[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201710980840.2
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107768392B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 陳世杰;黃曉櫓
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉倜

本公開一種半導體裝置及其制造方法。半導體裝置包括：襯底，包括溝槽以及由所述溝槽分隔開的透射區；緩沖層，形成在所述襯底之上并且覆蓋所述溝槽的表面和所述透射區；以及輻射調節層，形成在所述緩沖層之上，所述輻射調節層包括在處于所述溝槽中的所述緩沖層之上的第一部分以及在處于所述透射區之上的所述緩沖層之上的第二部分，所述第一部分由輻射反射材料或者輻射吸收材料形成，所述第二部分由輻射透射材料形成。

技術領域

本公開涉及半導體領域，具體來說，涉及半導體裝置及其制造方法。

背景技術

圖像傳感器可用于對輻射(例如，光輻射，包括但不限于可見光、紅外線、紫外線等)進行感測，從而生成對應的電信號(圖像)。它被廣泛地應用在數碼相機、安保設施、和其他成像設備中。圖像傳感器按照其接收輻射的方式可以分為背照式(BSI)圖像傳感器和前照式(FSI)圖像傳感器。

背照式(BSI)圖像傳感器能夠從其背面接收輻射。不同于前照式(FSI)圖像傳感器，在背照式(BSI)圖像傳感器中，輻射從襯底的背面入射進入，而布線等可能影響輻射接收的部件基本位于襯底的正面。

對于BSI圖像傳感器，暗電流是重要的指標，降低暗電流有助于直接提升拍照成像的品質和降低噪點。暗電流主要通過硅表面的各種缺陷、陷阱、電荷和懸掛鍵從感測元件中泄露。為防止暗電流的發生，在硅的各個表面使用離子注入來形成表面輻射，從而阻止電子跨過硅表面形成暗電流，但該方式會降低圖像傳感器的滿阱電子容量(Full WellCapacity)。

另一方面，確保將各個感測元件之間的串擾最小化，對于圖像傳感器也是重要的。

因此，需要提出一種新的技術來解決上述現有技術中的一個或多個問題。

發明內容

本公開的一些實施例的目的之一是提供一種改進的半導體裝置及其制造方法。根據本公開實施例的半導體裝置可以提供可調節的表面輻射，從而大大抑制暗電流。根據本公開的一個實施例的半導體裝置還可以減少感測單元(例如像素或者像素所包含的感光元件(如光電二極管))之間串擾，提高量子效率(QE)。

根據本公開一個方面，提供了一種半導體裝置，包括：襯底，包括溝槽以及由所述溝槽分隔開的透射區；緩沖層，形成在所述襯底之上并且覆蓋所述溝槽的表面和所述透射區；以及輻射調節層，形成在所述緩沖層之上，所述輻射調節層包括在處于所述溝槽中的所述緩沖層之上的第一部分以及在處于所述透射區之上的所述緩沖層之上的第二部分，所述第一部分由輻射反射材料或者輻射吸收材料形成，所述第二部分由輻射透射材料形成。

在一個實施例中，所述第一部分由金屬相的高介電常數材料形成，并且所述第二部分由介質相的高介電常數材料形成。

在一個實施例中，所述介質相的高介電常數材料與所述金屬相的高介電常數材料構成元素相同，但構成元素的化學配比不同。

在一個實施例中，所述襯底包括用于感測輻射的輻射感測單元，所述透射區與所述輻射感測單元對應。

在一個實施例中，在俯視圖中，所述透射區與所述輻射感測單元至少部分重疊。

在一個實施例中，所述半導體裝置是背照式圖像傳感器。在一個實施例中，其中所述輻射感測單元被形成為臨近所述襯底的正面，所述溝槽和所述透射區位于所述襯底的背面，所述緩沖層形成在所述襯底的背面上。

在一個實施例中，所述半導體裝置還包括：上部覆蓋層，所述上部覆蓋層至少包括抗反射材料層，所述上部覆蓋層至少在所述輻射調節層之上。

在一個實施例中，所述溝槽的深寬比為5∶1或更大。