[發明專利]一種半導體結構及其形成方法

在審

• 申請號: 201911378985.0
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN113053926A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 尹卓;徐揚
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司;中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京市一法律師事務所 11654
• 代理人: 劉榮娟

本申請涉及半導體技術領域，具體地涉及一種半導體結構及其形成方法。所述半導體結構用于圖像傳感器，包括：半導體襯底；隔離結構，位于所述半導體襯底內，所述隔離結構包括金屬層和絕緣層，所述絕緣層包覆所述金屬層的底部以及側壁；遮光層，位于所述隔離結構上，所述遮光層包括金屬格柵和保護層，其中，所述金屬層與所述金屬格柵一體化連接，所述保護層包覆所述金屬格柵的側壁以及頂部。本申請提供的一種半導體結構及其形成方法，在常規隔離結構中加入金屬層，所述金屬層可以對半導體襯底中的電子和空穴濃度進行有效地控制，且所述金屬層和金屬格柵可以同時制作出來，簡化了工藝。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，具體地涉及一種半導體結構及其形成方法。

背景技術

圖像傳感器包括前照式圖像傳感器和背照式圖像傳感器。其中，背照式圖像傳感器是將光電轉換區置于金屬布線層上方從而光線不需穿過金屬布線層就可到達光電轉換區進行感測光線的結構。背照式圖像傳感器相對于前照式圖像傳感器具有更大的光電轉換效率，因此背照式圖像傳感器得到了更廣泛的運用。

在背照式圖像傳感器中，通常使用溝槽隔離結構來隔離相鄰的像素，以避免相鄰像素之間的光線串擾。所述溝槽隔離結構中通常包括二氧化硅層以及高介電常數材料層，所述高介電常數材料層可以使半導體襯底中的電子被吸引到半導體襯底的表面，形成富空穴層。但是這種富空穴層的空穴濃度完全由半導體結構材料本身的性質來決定，電路應用中不能進行調整。

因此，有必要開發一種新的半導體結構，可以對半導體襯底中的電子和空穴濃度進行有效的控制。

發明內容

本申請提供一種半導體結構及其形成方法，可以對半導體襯底中的電子和空穴濃度進行有效的控制。

本申請的一個方面提供一種半導體結構，所述半導體結構用于圖像傳感器，包括：半導體襯底；隔離結構，位于所述半導體襯底內，所述隔離結構包括金屬層和絕緣層，所述絕緣層包覆所述金屬層的底部以及側壁；遮光層，位于所述隔離結構上，所述遮光層包括金屬格柵和保護層，其中，所述金屬層與所述金屬格柵一體化連接，所述保護層包覆所述金屬格柵的側壁以及頂部。

在本申請的一些實施例中，所述隔離結構還包括緩沖層和介質層，所述緩沖層位于所述半導體襯底表面，所述介質層位于所述緩沖層表面。

在本申請的一些實施例中，所述隔離結構填充所述半導體襯底內的溝槽，其中，所述緩沖層與所述溝槽表面直接接觸。

在本申請的一些實施例中，所述溝槽的深寬比大于0小于等于20，所述溝槽的深度大于等于所述半導體襯底內有源器件的深度。

在本申請的一些實施例中，所述隔離結構還包括阻擋層，所述阻擋層位于所述金屬層與所述絕緣層之間。

在本申請的一些實施例中，所述金屬層的材料包括鋁或銅或者鎢。

本申請的另一個方面提供一種半導體結構的形成方法，所述半導體結構用于圖像傳感器，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底中形成有溝槽；在所述半導體襯底以及溝槽上依次形成絕緣層和金屬材料層，所述金屬材料層填充所述溝槽并高出所述半導體襯底表面；刻蝕所述金屬材料層高出半導體襯底表面的部分，形成金屬格柵，位于所述溝槽內的金屬材料層形成隔離結構的金屬層；在所述絕緣層以及金屬格柵表面形成保護層。

在本申請的一些實施例中，所述方法還包括：依次在所述半導體襯底和溝槽表面形成緩沖層和介質層，其中，所述絕緣層位于所述介質層表面。

在本申請的一些實施例中，所述方法還包括：在所述絕緣層表面形成阻擋層。

在本申請的一些實施例中，形成所述金屬材料層的工藝為原子層沉積工藝。