[發(fā)明專利]圖像傳感器及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711146920.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN107946330A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳明;吳孝哲;林宗賢;吳龍江;薛超;朱曉彤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德淮半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 張振軍,吳敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像傳感器及其形成方法。

背景技術(shù)

在CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件的制造工藝中，為降低不同圖像傳感器件接收到的入射光的光學(xué)串?dāng)_，需要在半導(dǎo)體襯底的表面形成金屬格柵(Metal Grid)以隔離入射光；為防止不同區(qū)域的光生載流子擴(kuò)散到相鄰區(qū)域，需要在半導(dǎo)體襯底的內(nèi)部形成深槽隔離(Deep Trench Isolation，DTI)結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有技術(shù)中，深槽隔離結(jié)構(gòu)和金屬格柵是分別進(jìn)行圖案化形成的。

具體地，在器件晶圓(Device Wafer)的晶面半導(dǎo)體襯底形成有源器件之后，在所述器件晶圓的晶背半導(dǎo)體襯底中形成深槽隔離結(jié)構(gòu)。更具體地，圖案化所述晶背半導(dǎo)體襯底以形成凹槽，然后在所述凹槽中填充絕緣材料(例如可以包括氧化硅或氮化硅)，然后平坦化所述晶背半導(dǎo)體襯底和所述絕緣材料。

進(jìn)一步地，在晶背半導(dǎo)體襯底的表面依次形成襯底保護(hù)層、阻擋層、金屬層等，圖案化并刻蝕所述襯底保護(hù)層、阻擋層、金屬層以形成所述金屬格柵。

現(xiàn)有的形成深槽隔離結(jié)構(gòu)和金屬格柵的工藝復(fù)雜度和成本較高，工藝步驟較多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種圖像傳感器及其形成方法，可以有效地減少工藝步驟，降低工藝復(fù)雜度和成本。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種圖像傳感器的形成方法，包括以下步驟：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有光電二極管有源層；在所述半導(dǎo)體襯底的表面形成犧牲層；刻蝕所述犧牲層以及所述半導(dǎo)體襯底，以形成深溝槽，所述深溝槽至少貫穿所述光電二極管有源層的一部分；形成深槽隔離層，所述深槽隔離層覆蓋所述深溝槽的內(nèi)壁；向所述深溝槽內(nèi)填充金屬，以形成金屬格柵。

可選的，所述圖像傳感器的形成方法還包括：去除所述犧牲層；形成格柵保護(hù)層，所述格柵保護(hù)層覆蓋所述金屬格柵、所述深槽隔離層以及所述半導(dǎo)體襯底；在相鄰的金屬格柵之間設(shè)置濾鏡。

可選的，所述去除所述犧牲層包括：平坦化所述犧牲層、所述深槽隔離層以及所述金屬格柵；去除平坦化后的所述犧牲層。

可選的，所述形成深槽隔離層包括：采用原子層沉積工藝形成所述深槽隔離層。

可選的，在所述半導(dǎo)體襯底的表面形成犧牲層之前，所述圖像傳感器的形成方法還包括：形成襯底保護(hù)層；其中，所述犧牲層堆疊于所述襯底保護(hù)層。

可選的，所述犧牲層的材料包括多晶硅。

可選的，向所述深溝槽內(nèi)填充金屬之前，所述圖像傳感器的形成方法還包括：形成阻擋層，所述阻擋層覆蓋所述深槽隔離層的表面。

可選的，所述阻擋層的材料包括氮化鈦，其中，所述氮化鈦是采用TiCl₄形成的。

可選的，向所述深溝槽內(nèi)填充金屬包括：采用化學(xué)氣相沉積工藝，向所述深溝槽內(nèi)填充鎢。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種圖像傳感器，包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有光電二極管有源層；犧牲層，位于所述半導(dǎo)體襯底的表面；深溝槽，位于所述犧牲層和所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)，所述深溝槽至少貫穿所述光電二極管有源層的一部分；深槽隔離層，所述深槽隔離層覆蓋所述深溝槽的內(nèi)壁；金屬格柵，所述金屬格柵填充于所述深溝槽內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：

在本發(fā)明實(shí)施例中，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有光電二極管有源層；在所述半導(dǎo)體襯底的表面形成犧牲層；刻蝕所述犧牲層以及所述半導(dǎo)體襯底，以形成深溝槽，所述深溝槽至少貫穿所述光電二極管有源層的一部分；形成深槽隔離層，所述深槽隔離層覆蓋所述深溝槽的內(nèi)壁；向所述深溝槽內(nèi)填充金屬，以形成金屬格柵。采用上述方案，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底的表面形成犧牲層，進(jìn)而在所述犧牲層和半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成深溝槽，從而通過(guò)形成覆蓋所述深溝槽的內(nèi)壁的深槽隔離層，以及向所述深溝槽內(nèi)填充金屬，可以在形成深槽隔離層后無(wú)需再次圖案化即可形成金屬格柵，相比于現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)兩次圖案化工藝分別形成深槽隔離結(jié)構(gòu)和金屬格柵，采用本發(fā)明實(shí)施例的方案可以有效地減少工藝步驟，降低工藝復(fù)雜度和成本。進(jìn)一步地，由于金屬格柵的金屬是向所述深溝槽內(nèi)填充形成的，相比于現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)刻蝕形成，可以有效避免刻蝕過(guò)程中的金屬倒塌或剝落的問(wèn)題。更進(jìn)一步地，現(xiàn)有技術(shù)中的深槽隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)填充的是絕緣層，當(dāng)深槽隔離結(jié)構(gòu)受到損傷時(shí)可能會(huì)發(fā)生載流子擴(kuò)散到相鄰區(qū)域，而在本發(fā)明實(shí)施例中，由于深槽隔離層內(nèi)填充有金屬，當(dāng)深槽隔離層受到損傷時(shí)，載流子會(huì)隨金屬的布線導(dǎo)出，降低擴(kuò)散危害性。