对于前照式图像传感器具有更大的光电转换效率，因此背照式图像传感器得到了更广泛的运用。

在背照式图像传感器中，光线经由微透镜聚集后首先通过滤色层，经过滤色层选择后的光线直接进入光电转换区，然后被感光元件感测。然而有时通过滤色层的光线会因入射角度问题而进入到相邻的光电转换区，产生光线串扰进而影响图像质量，因此，能够更好地防止光线串扰的图像传感器中结构一直在被探索。

发明内容

本申请提供一种图像传感器及其制作方法，防止图像传感器中通过滤色层的光线因入射角度问题进入相邻的光电转换区，从而避免图像传感器中出现串扰，提高图像质量。

本申请的一个方面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一个以上光电转换区；滤色层，所述滤色层位于所述一个以上光电转换区上；光波导结构，所述光波导结构位于所述一个以上光电转换区中任意相邻的所述光电转换区之间并延伸至与所述相邻的光电转换区位置对应的所述滤色层之间。

在本申请的一些实施例中，所述光波导结构包括：金属阻挡层；以及介质阻挡层，位于所述金属阻挡层两侧以及底部。

在本申请的一些实施例中，所述金属阻挡层材料为具有吸光能力的材料，例如，钨。

在本申请的一些实施例中，所述介质阻挡层包括一层以上的介质层，所述一层以上的介质层的折射率从所述光电转换区至金属阻挡层方向依次减小。

在本申请的一些实施例中，所述介质阻挡层包括第一介质层和第二介质层，所述第一介质层的折射率为1.8至2.5，所述第二介质层的折射率为1至1.79。

在本申请的一些实施例中，所述第一介质层为氮化硅，第二介质层为氧化硅。

本申请的另一方面提供一种图像传感器的制作方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括一个以上光电转换区；在所述半导体衬底上形成掩膜层；在所述掩膜层内以及相邻的所述光电转换区之间形成深沟槽；在所述深沟槽内填充光波导结构；去除所述掩膜层；在所述光电转换区上方形成滤色层，其中，所述光波导结构位于所述一个以上光电转换区中任意相邻的所述光电转换区之间并延伸至与所述相邻的光电转换区位置对应的所述滤色层之间。

在本申请的一些实施例中，在所述深沟槽内填充光波导结构的工艺包括：在所述深沟槽侧壁以及底部形成介质阻挡层；在所述介质阻挡层上形成金属阻挡层，所述介质阻挡层和金属阻挡层填满所述深沟槽。

在本申请的一些实施例中，所述金属阻挡层材料为具有吸光能力的材料。

在本申请的一些实施例中，所述介质阻挡层包括一层以上的介质层，所述一层以上的介质层的折射率从所述光电转换区至金属阻挡层方向依次减小。

在本申请的一些实施例中，形成所述介质阻挡层的工艺包括：在所述沟槽侧壁以及底部依次沉积所述一次以上的介质层。

在本申请的一些实施例中，所述介质阻挡层包括第一介质层和第二介质层，形成所述介质阻挡层的工艺包括：在所述深沟槽侧壁以及底部形成第一介质层；在所述第一介质层表面形成第二介质层，其中，所述第一介质层的折射率为1.8至2.5，所述第二介质层的折射率为1至1.79。

在本申请的一些实施例中，所述第一介质层为氮化硅，第二介质层为氧化硅。

在本申请的一些实施例中，所述掩膜层的厚度与所述滤色层的厚度相等。

本申请实施例提供的图像传感器及其制作方法，采用所述光波导结构隔离所述滤色层以及所述光电转换区，并反射、吸收从一个所述光电转换区射向相邻的光电转换区的光线，防止所述图像传感器发生光线串扰。

在本申请的一些实施例中，所述光波导结构包括介质阻挡层以及金属阻挡层，其中，所述介质阻挡层用于反射大部分由光电转换区射向所述光波导结构的光线，所述金属阻挡层用于吸收剩余的部分穿过所述介质阻挡层的光线，有效地防止了光线在光电转换区之间发生串扰，提高了图像质量。

附图说明

以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本公开的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：

