[發明專利]溝槽隔離結構、其制作方法及半導體器件和圖像傳感器

有效

• 申請號: 201410129079.8
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN104952784B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 馬燕春;宋化龍
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L27/146
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

本申請公開了一種溝槽隔離結構、其制作方法及半導體器件和圖像傳感器。其中，該溝槽隔離結構包括設置于襯底中的淺溝槽，設置于淺溝槽中的隔離物質層，以及設置于淺溝槽與隔離物質層之間的外延結構，其中外延結構包括至少一層由原位摻雜形成的外延層。上述外延層由淺溝槽的內壁向外沉積而成，其能夠與淺溝槽的內表面形成緊密的結合界面，從而避免了在淺溝槽的內壁與外延層之間的結合處產生漏電流，同時通過原位摻雜的方式能夠使外延層的成分或結構發生變化，從而進一步減少載流子在外延層中的遷移，并進一步減少半導體器件中存在的漏電流。

技術領域

本申請涉及半導體集成電路制作技術領域，具體而言，涉及一種溝槽隔離結構、其制作方法及半導體器件和圖像傳感器。

背景技術

在半導體器件中需要在不同器件之間設置隔離結構以將器件隔離開。其中，溝槽隔離結構因其具有隔離效果好、制作工藝簡單等優點，成為半導體器件中最常用的隔離結構之一?，F有溝槽隔離結構通常包括設置于襯底中的淺溝槽，以及設置于淺溝槽中的隔離物質層。這種溝槽隔離結構在實際操作的過程中，由于淺溝槽周圍襯底中的載流子會遷移到淺溝槽內表面，進而在淺溝槽內表面和隔離物質層之間產生漏電流，從而降低半導體器件的性能。

圖像傳感器是能夠感受光學圖像信息并將其轉換成可輸出信號的半導體傳感器?，F有圖像傳感器通常包括設置于襯底中的光電二極管和晶體管等器件，以及設置于上述器件之間的溝槽隔離結構。在實際操作的過程中，圖像傳感器中的溝槽隔離結構同樣也會產生上述所指出的淺溝槽內表面和溝槽隔離結構之間產生漏電流的問題。這種漏電流現象的產生會降低圖像傳感器的像素，進而降低圖像傳感器的性能。

目前，技術人員嘗試在溝槽隔離結構的制作過程中，形成淺溝槽后，對淺溝槽的內壁進行離子注入以在淺溝槽的內壁上形成注入區，通過改變淺溝槽內壁部分相對于襯底的材料，以阻擋襯底中的載流子遷移到淺溝槽內表面，進而減少溝槽隔離結構中的漏電流。然而，在這種方法中，離子注入的過程因會受到襯底上其他器件結構（例如光刻膠等）的阻擋，而造成注入區中的注入離子分布不均勻。而這種不均勻分布就能夠導致溝槽隔離結構中仍然會產生漏電流。于此同時，在上述方法中，離子注入的過程還有可能會對襯底以及其他器件造成損傷，進而進一步降低半導體器件的性能。

發明內容

本申請旨在提供一種溝槽隔離結構、其制作方法、及半導體器件和圖像傳感器，以提高半導體器件的性能。

本申請提供了一種溝槽隔離結構，包括設置于襯底中的淺溝槽，以及設置于淺溝槽中的隔離物質層，其中溝槽隔離結構還包括：外延結構，設置于淺溝槽與隔離物質層之間，外延結構包括至少一層由原位摻雜形成的外延層。

進一步地，上述淺溝槽隔離結構的外延層中所摻雜的摻雜元素為碳或硼。

進一步地，上述淺溝槽隔離結構的外延結構包括：第一外延層，設置于淺溝槽與隔離物質層之間；以及第二外延層，設置于第一外延層與隔離物質層之間。

進一步地，上述淺溝槽隔離結構的外延結構中，第一外延層中摻雜元素為硼；第二外延層中摻雜元素為碳。

進一步地，上述淺溝槽隔離結構的外延結構還包括：第三外延層，設置于淺溝槽和第一外延層之間，第三外延層中摻雜元素為碳。

進一步地，上述淺溝槽隔離結構中各外延層中摻雜元素的摻雜量為5×10¹³～5×10¹⁸atom/cm³。

進一步地，上述淺溝槽隔離結構中外延結構的厚度為淺溝槽的寬度的1/10～1/4。

本申請還提供了一種溝槽隔離結構的制作方法，該制作方法包括：在襯底中形成淺溝槽；在淺溝槽的內壁上形成外延結構，形成外延結構的步驟包括形成至少一層由原位摻雜形成的外延層；在外延結構上形成隔離物質層。