[發明專利]背照式圖像傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 202010884218.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111987116A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 秦佑華;陳昊瑜;王奇偉
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供一種背照式圖像傳感器及其制作方法。所述制作方法包括：提供半導體基底，在半導體基底上形成第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽的開口寬度大于所述第二溝槽；然后形成阻擋層且所述阻擋層覆蓋半導體基底的表面；接著形成填充材料層，所述填充材料層填滿第一溝槽和第二溝槽；以及執行平坦化工藝，去除填充材料層的部分厚度，且停止于阻擋層。所述制作方法中對填充材料層進行的平坦化處理時，可以停止在阻擋層，阻擋層下的半導體基底不受平坦化工藝影響，使得填充材料層可以被充分處理，從而得到的背照式圖像傳感器的厚度均勻性較好，有助于提高背照式圖像傳感器的性能。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種背照式圖像傳感器及其制作方法。

背景技術

圖1為一種正照式圖像傳感器的結構示意圖。圖2為一種背照式圖像傳感器的結構示意圖。對比圖1和圖2所示可知，入射光從背照式圖像傳感器(BSI)的沒有布線層的背面傳輸到內部的受光面，避免了金屬線路和晶體管對入射光的阻礙，因此，背照式圖像傳感器相比正照式圖像傳感器具有更高的寬容度，更快的數據吞吐率，以及更佳的低光照成像能力，從而背照式圖像傳感器得到了廣泛應用。

隨著技術的發展，遠紅外成像的應用也越來越廣泛，例如安保監控，虹膜掃描儀，飛行時間(ToF)傳感器等。在背照式圖像傳感器的基礎上，如何增加入射光的散射，增加入射光的入射距離，是遠紅外背照式圖像傳感器研究的方向。圖3為一種背面添加了深溝槽隔離結構的背照式圖像傳感器的結構示意圖。如圖3所示，目前比較有效地方法是在背照式圖像傳感器的硅基底背面上增加深溝槽隔離結構10，可以大幅度的增加圖像傳感器的量子效率(QE)。圖4為一種背面添加了深溝槽隔離結構和淺溝槽隔離結構的背照式圖像傳感器的結構示意圖。如圖4所示，為了進一步增大入射光的散射，除了增加深溝槽隔離結構10，目前還會在深溝槽隔離結構 10間設計不同結構的淺溝槽隔離結構20。

但是，由于增加的淺溝槽隔離結構20的尺寸較大(開口寬度較寬)，因而深溝槽隔離結構10和淺溝槽隔離結構20的填充均勻性以及在填充工藝后對基底執行的平坦化工藝的均勻性均較差，從而背照式圖像傳感器背部的厚度均勻性較差，導致背照式圖像傳感器內像素的均勻性較差。

發明內容

本發明提供一種背照式圖像傳感器及其制作方法，以改善背照式圖像傳感器的厚度均勻性，有助于提高背照式圖像傳感器內像素的均勻性，可以提高背照式圖像傳感器的性能。

一方面，本發明提供一種背照式圖像傳感器的制作方法，包括：

提供半導體基底，所述半導體基底中形成有第一溝槽和第二溝槽，在垂直于所述半導體基底表面的平面上，所述第一溝槽的開口寬度大于所述第二溝槽；

在所述半導體基底上形成阻擋層，所述阻擋層覆蓋所述半導體基底的表面以及所述第一溝槽和所述第二溝槽的內表面；

在所述半導體基底上形成填充材料層，所述填充材料層覆蓋所述阻擋層，且所述填充材料層填滿所述第一溝槽和所述第二溝槽；以及

執行平坦化工藝，去除所述填充材料層的部分厚度，且停止于所述阻擋層，所述填充材料層的上表面與所述阻擋層的上表面齊平。

可選的，在所述半導體基底上形成所述填充材料層包括：

采用原子力沉積工藝在所述半導體基底上形成第一填充材料層，所述第一填充材料層覆蓋所述阻擋層，且所述第一填充材料層填滿所述第二溝槽，其中，形成第一填充材料層后，所述第一溝槽內形成有第三溝槽，在垂直于所述半導體基底表面的平面上，所述第三溝槽的深度小于所述第一溝槽的深度；以及

采用化學氣相沉積工藝在所述半導體基底上形成第二填充材料層，所述第二填充材料層覆蓋所述第一填充材料層，且所述第二填充材料層填滿所述第三溝槽。

可選的，在執行所述平坦化工藝后，所述制作方法還包括：