图1至2，以及图7至图12为本申请实施例中图像传感器形成方法各步骤对应的结构示意图；

图3到图6为本申请实施例中在深沟槽内填充所述光波导结构的局部放大图；

图13为本申请实施例中的一种光波导结构的示意图。

具体实施方式

以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本公开不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。

下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。

本实施例提供一种图像传感器的制作方法，包括：提供半导体衬底110，所述半导体衬底110包括一个以上光电转换区130；在所述半导体衬底上形成掩膜层111；在所述掩膜层111内以及所述一个以上光电转换区中任意相邻的所述光电转换区130之间形成深沟槽112；在所述深沟槽112内填充光波导结构160；去除所述掩膜层111；在所述光电转换区130上方形成滤色层150，其中，所述光波导结构160位于所述一个以上光电转换区中任意相邻的所述光电转换区130之间并延伸至与所述相邻的光电转换区位置对应的所述滤色层150之间。

所述光波导结构160用于隔离所述一个以上光电转换区130并防止光线在相邻的所述光电转换区130串扰。同样的，所述的光波导结构160也用于隔离所述滤色层150，并且只允许特定波长的光线进入所述一个以上光电转换区130。

参考图1，首先提供半导体衬底110，所述半导体衬底110包括一个以上光电转换区130，所述一个以上光电转换区130内分别形成有感光元件140，在背照式图像传感器中，在所述一个以上光电转换区130下方的半导体衬底内还形成有金属布线层120。本申请实施例中，所述的“上”或者“下”的位置关系是相对的，仅仅为了描述的方面，将所述半导体衬底的光入射面，也即后续形成滤色层以及微透镜的一面，定义为所述半导体衬底向上的一面(也即所述图像传感器的正面)，将与之相反的一面，定义为所述半导体衬底朝下的一面(也即所述图像传感器的背面)。

所述的金属布线层120内形成所述图像传感器的互连线，用于将所述图像传感器电连接至其他器件，所述的金属布线层120内还可能形成有一个以上的半导体器件，例如复位晶体管等，为了描述方便，本申请实施例的附图未示出。

在本申请的一些实施例中，所述半导体衬底110可以为硅衬底，或者为绝缘体上硅衬底或者是生长有硅外延层的衬底。

在本申请的一些实施例中，根据需要，所述的半导体衬底110包括一个以上的光电转换区130，例如所述的光电转换区130包括但不限于红色光电转换区、绿色光电转换区、蓝色光电转换区以及白色光电转换区等。本实施例中描述光电转换区时，若没有特别指出，可以指任意一个光电转换区。

在本申请的一些实施例中，所述感光元件140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。在半导体衬底中，所述光电二极管以阵列形式排布，用于将接收到的光信号转换为电信号。例如：所述的光电二极管在半导体衬底中以拜耳(Bayer)阵列布置，也可以根据需要布置成其他任何阵列。为了满足所述半导体衬底110的总厚度薄化的要求，各个所述光电二极管在所述半导体衬底110中基本上位于同一深度。

在本申请的实施例中，所述光电二极管可以通过在半导体衬底110中通过执行一次以上的离子注入工艺形成。所述光电二极管的掺杂类型与所述半导体衬底110的掺杂类型相反，例如，当所述半导体衬底110为P型掺杂时，所述光电二极管为N型掺杂。

继续参考图1，在所述半导体衬底110的光入射面形成掩膜层111，所述掩膜层111一方面用于定义光波导结构160的位置，另一方面用于保护所述光电转换区130对应位置的半导体衬底110表面。除此之外，所述掩膜层111还用于定义后续工艺中形成的滤色层150的位置以及厚度等，因此所述掩膜层111的厚度与所述滤色层150的厚度相等。在本申请的一些实施例中，所述掩膜层111的材料为二氧化硅，形成所述掩膜层111的方法例如为化学气相沉积工艺。

参考图2，在所述掩膜层111内以及所述一个以上光电转换区130中任意相邻的所述光电转换区之间形成深沟槽112，所述深沟槽112用于后续填充光波导结构160。在本申请的一些实施例中，所述深沟槽112的深宽比为25至50，更进一步，所述深沟槽112的深宽比为30至35。所述的深沟槽112的深度应该大于或者等于所述光电转换区130在所述半导体衬底中的深度。

