CN104637968A

CN104637968A - 采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法

Info

Publication number: CN104637968A
Application number: CN201510079987.5A
Authority: CN
Inventors: 赵立新; 杨瑞坤
Original assignee: Galaxycore Shanghai Ltd Corp
Current assignee: Galaxycore Shanghai Ltd Corp
Priority date: 2015-02-15
Filing date: 2015-02-15
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2035-02-15
Also published as: CN104637968B

Abstract

本发明提供一种采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法，该方法至少包括步骤：提供衬底；于所述衬底上形成隔离像素单元的隔离结构；采用选择性外延的方式形成覆盖隔离结构的外延单晶硅层；在所述外延单晶硅层中形成图像传感器的部分器件。本发明于形成图像传感器器件之前形成深沟槽隔离结构，该隔离结构的表面形状较好、缺陷较少，并且可以通过外延高温过程进行修复，进一步消除缺陷的影响，使得隔离结构的界面更加优良，由于深沟槽隔离结构在器件之前形成，工艺手段、环境的可选择性较广，无需考虑对器件的损害，用于形成器件的外延单晶硅层在隔离结构形成后生长，高温制程保证了不会有应力传导进硅器件区域，保证了图像传感器器件性能。

Description

采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，尤其涉及一种采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法。

背景技术

图像传感器可分为互补金属氧化物（CMOS）图像传感器和电荷耦合器件（CCD）图像传感器。CCD图像传感器的优点是对图像敏感度较高且噪声小，但是CCD图像传感器与其他器件的集成比较困难，而且CCD图像传感器的功耗较高。相比之下，CMOS图像传感器具有工艺简单、易与其他器件集成、体积小、重量轻、功耗小、成本低等优点。因此，随着技术发展，CMOS图像传感器越来越多地取代CCD图像传感器应用于各类电子产品中。目前CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置（例如胃镜）、车用摄像装置等。

现有的CMOS图像传感器的制作过程中于像素区的阵列排布的像素单元需要通过沟槽进行物理隔离、电学隔离，现有技术中往往采用先做图像传感器器件再制作深沟槽隔离结构的方法，但这种方法会引起深沟槽隔离结构的缺陷难以去除，若采用高温热氧化工艺去除，由于加热温度往往高于800摄氏度，会导致图像传感器器件的功能损害，影响图像传感器器件的质量。为了提高光电二级管的感光性(Sensitivity) 和电子饱和度（range），传统的方法是加深光电二级管的深度，并提供高能粒子注入的方式，会引入较大的注入缺陷，此外，CMOS图像传感器制作方式中也在寻求如何提高载流子的迁移效率、防止暗电流、提高信噪比的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法，以解决深沟槽隔离的缺陷难以去除，若采用高温热氧化工艺去除，由于加热温度往往高于800摄氏度，会导致图像传感器器件的功能损害，影响图像传感器器件质量的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法，至少包括步骤：提供衬底；于所述衬底上形成隔离像素单元的隔离结构；采用选择性外延的方式形成覆盖隔离结构的外延单晶硅层；在所述外延单晶硅层中形成图像传感器的部分器件。

优选地，形成隔离结构的步骤包括：在衬底上形成若干深沟槽，填充介质和导电材质至深沟槽中以形成隔离结构。

优选地，所述制作方法还包括：于远离所述外延单晶硅层的一侧减薄衬底并停止于隔离结构表面。

优选地，所述制作方法还包括：将隔离结构中的导电材质连接至预设电压。

优选地，所述衬底包括基底层和外延层，所述制作方法还包括：对基底层和隔离结构进行预掺杂，以便通过自掺杂使得隔离结构包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层。

优选地，形成隔离结构的步骤包括：在衬底上形成介质层，刻蚀介质层以形成若干凸起的隔离结构。

优选地，所述制作方法还包括：去除隔离结构中的介质层以形成深沟槽，填充介质和导电材质至深沟槽中，将隔离结构中的导电材质连接至预设电压。

优选地，所述制作方法还包括：对衬底和隔离结构进行预掺杂，以便通过自掺杂使得隔离结构包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层。

