[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置及其制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810086147.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN108281447A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 穆鈺平;陳世杰;金子貴昭;黃曉櫓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德淮半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 杜文樹

本公開涉及一種半導(dǎo)體裝置，包括光敏元件的陣列和柵格。柵格布置在光敏元件的陣列上，并且對(duì)每個(gè)光敏元件分別限定了用于接收光的開口，并將每個(gè)光敏元件與相鄰的光敏元件光學(xué)隔離。柵格包括光學(xué)隔離部分和在光學(xué)隔離部分上方的電介質(zhì)部分，電介質(zhì)部分限定了向開口外側(cè)以一角度傾斜的側(cè)壁。本公開還涉及一種形成半導(dǎo)體裝置的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體來說，涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制作方法。

背景技術(shù)

圖像傳感器可用于感測(cè)輻射(例如，光輻射，包括但局限于可見光、紅外線、紫外線等)。對(duì)于圖像傳感器來說，隨著像素密度的升高，每個(gè)像素的尺寸減小，并且每個(gè)像素中的光敏元件接收光信號(hào)的面積也會(huì)減小，這使得轉(zhuǎn)換得到的光生載流子變少、輸出信號(hào)變小、信噪比變大。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的一個(gè)目的是提供一種能夠提高了圖像傳感器的入射光的利用率，并進(jìn)而提高圖像傳感器的量子效率、信噪比等的技術(shù)。

根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種半導(dǎo)體裝置，包括光敏元件的陣列和柵格。柵格被布置在光敏元件的陣列上，并且對(duì)每個(gè)光敏元件分別限定了用于接收光的開口，并將每個(gè)光敏元件與相鄰的光敏元件光學(xué)隔離。柵格包括光學(xué)隔離部分和在光學(xué)隔離部分上方的電介質(zhì)部分，電介質(zhì)部分限定了向開口外側(cè)以一角度傾斜的側(cè)壁。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，電介質(zhì)部分的頂部的截面為三角形或梯形。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，半導(dǎo)體裝置還包括填充在柵格的開口內(nèi)的光學(xué)材料。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，在光學(xué)材料與側(cè)壁之間的界面處，光學(xué)材料的折射率大于電介質(zhì)部分的材料的折射率，并且側(cè)壁的傾斜角度被配置為使得從半導(dǎo)體裝置外部入射到該界面上的光線被向光敏元件全反射。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，光學(xué)隔離部分由不透明材料制成。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，柵格還包括覆蓋光學(xué)隔離部分的側(cè)面的第二電介質(zhì)部分。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，所述電介質(zhì)部分和所述第二電介質(zhì)部分由相同的電介質(zhì)材料制成。根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，所述電介質(zhì)部分和所述第二電介質(zhì)部分由不同的電介質(zhì)材料制成。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，電介質(zhì)部分包括主體部和覆蓋部，該覆蓋部覆蓋主體部的表面，并且覆蓋部和主體部由不同的電介質(zhì)材料制成。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，第二電介質(zhì)部分與電介質(zhì)部分的主體部和覆蓋部中的一個(gè)由相同的電介質(zhì)材料制成，或者第二電介質(zhì)部分的材料與電介質(zhì)部分的主體部和覆蓋部二者的材料都不相同，或者第二電介質(zhì)部分包括電介質(zhì)部分的主體部和覆蓋部二者的材料。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，半導(dǎo)體裝置還包括微透鏡的陣列，其設(shè)置在光學(xué)材料的上方。

根據(jù)本公開的第二方面，提供了一種制作半導(dǎo)體裝置的方法，包括：在半導(dǎo)體襯底中形成光敏元件的陣列；和在半導(dǎo)體襯底中的光敏元件的陣列上形成柵格，該柵格對(duì)每個(gè)光敏元件分別限定了用于接收光的開口，并將每個(gè)光敏元件與相鄰的光敏元件光學(xué)隔離，其中，所述柵格包括光學(xué)隔離部分和在光學(xué)隔離部分上方的電介質(zhì)部分，電介質(zhì)部分限定了向開口外側(cè)以一角度傾斜的側(cè)壁。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，在光敏元件的陣列上形成柵格包括：在半導(dǎo)體襯底上形成光學(xué)隔離材料層；對(duì)光學(xué)隔離材料層進(jìn)行圖案化處理，以去除光學(xué)隔離材料層在光敏元件上方的部分，從而形成光學(xué)隔離部分，該光學(xué)隔離部分的圖案對(duì)應(yīng)于柵格的圖案并且限定了開口；在光學(xué)隔離材料層和半導(dǎo)體襯底上形成電介質(zhì)層；和對(duì)所述電介質(zhì)層進(jìn)行圖案化處理，以去除所述電介質(zhì)層的在光敏元件上方的部分，保留在光學(xué)隔離部分上方的部分并且形成向開口外側(cè)以一角度傾斜的側(cè)壁，從而形成電介質(zhì)部分。

根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，對(duì)所述電介質(zhì)部分進(jìn)行的圖案化處理使其頂部的截面成為三角形或梯形。