在所述掩膜层111内以及所述一个以上光电转换区130中任意相邻的所述光电转换区130之间形成所述深沟槽112的工艺为刻蚀工艺。例如：在所述掩膜层表面形成带图案的光刻胶掩膜，所述带图案的光刻胶掩膜定义出所述深沟槽112的位置，所述深沟槽112的位置位于所述一个以上光电转换区130中任意两个相邻的光电转换区130之间，随后，采用湿法或者干法刻蚀工艺，刻蚀所述掩膜层111以及所述半导体衬底110至设定深度，形成所述深沟槽112。在本申请的一些实施例中，刻蚀所述掩膜层111以及半导体衬底110至设定深度，形成所述深沟槽112的方式例如为干法刻蚀。

图3到图6为本申请的一些实施例中在所述深沟槽112内填充所述光波导结构160的各步骤对应结构图。所述光波导结构160包括介质阻挡层以及金属阻挡层，其中图3和图4为本申请的实施例中形成介质阻挡层的结构示意图，图5为形成金属阻挡层163的结构示意图。需要注意的是，为了更清晰的描述在所述深沟槽112内填充所述光波导结构160的方法，图3到图6仅示出了所述图像传感器的局部放大图，具体地包括一个深沟槽112以及与所述深沟槽112相邻的两个光电转换区130和掩膜层111。

在本申请的一些实施例中，参考附图6所示，所述的介质阻挡层包括第一介质层161和第二介质层162。也就是说，所述的介质阻挡层是由所述第一介质层161和所述第二介质层162组成的复合结构。其中，所述的第二介质层162的折射率小于所述第一介质层161的折射率，并且，所述第一介质层161的折射率小于对应半导体衬底110的折射率。在本申请的一些实施例中，所述第一介质层的折射率为1.8至2.5，所述第二介质层的折射率为1至1.79。更进一步，在本申请的一些实施例中，所述半导体衬底的材料为硅或者绝缘体上硅，所述第一介质层161的材料为氮化硅，所述第二介质层162的材料二氧化硅。

下面参考图3和附图4具体描述所述介质阻挡层包括第一介质层161和第二介质层162时，所述介质阻挡层的制作工艺。首先参考附图3所示，在所述深沟槽112侧壁以及底部形成第一介质层161，所述第一介质层161的折射率小于所述半导体衬底110的折射率。

根据光学理论，当光线从折射率大的介质中向折射率小的介质中入射时，大部分光线被反射回来，当两者的折射率差足够大时，甚至有可能发生全反射。在本申请的实施例中，由于所述第一介质层161的折射率小于对应半导体衬底110的折射率，因此，当光电转换区130中的光线入射到第一介质层161表面时，入射光线中的大部分在所述第一介质层161表面被反射回所述光电转换区130中，从而减少一个光电转换区130中的光线串扰至其他相邻的光电转换区的可能性。

在本申请的一些实施例中，形成所述第一介质层161的工艺例如为原子层沉积工艺。

参考图4，在所述第一介质层161上继续形成第二介质层162，所述第二介质层162的折射率小于所述第一介质层161的折射率。

在本申请的实施例中，由于所述第二介质层162的折射率小于所述第一介质层161的折射率，因此，当光电转换区130中的少部分光线透过所述第一介质层161继续入射到所述第二介质层162表面时，入射光线中的大部分又一次被反射回所述第二介质层162，在所述第二介质层162表面至少发生一次反射后，最终返回射出光线一侧的所述光电转换区130。

在本申请的一些实施例中，形成所述第二介质层162的工艺例如为原子层沉积工艺。

在本申请的另一些实施例中，所述介质阻挡层也可以只包括一层介质层，只要所述一层介质层的折射率小于对应的半导体衬底的折射率，可以使大部分由光电转换区130中入射到所述介质阻挡层表面的光线被反射回所述光电转换区130即可。这是由于本申请的实施例中，所述的光波导结构还包括金属阻挡层，所述的金属阻挡层可以把透过所述介质阻挡层的光吸收掉，因此，只包括一层介质层的所述介质阻挡层结构也能起到防止光线在不同的光电转换区发生串扰的作用。

