[發明專利]采用共形摻雜的圖像傳感器溝槽隔離

有效

• 申請號: 201210207827.0
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN103094290A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 賴志育;杜友倫;黃志輝;吳政達;蔡嘉雄;陳昆侖
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明涉及半導體領域，更具體地，本發明涉及一種采用共形摻雜的圖像傳感器溝槽隔離。

背景技術

半導體圖像傳感器用于感應諸如光的輻射。互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器(CIS)和電荷耦合器件(CCD)傳感器廣泛用于各種用途，比如數碼相機或移動電話相機用途。這些器件應用襯底(包括光電二極管和晶體管)中的像素陣列，其可以吸收投向襯底的輻射并將感應的輻射轉換成電信號。

近些年來，半導體集成電路(IC)產業經歷了快速增長。IC材料和設計方面的技術進步產生了數代IC，其中，每代IC都具有比上一個代IC更小且更復雜的電路。作為IC發展的一部分，對于半導體圖像傳感器，輻射感應像素的尺寸穩步減小。隨著像素和鄰近像素之間的分離持續縮小，諸如過多的暗電流和串擾(cross-talk)的問題變得更難以控制。解決暗電流和串擾問題的常規方法成本一直都很高且需要復雜的實現方式。即使那樣，采用常規方法制造的圖像傳感器仍可能具有較弱的暗電流和串擾性能。

因此，雖然現有的半導體圖像傳感器大體上足以實現其預期用途，但在并非在每個方面都完全令人滿意。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種半導體圖像傳感器器件，包括：襯底；第一像素和第二像素，設置在所述襯底中，所述第一像素和所述第二像素是相鄰像素；隔離結構，設置在所述襯底中以及所述第一像素和所述第二像素之間；以及摻雜隔離器件，設置在所述襯底中以及所述第一像素和所述第二像素之間，其中，所述摻雜隔離器件以共形方式圍繞所述隔離結構。

在該半導體圖像傳感器器件中，所述第一像素和所述第二像素均包括摻雜輻射感應區。

在該半導體圖像傳感器器件中，所述摻雜隔離器件和所述摻雜輻射感應區具有不同的摻雜極性。

在該半導體圖像傳感器器件中，所述第一像素的深度和所述第二像素的深度小于所述隔離結構的深度。

在該半導體圖像傳感器器件中，所述隔離結構包含介電材料。

在該半導體圖像傳感器器件中，所述隔離結構包括深溝槽隔離(DTI)器件。

在該半導體圖像傳感器器件中，所述半導體圖像傳感器器件是背照式(BSI)圖像傳感器器件。

在該半導體圖像傳感器器件中，所述半導體圖像傳感器器件是前照式(FSI)圖像傳感器器件。

根據本發明的另一方面，提供了一種半導體圖像傳感器器件，包括：襯底；多個輻射感應區，形成于所述襯底中，所述輻射感應區具有第一摻雜極性；多個深溝槽隔離(DTI)器件，形成在所述襯底中，其中，每對相鄰的輻射感應區均通過相應的所述DTI器件之一相互分隔開；以及多個摻雜區，形成在所述襯底中，并且具有與所述第一摻雜極性相反的第二摻雜極性，其中，每個DTI器件均以共形方式被相應的所述摻雜區之一圍繞。

在該半導體圖像傳感器器件中，每個所述輻射感應區均包括具有作為摻雜劑的砷或磷的光電二極管，并且其中，所述摻雜區具有作為摻雜劑的硼。

在該半導體圖像傳感器器件中，所述DTI器件延伸至比所述輻射感應區更深的所述襯底中。

在該半導體圖像傳感器器件中，還包括：互連結構，形成在所述襯底的正面上；以及濾色器層和微透鏡層，形成在所述襯底的與所述正面相對的背面上。

在該半導體圖像傳感器器件中，還包括：互連結構，形成在所述襯底的正面上；以及濾色器層和微透鏡層，形成在所述襯底的所述正面上方，所述濾色器層和所述微透鏡層形成在所述正面上的所述互連結構上方。

根據本發明的又一方面，提供了一種制造半導體圖像傳感器器件的方法，包括：在半導體襯底中形成開口；在所述襯底中采用固相摻雜工藝和氣相摻雜工藝之一形成摻雜區，其中，以共形方式形成圍繞所述開口的所述摻雜區；用介電材料填充所述開口；以及在所述襯底中形成第一輻射感應區和第二輻射感應區，其中，在所述開口的相對側上形成所述第一輻射感應區和所述第二輻射感應區。

在該方法中，采用摻雜劑擴散工藝來實施所述固相摻雜工藝和所述氣相摻雜工藝。

在該方法中：采用硼硅酸鹽玻璃(BSG)材料和熱處理工藝來實施所述固相摻雜工藝；以及采用三乙基硼烷(TEB)氣體來實施所述氣相摻雜工藝。

在該方法中，不采用離子注入來執行形成所述摻雜區的步驟。

在該方法中：通過由所述介電材料填充所述開口來形成深溝槽隔離(DTI)器件的方式執行形成所述開口和填充所述開口的步驟。