本发明还提供一种根据上述制作方法获得的图像传感器，其包括：衬底；位于所述衬底上的若干隔离结构，所述隔离结构隔离像素单元；覆盖隔离结构的外延单晶硅层；位于所述外延单晶硅层中的部分图像传感器器件。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优势：

本发明的技术方案中，于形成图像传感器器件之前形成深沟槽隔离结构，该隔离结构的表面形状较好、缺陷较少，并且可以通过外延高温过程进行修复，进一步消除缺陷的影响，使得隔离结构的界面更加优良，由于深沟槽隔离结构在器件之前形成，工艺手段、环境的可选择性较广，无需考虑对器件的损害，用于形成器件的外延单晶硅层在隔离结构形成后生长，高温制程保证了不会有应力传导进硅器件区域，保证了图像传感器器件性能。

附图说明

通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式，本发明所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

图1为本发明采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法的步骤流程图；

图2至图9为本发明第一实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法部分步骤对应的结构示意图；

图2至图13为本发明第二实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法部分步骤对应的结构示意图；

图14至图18、图19A、20A、21A、22A、23A、24A、25A、26A、27A、图28至图30为本发明第三实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法各步骤对应的结构示意图；

图14至图18、图19B、20B、21B、22B、23B、24B、25B、26B、图28至图30为本发明第四实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法部分步骤对应的结构示意图；

图14至图18、图19A、20A、21A、22A、23A、24A、25A、26A、27A、图31至图35为本发明第五实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法各步骤对应的结构示意图；

图14至图18、图19B、20B、21B、22B、23B、24B、25B、26B、图31至图35为本发明第六实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法部分步骤对应的结构示意图；

图36至图39为本发明第七、第八实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法部分步骤对应的结构示意图；

图40A、40B分别为本发明第九、第十实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法中一步骤的结构示意图。

具体实施方式

现有的图像传感器制作过程中，于图像传感器器件完成后再进行深沟槽隔离结构的制作，由于关键器件已经形成，在后续深沟槽隔离结构形成过程中需要温度、环境的多种因素考量，既要保证隔离结构表面的界面良好性又要防止损伤器件。由于在形成隔离结构过程中会带来表面缺陷，表面缺陷会导致载流子的依附，会增大噪声，修复该类缺陷一般又需要高温等多种特殊环境，会影响甚至损害图像传感器器件性能。

因此，本发明提出一种采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法，于形成图像传感器器件之前预先形成隔离结构，该隔离结构的表面形状较好、缺陷较少，并且可以通过外延高温过程进行修复，进一步消除缺陷的影响，使得隔离结构的界面更加优良。此外，形成深沟槽隔离结构在形成器件之前，工艺手段、环境的可选择性较广，无需考虑对器件的损害，用于形成器件的外延单晶硅层在隔离结构形成后生长，高温制程保证了不会有应力传导进硅器件区域，保证了图像传感器器件性能。

下面结合本发明的说明书附图及如下若干实施例对本发明进行具体阐述。

如图1所示，本发明的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法包括如下步骤：提供衬底；于所述衬底上形成隔离像素单元的隔离结构；采用选择性外延的方式形成覆盖隔离结构的外延单晶硅层；在所述外延单晶硅层中形成图像传感器的部分器件。

其中，在本发明的一个优选实施例中，形成隔离结构的步骤可以为：在衬底上形成若干深沟槽，填充介质和导电材质至深沟槽中以形成隔离结构。

在本发明的另一优选实施例中，形成隔离结构的步骤也可以为：在衬底上形成介质层，刻蚀介质层以形成若干凸起的隔离结构。

图2至图9为本发明第一实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法各步骤对应的结构示意图。

参见图2，首先提供衬底100，该衬底100为制作图像传感器器件的载体，采用外延晶圆、SOI晶圆均可。在本实施例中，采用具有基底层1002和外延层1001的衬底100，其中，基底层1002为P型，外延层1001为N型或P型；或者基底层1002为N型，外延层1001为P型或N型。衬底100具有靠近外延层1001的第一面A以及靠近基底层1002的第二面B。