当所述介质阻挡层仅包括一个单层的介质层时，所述的介质阻挡层的材料为氧化硅或者氮化硅。

在本申请的另一些实施例中，也可以形成三层或三层以上介质层并由所述三层或三层以上介质层形成介质阻挡层，只要所述三层或三层以上介质层材料的折射率从所述半导体衬底110中的光电转换区130至金属阻挡层163方向依次减小，可以使大部分由光电转换区130入射到所述光波导结构160中的光线被反射回射出光线一侧的所述光电转换区130。

参考图5，在构成所述介质阻挡层的第二介质层162上形成金属阻挡层163，所述金属阻挡层163充满所述深沟槽112的剩余空间，在本申请的一些实施例中，形成所述金属阻挡层163的工艺例如为原子层沉积工艺。所述金属阻挡层163用于吸收穿过所述介质阻挡层的少部分光线，从而进一步避免在相邻的光电转换区130之间发生光线串扰。在本申请的实施例中，所述金属阻挡层的材料为具有遮光效果的材料，例如为钨、铝或铜。

参考图6，去除所述掩膜层111表面的所述介质阻挡层和金属阻挡层163，填充所述深沟槽112的介质阻挡层和金属阻挡层163即构成所述光波导结构160。去除所述金属阻挡层163和所述介质阻挡层的工艺可以是湿法刻蚀工艺或者化学机械研磨工艺。

本申请实施例所述的图像传感器，从光电转换区130入射至所述光波导结构160的光线，首先经过所述介质阻挡层的反射，大部分已经被反射回所述光电转换区130，对于少部分透过所述介质阻挡层的光线，经过所述金属阻挡层163后，被所述金属阻挡层163吸收，有效地防止了光线在光电转换区130串扰，提高了图像质量。

在本申请的实施例中，形成所述光波导结构后的图像传感器的结构示意图如图7所示，附图7中示出的光波导结构包括第一介质层161，第二介质层162和金属阻挡层163。其结构仅为示意性表示，如本实施例已经描述的，所述的介质阻挡层还可以为单层的介质层或者包括三层以及三层以上的介质层。

继续参考图8到图10，图8到图10为去除所述掩膜层111的各步骤结构示意图。

参考图8，首先在所述光波导结构160表面形成覆盖所述光波导结构160表面区域的光刻胶掩膜113，所述光刻胶掩膜113用于保护所述光波导结构160。形成所述光刻胶掩膜113的工艺包括光阻旋涂、曝光、显影等。

参考图9，去除所述掩膜层111。去除位所述掩膜层111的工艺例如为湿法刻蚀。由于所述光波导结构160上方覆盖有光刻胶掩膜113，所以在去除所述掩膜层111的工艺中，所述光波导结构160不会受到影响。

参考图10，去除所述光刻胶掩膜113。去除所述光刻胶掩膜113的方法例如为灰化工艺。

继续参考图11，在所述一个以上光电转换区130上形成滤色层150，所述滤色层150被所述光波导结构160隔离。所述滤色层150的厚度与所述的掩膜层111的厚度相等。也就是说，所述的光波导结构160完全隔离相邻的所述滤色层150。

所述的滤色层150与所述光电转换区130的位置相对应，用于通过特定波长范围的光，使所述特定波长范围的光进入感光元件140。本申请的一些实施例中，所述的滤色层150可以允许通过白光、红光、蓝光、或者绿光。在另一些实施例中，所述的滤色层150可以允许通过青色、黄色、或者深红色的光。本领域技术人员可以理解，本申请实施例中的滤色层150还可以允许其他颜色的光通过。在本申请的一些实施例中，所述滤色层150是用内部添加有有机颜料的树脂形成的。此外，所述滤色层150还可以由其他材料制成，例如能够将特定波长的光反射出去的反光材料等。

参考图12，在滤色层150上方形成微透镜170。图中出于简洁只示意性的画出了微透镜170在图像传感器中的相对位置，其与滤色层150的位置相对应，并设置在滤色层150的正上方。

