半导体结构及其制备方法、图像传感器与流程

本公开涉及图像传感器，尤其涉及一种半导体结构及其制备方法、图像传感器。

背景技术：

1、图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，图像传感器可分为ccd(charge coupled device，电荷耦合元件)和cmos(complementary metal-oxidesemiconductor，金属氧化物半导体元件)两大类。cmos图像传感器具有体积小、功耗低等优点，逐渐代替ccd图像传感器成为市场主流。

2、其中，cmos图像传感器包括隔离结构，用于隔离出cmos图像传感器的最小感光单元，即像素区。然而，由于隔离结构的折射率较高，导致相邻的两个像素区出现相互串扰的问题。

技术实现思路

1、本公开提供一种半导体结构及其制备方法、图像传感器，以改善图像传感器的相邻的两个像素区出现相互串扰的问题。

2、一方面，提供一种半导体结构，包括：衬底、滤光部和隔离结构；衬底包括第一凹槽和光电转换部，第一凹槽环绕光电转换部；滤光部设置于光电转换部的上方；隔离结构包括一体设置的第一部分和第二部分，第一部分位于第一凹槽；第二部分环绕滤光部；隔离结构具有空气间隙。

3、上述半导体结构中，隔离结构包括一体设置的第一部分和第二部分，第一部分位于第一凹槽；第二部分环绕滤光部；隔离结构具有空气间隙，也就是隔离结构的内部存在空洞，这样隔离结构整体的密度会降低，进而隔离结构的折射率也降低，这样当光线从高折射率的滤光部和光电转换部射向低折射率的隔离结构时，更易满足全反射临界角条件，进而将光线限制在滤光部和光电转换部内，可阻断光线泄漏到相邻像素；其次，低折射率的隔离结构也能减少光线在隔离结构的内部发生散射。因此，本实施例提供的半导体结构能够有效防止图像传感器中相邻像素区之间发生串扰。

4、在一些实施例中，所述隔离结构还包括：第一间隔层，覆盖所述第一凹槽的侧壁和所述滤光部的侧壁；且所述第一间隔层围设形成第一子槽；第一绝缘层，填充所述第一子槽；且所述第一绝缘层具有所述空气间隙。

5、在一些实施例中，所述隔离结构在垂直于所述衬底的截面的形状为矩形。

6、在一些实施例中，所述第一部分在垂直于所述衬底的截面的侧边为直线；所述第二部分包括第一子部和第二子部，所述第二子部位于所述第一子部远离所述第一部分的一侧；所述第一子部在垂直于所述衬底的截面的侧边为弧线，所述第二子部在垂直于所述衬底的截面的侧边为直线。

7、在一些实施例中，具有主体区和位于所述主体区至少一侧的周边区，所述半导体结构还包括：测试电路叠层，设置于所述衬底靠近所述滤光部的一侧；所述测试电路叠层包括依次设置的第二绝缘层、第一导电层和第三绝缘层，且所述第二绝缘层位于所述第一初始导电层靠近所述衬底的一侧；其中，所述第二绝缘层包括第三部分和第四部分，所述第三部分位于所述主体区，且位于相邻的两个所述隔离结构之间，所述第四部分位于所述周边区。

8、在一些实施例中，还包括：第一保护层，覆盖所述第二部分远离所述衬底的表面、所述第二部分的至少部分侧壁以及所述第二绝缘层远离所述衬底的表面。

9、在一些实施例中，还包括：第一介质层，设置于所述测试电路叠层和所述衬底之间、以及所述衬底和所述隔离结构之间。

10、另一方面，提供一种图像传感器，包括如上述任一实施例所述的半导体结构。

11、再一方面，提供一种半导体结构的制备方法，用于制备如上述任一实施例所述的半导体结构，包括：在衬底上形成第一凹槽和光电转换部；所述第一凹槽环绕所述光电转换部；形成隔离结构；所述隔离结构包括一体设置的第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述第一凹槽；所述隔离结构具有空气间隙；在所述衬底的一侧形成滤光部，所述滤光部位于所述光电转换部的上方，所述第二部分环绕所述滤光部。

12、在一些实施例中，所述形成隔离结构包括：在所述衬底的表面以及所述第一凹槽内形成第一介质层；所述第一介质层在所述第一凹槽内围设形成第二凹槽；在所述第二凹槽内填充牺牲层；在所述衬底上形成初始测试电路叠层；所述初始测试电路叠层覆盖所述牺牲层和所述衬底；在所述初始测试电路叠层远离所述衬底的一侧形成第一掩模层；所述第一掩模层具有第一开口，所述第一开口在所述衬底表面上的正投影位于所述第二凹槽内；以所述第一掩模层为掩膜，刻蚀所述初始测试电路叠层和所述牺牲层；在所述第二凹槽内依次形成第一间隔层和第一绝缘层，所述第一间隔层围设形成第一子槽，所述第一绝缘层填充所述第一子槽，且在所述第一绝缘层内形成所述空气间隙。

13、在一些实施例中，所述形成隔离结构包括：在所述第一凹槽内形成第一介质层；所述第一介质层在所述第一凹槽内围设形成第二凹槽；在所述第二凹槽内填充牺牲层；在所述衬底上形成初始测试电路叠层；所述初始测试电路叠层覆盖所述牺牲层和所述衬底；所述初始测试电路叠层包括依次设置的初始第二绝缘层、初始第一导电层和初始第三绝缘层，且所述初始第二绝缘层位于所述初始第一导电层靠近所述衬底的一侧；所述半导体结构具有主体区和位于所述主体区至少一侧的周边区；刻蚀去除位于所述主体区的所述初始第一导电层和所述初始第三绝缘层；形成掩模图案，所述掩模图案包括位于所述主体区的第二开口，所述第二开口在所述衬底表面上的正投影位于所述第二凹槽内；以所述掩模图案为掩膜，刻蚀去除所述第二凹槽内的所述牺牲层；在所述第二凹槽内依次形成第一间隔层和第一绝缘层，所述第一间隔层围设形成第一子槽，所述第一绝缘层填充所述第一子槽，且在所述第一绝缘层内形成所述空气间隙。

14、上述图像传感器具有与第一方面提供的半导体结构相同的结构和有益技术效果，在此不再赘述。

15、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述隔离结构还包括：

3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述隔离结构在垂直于所述衬底的截面的形状为矩形。

4.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一部分在垂直于所述衬底的截面的侧边为直线；

5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体结构，其特征在于，具有主体区和位于所述主体区至少一侧的周边区，所述半导体结构还包括：

6.根据权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，还包括：

8.一种图像传感器，其特征在于，包括如权利要求1～7中任一项所述的半导体结构。

9.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1～7中任一项所述的半导体结构，包括：

10.根据权利要求9所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述形成隔离结构包括：

11.根据权利要求9所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述形成隔离结构包括：