参见图3、图4，于衬底100的第一面A依次形成氧化层106、氮化硅层107和光阻层（未示出），通过曝光、显影、刻蚀步骤在外延层1001中形成若干深沟槽108，深沟槽108的深度为：1微米~5微米(本实施例为：2.5微米)；关键尺寸为0.01微米~1微米(本实施例为0.1微米)，然后去除光阻层，并对衬底表面进行清洁。此外，还可采用热氧化、刻蚀、热过程修复深沟槽108，此时形成的深沟槽108的表面即为后续工艺中形成的隔离结构的表面，由于在形成图像传感器器件之前形成该隔离结构的表面，可对该表面进行修复，而无需考虑因环境、温度对器件的影响。

参见图5至图7，接下来形成介质层109以覆盖深沟槽108的底部和侧壁，于深沟槽108中填充导电材质层110直至填满深沟槽108，反刻蚀导电材质层110以使导电材质层110的上表面低于衬底100的第一面A，再次形成介质层109以覆盖导电材质层110，通过化学机械研磨或者刻蚀的方式依次去除位于深沟槽108之外的介质层109、氮化硅层107、氧化层106以暴露出衬底100的第一面A，并将位于深沟槽108之中的介质层109减薄至其上表面与衬底100的第一面A对齐，由此形成介质层109和导电材质层110填充在深沟槽108中并且介质层109完全包围导电材质层110的隔离结构（图7），该隔离结构用于隔离像素单元。其中，介质层109优选为氧化层，导电材质层110优选为多晶硅、金属或多晶硅和金属的组合，在本实施例中采用N型掺杂多晶硅材质。

优选地，还可以对基底层1002和隔离结构中的介质层109进行预掺杂，以便通过自掺杂使得隔离结构包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层，例如形成光电二极管116的部分区域，该光电二极管116的部分区域掺杂更加平均，并且于器件形成之前形成该区域，能将光电二极管116的部分区域掺杂的更深，工艺控制自由度非常大，掺杂形成的图形的掺杂浓度具有梯度的不规则分布。光电二极管的深度为：1微米至5微米之间，在本实施例中为2.8微米；浓度为：1e14CM³至5e17CM³，在本实施例中为1e16 CM³。

参见图8，对衬底100进行选择性外延工艺以形成覆盖隔离结构的外延单晶硅层111。具体地，从衬底100的第一面A向上延伸，对硅进行选择性外延，于最初时采用N型掺杂的外延，在结束时采用无掺杂的外延。此外，选择性外延步骤中，选择同一晶向方向进行外延，形成的外延单晶硅层111的晶格较好，在后续工艺步骤中掺杂的导电材质能较好的分布。选择性外延后对硅表面进行研磨及表面清洁。

参见图9，在外延单晶硅层111中形成图像传感器的部分器件（未示出），以及对应于隔离结构的若干浅沟槽隔离区域和/或掺杂隔离区域112，并在外延单晶硅层111上方依次形成金属互连层118、彩色滤光层（未示出）、微透镜层（未示出）等结构以完成前照式图像传感器的制作。

对于前照式图像传感器，可以直接从衬底100的第一面A通过硅穿孔将导电材质层110连接至预设电压，例如，导电材质层110接负压可耗尽深沟槽108内表面形成钉扎层，有效减少缺陷。图像传感器的像素阵列通常包括位于中心区域的有效像素单元和位于边缘区域的虚拟像素单元，优选通过虚拟像素单元的隔离结构中的导电材质层110连接至预设电压。

图2至图13为本发明第二实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法各步骤对应的结构示意图。

本实施例中，图2至图9所示的步骤与第一实施例完全相同。参见图10，金属互连层118形成之后，由衬底100的第一面A的方向上与支承晶圆400进行键合，对键合好的衬底100与支承晶圆400进行翻转，翻转后的结构如图11所示，然后由衬底100的第二面B（即远离外延单晶硅层111的一侧）进行减薄并停止于隔离结构表面（图12）。减薄的方式，可以通过化学机械研磨、物理机械研磨的方式进行，并结合刻蚀方式。参见图13，然后依次沉积隔离介质层、带电介质层、防反射层113覆盖于所述衬底100的第二面B，其中，隔离介质层可采用二氧化硅层起到隔离衬底100表面与上层的作用；带电介质层采用二氧化铪层和氧化钽层，由于该带电介质层带有负电荷，能使得衬底100的内表面耗尽形成钉扎层，能有效防止界面表面的缺陷；防反射层防止光线的串扰。随后，进一步形成金属栅格层114、彩色滤光层117、微透镜层115以完成背照式图像传感器的制作。