所述的微透镜用于针对各像素单元聚集光，其材料例如为聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂或这些树脂的共聚物树脂形成的。形成所述微透镜的工艺可以是现有的任意一种微透镜制作工艺，在此不做赘述。

本实施例所述的图像传感器制作方法，采用所述光波导结构160隔离所述滤色层150以及所述光电转换区130，并反射、吸收从一个所述光电转换区射向相邻的光电转换区的光线，防止所述图像传感器发生光线串扰。

在本申请的另一些实施例中，所述光波导结构包括介质阻挡层以及金属阻挡层163，所述介质阻挡层用于反射大部分由光电转换区130射向所述光波导结构160的光线，所述金属阻挡层163用于吸收剩余的部分穿过所述介质阻挡层的光线，有效地防止了光线在光电转换区之间发生串扰，提高了图像质量。

在本申请的另一些实施例中，所述介质阻挡层包括第一介质层161和第二介质层162两层，所述包括第一介质层161和第二介质层162两层的介质阻挡层结构优化了所述介质阻挡层对入射光线的反射效果，射向所述光波导结构160的光线先后经过所述介质阻挡层的反射以及所述金属阻挡层163的吸收，有效地防止了光线在光电转换区130之间发生串扰，进一步优化了所述图像传感器的防光线串扰的能力，提高了传感器的图像质量。

本实施例还提供一种图像传感器，参考图12所示，包括：半导体衬底110，所述半导体衬底110包括一个以上光电转换区130；滤色层150，所述滤色层150位于所述一个以上光电转换区130上；光波导结构160，所述光波导结构160位于所述一个以上光电转换区130中任意相邻的光电转换区130之间并延伸至与所述相邻的光电转换区130位置对应的所述滤色层150之间。

所述光波导结构160用于隔离所述一个以上光电转换区130并防止光线在相邻的所述光电转换区130串扰。同样的，所述的光波导结构160延伸至与所述相邻的光电转换区130位置对应的所述滤色层150之间，也用于隔离所述滤色层150，并且只允许特定波长的光线进入所述一个以上光电转换区130。

参考图12，所述半导体衬底110可以为硅衬底，或者为绝缘体上硅衬底或者是生长有外延层的硅衬底。在背照式图像传感器中，所述半导体衬底110底部还形成有金属布线层120，所述的金属布线层120内形成所述图像传感器的互连线，用于将所述图像传感器电连接至其他器件，所述的金属布线层120内还可能形成有一个以上的半导体器件，例如复位晶体管等，为了描述方便，本申请实施例的附图未示出。

在本申请的一些实施例中，根据需要，所述的半导体衬底110包括一个以上的的光电转换区130，例如红色光电转换区、绿色光电转换区和蓝色光电转换区等。本实施例中描述光电转换区时，若没有特别指出，可以指任意一个光电转换区。

在本申请的一些实施例中，所述感光元件140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。在每一个光电转换区，所述光电二极管以阵列形式排布，用于将接收到的光信号转换为电信号。例如：所述的光电二极管在半导体衬底中以拜耳(Bayer)阵列布置，也可以根据需要布置成其他任何阵列。为了满足所述半导体衬底110的总厚度薄化的要求，各个所述光电二极管在所述半导体衬底110中基本上位于同一深度。

继续参考图12，对应每个所述光电转换区130上还形成有滤色层150，所述滤色层150被所述光波导结构160隔离。

所述滤色层150用于通过特定波长范围的光，使所述特定波长范围的光进入感光元件140。

本申请的一些实施例中，所述的滤色层150可以允许通过白光、红光、蓝光、或者绿光。在另一些实施例中，所述的滤色层150可以允许通过青色、黄色、或者深红色的光。本领域技术人员可以理解，本申请实施例中的滤色层150还可以允许其他颜色的光通过。在本申请的一些实施例中，所述滤色层150是用内部添加有有机颜料的树脂形成的。此外，所述滤色层150还可以由其他材料制成，例如能够将特定波长的光反射出去的反光材料等。

