半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本公开涉及半导体装置及其制造方法。一种半导体装置，包括：衬底；在衬底上的滤色元件；以及在相邻滤色元件之间的隔离结构；其中，隔离结构包括邻近滤色元件的第一隔离体以及位于第一隔离体之间的第二隔离体，第一隔离体和第二隔离体中的相邻隔离体之间具有间隙。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及半导体装置及其制造方法。
技术介绍
图像传感器可用于对辐射(例如，光辐射，包括但不限于可见光、红外线、紫外线等)进行感测，从而生成对应的电信号(成像)。图像传感器当前被广泛地应用在数码相机、安保设施或其他成像设备中。对于图像传感器而言，成像质量是重要的性能指标。当感测单元之间的辐射串扰较大时，会影响成像质量。典型的辐射隔离方法包括在半导体衬底的表面形成金属格栅(MetalGrid)。然而，形成金属格栅的工艺一般较为复杂，导致生产成本较高，且容易形成金属污染。例如，形成金属栅格的过程可能造成感测单元的金属污染。因此存在对于新的技术的需求。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供一种新颖的半导体装置及其制造方法，特别地，涉及改善图像传感器的成像质量。根据本公开的一个方面，提供了一种半导体装置，包括：衬底；在衬底上的滤色元件；以及在相邻滤色元件之间的隔离结构；其中，隔离结构包括邻近滤色元件的第一隔离体以及位于第一隔离体之间的第二隔离体，第一隔离体和第二隔离体中的相邻隔离体之间具有间隙。根据本公开的另一个方面，提供了一种制造半导体装置的方法，包括：提供衬底；在衬底上形成隔离结构，其中隔离结构包括第一隔离体和第二隔离体；在衬底上形成滤色元件，其中相邻滤色元件被隔离结构分隔开，并且第一隔离体邻近滤色元件，第二隔离体位于第一隔离体之间，第一隔离体和第二隔离体中的相邻隔离体之间具有间隙。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更为清楚。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1示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的示意性截面图。图2是示出根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的工作原理的半导体装置的示意性局部截面图。图3示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的制造方法的流程图。图4示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的制造方法的部分步骤的子步骤的流程图。图5A至图5K示出了与图3所示的方法的部分步骤对应的半导体装置的示意性截面图。图6示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的制造方法的部分步骤的子步骤的流程图。图7A至图7C示出了与图6所示的方法的部分子步骤对应的半导体装置的示意性截面图。注意，在以下说明的实施方式中，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。在一些情况中，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，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式本申请的专利技术人认识到，传统的图像传感器在成像质量方面面临较大挑战。随着超大规模集成电路的迅速发展，芯片的特征尺寸越来越小，相应地，图像传感器中的感测单元尺寸也不断缩小，从而增加了感测单元之间的辐射串扰的可能性。辐射串扰会降低量子效率，恶化信噪比。在传统的图像传感器中，在衬底的表面形成金属格栅来减少辐射串扰。然而，形成金属格栅的工艺一般较为复杂，导致生产成本较高，且容易形成金属污染。因此，在简化工艺并避免可能的金属污染的前提下，增强感测单元之间的辐射隔离性能对于提高图像传感器的成像质量有重要意义。本申请的专利技术人提出了一种能够减少感测单元之间的辐射串扰的半导体装置及其制造方法。在该半导体装置(例如，图像传感器)中，滤色元件的隔离结构被设计成包括与滤色元件相邻的第一隔离体以及位于第一隔离体之间的第二隔离体。这些隔离体被间隔设置以在相邻的隔离体之间形成间隙。其中，隔离体的折射率低于滤色元件的折射率，而间隙中的气体的折射率一般低于隔离体的折射率。例如，空气的折射率接近1。利用折射率不同的介质的界面处发生的反射以及从光密介质到光疏介质的界面处发生的全反射，该隔离结构可以实现有效的辐射隔离。此外，在隔离结构中包含第一隔离体以及第二隔离体的布置方式可以增加界面的数量，并保证不论相邻滤色元件的间隔大小如何，相邻的隔离体之间的间隙的尺寸都处于合适的范围内，从而提高隔离性能、降低隔离结构的工艺难度并保证其稳定性。有利地，使用本公开的技术能够在简化工艺的前提下减少感测单元之间的辐射串扰。下面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。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。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1示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的示意性截面图。如图1所示，半导体装置100包括衬底102。此外，半导体装置100还包括在衬底102上的滤色元件114。而且，如图1所示，半导体装置100还包括在相邻滤色元件114之间的隔离结构116。在各个实施例中，隔离结构116包括邻近滤色元件114的第一隔离体122以及位于第一隔离体122之间的第二隔离体124。如图所示，第一隔离体122和第二隔离体124中的相邻隔离体之间具有间隙126。对于衬底102而言，在一些实施例中，衬底102的材料的示例可以包括但不限于一元半导体材料(诸如，硅或锗等)、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。在另一些实施方式中，衬底也可以为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上锗硅等各种复合衬底。本领域的技术人员应当理解，对于衬底102没有特别的限制，而是可以根据实际应用进行选择。在一些实施例中，滤色元件114可以包括用于过滤出特定频带的光的染料基的聚合物。或者，在一些实施例中，滤色元件114可以包括树脂或具有彩色颜料的其他有机基质材料。在一些实施例中，在相邻滤色元件114之间设置隔离结构116。为了便于说明，仅在附图中例示了一个第二隔离体124。但本领域的技术人员应当理解，第二隔离体124的数量不限于此，而是可以根据实际需要进行设置。例如，可以根据相邻滤色元件之间的间隔大小进行设置。在一些实施例中，第一隔离体122以及第二隔离体124的折射率低于滤色元件114的折射率。典型地，在一些实施例中，形成第一隔离体122与第二隔离体124的低折射率材料的示例可以包括但不限于下列中的一种或多种：二氧化硅或氮化硅。特别地，在一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：衬底；在所述衬底上的滤色元件；以及在相邻滤色元件之间的隔离结构；其中，所述隔离结构包括邻近滤色元件的第一隔离体以及位于第一隔离体之间的第二隔离体，第一隔离体和第二隔离体中的相邻隔离体之间具有间隙。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：衬底；在所述衬底上的滤色元件；以及在相邻滤色元件之间的隔离结构；其中，所述隔离结构包括邻近滤色元件的第一隔离体以及位于第一隔离体之间的第二隔离体，第一隔离体和第二隔离体中的相邻隔离体之间具有间隙。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：第一隔离体以及第二隔离体的折射率低于所述滤色元件的折射率。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于：形成第一隔离体和第二隔离体的材料选自以下材料中的一种或多种：二氧化硅或氮化硅。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述半导体装置还包括隔离密闭层，其中所述隔离密闭层至少形成在所述间隙上，用于封闭所述间隙。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于：形成所述隔离密闭层的材料为硅烷。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述半导体装置还包括滤色保护层，其中所述滤色保护层形成在所述滤色元件上。7.根据权利要求6所述的半导体装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙海凤，李天慧，黄晓橹，柯天麒，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32