对于背照式图像传感器，可以通过金属栅格层114连通导电材质层110并从衬底100的第二面B连接至预设电压，例如，导电材质层110接负压可耗尽深沟槽108内表面形成钉扎层，有效减少缺陷。图像传感器的像素阵列通常包括位于中心区域的有效像素单元和位于边缘区域的虚拟像素单元，优选通过虚拟像素单元的隔离结构中的导电材质层110连接至预设电压。

图14至图18、图19A、20A、21A、22A、23A、24A、25A、26A、27A、图28至图30为本发明第三实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法各步骤对应的结构示意图。

参见图14，首先提供衬底100，该衬底100为制作图像传感器器件的载体，采用外延晶圆、SOI晶圆均可。在本实施例中，采用具有基底层1002和外延层1001的衬底100，其中，基底层1002为P型，外延层1001为N型或P型；或者基底层1002为N型，外延层1001为P型或N型。衬底100具有靠近外延层1001的第一面A以及靠近基底层1002的第二面B。

参见图15，于衬底100第一面A形成介质层200，由于在后续过程中需采用选择性外延的方式处理，介质层200起到了外延隔离层的作用，通过化学气相沉积、物理气相沉积等薄膜工艺形成该介质层200，该介质层200可采用二氧化硅,氮化硅或者氧化铝；该介质层的厚度为：1微米至5微米之间，在本实施例中为2.5微米。

参见图16至图18，于介质层200的表面铺设刻蚀阻挡层300，刻蚀阻挡层300可采用硬掩膜或光阻层，可使用氮化硅层、二氧化硅层；刻蚀阻挡层300的厚度为: 0.05微米至2微米之间，在本实施例中为0.2微米;若刻蚀阻挡层300为硬掩膜则于其表面再铺设一层另一光阻层301，通过曝光、显影、刻蚀图形化介质层200并停止于衬底的第一面A上，此时形成若干隔离结构101，该隔离结构101凸出于周边区域的衬底100的第一面A。图19A中，去除光阻层301，并对衬底表面进行清洁。此外，还可采用热氧化、刻蚀、热过程修复隔离结构101的表面，由于在形成图像传感器器件之前形成该结构的表面，可对该表面进行修复，而无需考虑因环境、温度对器件影响。

参见图20A，对衬底100进行选择性外延工艺以形成覆盖隔离结构101的外延单晶硅层105。从衬底100的第一面A向上延伸，对硅进行选择性外延，于最初时采用N型掺杂的外延，在结束时采用无掺杂的外延，选择性外延步骤中，选择同一晶向方向进行外延，形成的外延单晶硅层105的晶格较好，在后续工艺步骤中掺杂的导电材质能较好的分布，并可以根据需求掺杂阱区域，选择性外延衬底100之前，对衬底100和介质层200进行预掺杂，以便通过自掺杂使得选择性外延衬底100后，隔离结构101包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层，例如：形成光电二极管102的部分区域，该光电二极管102的部分区域掺杂更加平均，并且于器件形成之前形成该区域，能将光电二极管102的部分区域掺杂的更深,工艺控制自由度非常大，掺杂形成的图形的掺杂浓度具有梯度的不规则分布；光电二极管102的部分区域选择性外延最终覆盖隔离结构101，光电二极管的深度为：1微米至5微米之间，在本实施例中为2.8微米；浓度为：1e14CM³至5e17 CM³在本实施例中为采用1e16 CM³。现有的做法中光电二极管的做法：高能离子注入N型或P型掺杂，并利用高温退火工艺做掺杂离子激活，缺陷修复处理。此外，选择性外延能保护该隔离结构101，避免在后续的工艺步骤中对隔离结构101表面的损害。图21A中，对选择性外延后的硅表面进行研磨及表面清洁。