继续参考图12，在所述一个以上光电转换区130中任意相邻的光电转换区130之间设置有光波导结构160，所述的光波导结构160延伸至与所述相邻的光电转换区130位置对应的所述滤色层150之间。所述光波导结构160用于隔离相邻的所述光电转换区130和相邻的所述滤色层150，并防止光线在相邻的所述光电转换区130串扰。

由于所述滤色层150位于所述光电转换区130上，并且所述滤色层150的位置与所述光电转换区130的位置对应，因此，所述的光波导结构160隔离任意相邻的光电转换区130，并同时隔离与所述光电转换区130位置对应的滤色层150。也就是说，位于所述任意相邻的光电转换区130之间的光波导结构160延伸至与所述光电转换区位置对应的任意相邻的滤色层150之间。

参考图13，为所述光波导结构160的一种实施例的结构示意图，所述光波导结构160包括金属阻挡层163以及位于所述金属阻挡层两侧以及底部的介质阻挡层，其中，所述介质阻挡层包括第一介质层161和第二介质层162且所述第一介质层161的折射率小于所述光电转换区130的折射率，所述第二介质层162的折射率小于所述第一介质层161的折射率。

根据光学理论，当光线从折射率大的介质中向折射率小的介质中入射时，大部分光线被反射回来，当两者的折射率差足够大时，甚至有可能发生全反射。在本申请的实施例中，图13还示意性地示出了一部分光线在所述光波导结构中的行进路线164，由于所述第一介质层161的折射率小于对应半导体衬底110的折射率，因此，当光电转换区130中的光线164入射到第一介质层161表面时，入射光线中的大部分在所述第一介质层161表面被反射回所述光电转换区130中；同样的，由于所述第二介质层162的折射率小于所述第一介质层161的折射率，因此，当光电转换区130中的少部分光线透过所述第一介质层161继续入射到所述第二介质层162表面时，入射光线中的大部分又一次被反射回所述第二介质层162，在所述第二介质层162表面至少发生一次反射后，最终返回射出光线一侧的所述光电转换区130。所述光波导结构160减少了从一个光电转换区130中射出的光线串扰至其他相邻的光电转换区的可能性。

另外，所述金属阻挡层163用于吸收穿过所述介质阻挡层的少部分光线，从而进一步避免在相邻的光电转换区130之间发生光线串扰。在本申请的实施例中，所述金属阻挡层的材料为具有遮光效果的材料，例如为钨、铝或铜。

在本申请的一些实施例中，所述介质阻挡层为一层以上的介质层组成的堆栈结构，并且所述一层以上的介质层的折射率从所述光电转换区130至金属阻挡层163方向依次减小。附图13示出了所述介质阻挡层包括第一介质层和第二介质层的情况，在其它实施例中，所述的介质阻挡层也可以包括三层或者四层介质层，根据工艺设计的需要，本领域技术人员可以对所述介质阻挡层的结构以及组成材料做选择。

本申请实施例所述的图像传感器，从光电转换区130入射至所述光波导结构160的光线，首先经过所述介质阻挡层的反射，大部分已经被反射回所述光电转换区130，对于少部分透过所述介质阻挡层的光线，经过所述金属阻挡层163后，被所述金属阻挡层163吸收，有效地防止了光线在光电转换区130串扰，提高了图像质量。

继续参考图12，在滤色层150上方还形成有微透镜170。图中出于简洁只示意性的画出了微透镜170在图像传感器中的相对位置，其与滤色层150的位置相对应，并设置在滤色层150的正上方。

所述的微透镜用于针对各像素单元聚集光，其材料例如为聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂或这些树脂的共聚物树脂形成的。形成所述微透镜的工艺可以是现有的任意一种微透镜制作工艺，在此不做赘述。

本实施例所述的图像传感器，所述光波导结构160隔离所述滤色层150以及所述光电转换区130，所述光波导结构包括介质阻挡层以及金属阻挡层163，所述介质阻挡层用于反射大部分由半导体衬底110射向所述光波导结构160的光线，所述金属阻挡层163用于吸收剩余的部分穿过所述介质阻挡层的光线，其中所述介质阻挡层包括第一介质层161和第二介质层162两层，所述两层介质层优化了所述介质阻挡层的反射效果。射向所述光波导结构160的光线先后经过所述介质阻挡层的反射以及所述金属阻挡层163的吸收，有效地防止了光线在光电转换区130串扰，提高了图像质量。

综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本公开提出，并且在本公开的示例性实施例的精神和范围内。

应当理解，本实施例使用的术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解，当一个元件被称作“连接”或“耦接”至另一个元件时，其可以直接地连接或耦接至另一个元件，或者也可以存在中间元件。

类似地，应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元件被称作在另一个元件“上”时，其可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。与之相反，术语“直接地”表示没有中间元件。还应当理解，术语“包含”、“包含着”、“包括”和/或“包括着”，在此使用时，指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

还应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在没有脱离本发明的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标志符在整个说明书中表示相同的元件。

此外，通过参考作为理想化的示例性图示的截面图示和/或平面图示来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。例如，被示出为矩形的蚀刻区域通常会具有圆形的或弯曲的特征。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。

Claims (14)

1.一种图像传感器，其特征在于，包括：

半导体衬底，所述半导体衬底包括一个以上光电转换区；

滤色层，所述滤色层位于所述一个以上光电转换区上；

光波导结构，所述光波导结构位于所述一个以上光电转换区中任意相邻的光电转换区之间并延伸至与所述相邻的光电转换区位置对应的所述滤色层之间。

2.如权利要求1所述图像传感器，其特征在于，所述光波导结构包括：

金属阻挡层；以及

介质阻挡层，位于所述金属阻挡层两侧以及底部。

3.如权利要求2所述图像传感器，其特征在于，所述金属阻挡层材料为具有吸光能力的材料。

4.如权利要求2所述图像传感器，其特征在于，所述介质阻挡层包括一层以上的介质层，所述一层以上的介质层的折射率从所述光电转换区至金属阻挡层方向依次减小。

5.如权利要求4所述图像传感器，其特征在于，所述介质阻挡层包括第一介质层和第二介质层，所述第一介质层的折射率为1.8至2.5，所述第二介质层的折射率为1至1.79。

6.如权利要求5所述图像传感器，其特征在于，所述第一介质层为氮化硅，第二介质层为二氧化硅。

7.一种图像传感器的制作方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底包括一个以上光电转换区；

在所述半导体衬底上形成掩膜层；

在所述掩膜层中以及所述一个以上光电转换区中任意相邻的光电转换区之间形成深沟槽；

在所述深沟槽内填充光波导结构；

去除所述掩膜层；

在所述光电转换区上形成滤色层，其中，所述光波导结构位于所述一个以上光电转换区中任意相邻的所述光电转换区之间并延伸至与所述相邻的光电转换区位置对应的所述滤色层之间。

8.如权利要求7所述图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述深沟槽内填充光波导结构的工艺包括：

在所述深沟槽侧壁以及底部形成介质阻挡层；

在所述介质阻挡层上形成金属阻挡层，所述介质阻挡层和金属阻挡层填满所述深沟槽。

9.如权利要求8所述图像传感器的制作方法，其特征在于，所述金属阻挡层材料为具有吸光能力的材料。

10.如权利要求8所述图像传感器的制作方法，其特征在于，所述介质阻挡层包括一层以上的介质层，所述一层以上的介质层的折射率从所述光电转换区至金属阻挡层方向依次减小。

11.如权利要求10所述图像传感器的制作方法，其特征在于，形成所述介质阻挡层的工艺包括：在所述沟槽侧壁以及底部依次沉积所述一层以上的介质层。

12.如权利要求10所述图像传感器的制作方法，其特征在于，所述介质阻挡层包括第一介质层和第二介质层，形成所述介质阻挡层的工艺包括：

在所述沟槽侧壁以及底部形成第一介质层；

在所述第一介质层表面形成第二介质层，其中，所述第一介质层的折射率为1.8至2.5，所述第二介质层的折射率为1至1.79。

13.如权利要求12所述图像传感器的制作方法，其特征在于，所述第一介质层为氮化硅，第二介质层为氧化硅。

14.如权利要求7所述图像传感器的制作方法，其特征在于，所述掩膜层的厚度与所述滤色层的厚度相等。