图22A中，在外延单晶硅层105中形成图像传感器的部分器件（未示出），以及对应于隔离结构101的若干浅沟槽隔离区域103，并且形成金属互连层。

请同时参考图23A、24A、25A、26A、27A，由衬底100的第一面A的方向上与支承晶圆400进行键合，对键合好的衬底100与支承晶圆400进行翻转，由衬底100的第二面B（即远离外延单晶硅层105的一侧）进行减薄，减薄的方式，可以通过化学机械研磨、物理机械研磨的方式进行，并结合刻蚀方式，最终减薄至暴露出隔离结构101的表面。采用刻蚀的方式（例如湿法刻蚀的方式）去除隔离结构101的介质层200的材质，进一步去除刻蚀阻挡层300，于是在外延单晶硅层105中形成若干开口结构，该开口结构即为深沟槽101B，深沟槽的深度为：1微米~5微米(本实施例为：2.5微米)；关键尺寸为0.01微米~1微米(本实施例为0.1微米)，由于该介质层200的材质与周边选择性外延的硅的材质不相同，仍然保持开口界面的良好性。在本实施例中，可选择的浅沟槽隔离区域103可以与深沟槽101B连接导通。

请继续参考图28至图30依次沉积第一介质层500、带电介质层600、防反射层700覆盖于所述衬底100表面，并填充所述深沟槽101B；第一介质层500可采用二氧化硅层起到隔离衬底100表面与上层的作用，带电介质层600采用二氧化铪层和氧化钽层，由于该带电介质层600带有负电荷，能使得衬底100的内表面耗尽形成钉扎层，能有效防止界面表面的缺陷；防反射层防止光线的串扰。进一步形成金属栅格层800；形成彩色滤光层900、微透镜层1000，完成背照式图像传感器的制作。

图14至图18、图19B、20B、21B、22B、23B、24B、25B、26B、图28至图30为本发明第四实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法部分步骤对应的结构示意图。

本实施例中，图14至图18所示的步骤与第三实施例完全相同。图19B中，去除光阻层301之后，进一步去除刻蚀阻挡层300；后续的工艺步骤与第三实施例相同，在整个过程中仅未包含有刻蚀阻挡层300。

参见图20B，对衬底100进行选择性外延工艺以形成覆盖隔离结构101的外延单晶硅层105。从衬底100的第一面A向上延伸，对硅进行选择性外延，于最初时采用N型掺杂的外延，在结束时采用无掺杂的外延；选择性外延步骤中，选择同一晶向方向进行外延，形成的外延单晶硅层105的晶格较好，在后续工艺步骤中掺杂的导电材质能较好的分布，并可以根据需求掺杂阱区域，选择性外延衬底100之前，对衬底100和介质层200进行预掺杂，以便通过自掺杂使得选择性外延衬底100后，隔离墙101包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层，例如：形成光电二极管102的部分区域，该光电二极管102的部分区域掺杂更加平均，并且于器件形成之前形成该区域，能将光电二极管102的部分区域掺杂的更深,工艺控制自由度非常大，掺杂形成的图形的掺杂浓度具有梯度的不规则分布；光电二极管102的部分区域选择性外延最终覆盖隔离结构101，光电二极管的深度为：1微米至5微米之间，在本实施例中为2.8微米；浓度为：1e14CM³至5e17 CM³在本实施例中为采用1e16 CM³。现有的做法中光电二极管的做法：高能离子注入N型或P型掺杂，并利用高温退火工艺做掺杂离子激活，缺陷修复处理。此外，选择性外延能保护该隔离结构101，避免在后续的工艺步骤中对隔离结构101表面的损害。图21B中，对选择性外延后的硅表面进行研磨及表面清洁。

图22B中，在外延单晶硅层105中形成图像传感器的部分器件（未示出），以及对应于隔离结构101的若干浅沟槽隔离区域103，并且形成金属互连层。

请同时参考图23B、24B、25B、26B，由衬底100的第一面A的方向上与支承晶圆400进行键合，对键合好的衬底100与支承晶圆400进行翻转，由衬底100的第二面B（即远离外延单晶硅层105的一侧）进行减薄，减薄的方式，可以通过化学机械研磨、物理机械研磨的方式进行，并结合刻蚀方式，最终减薄至暴露出隔离结构101的表面。采用刻蚀的方式（例如湿法刻蚀的方式）去除隔离结构101的介质层200的材质，于是在外延单晶硅层105中形成若干开口结构，该开口结构即为深沟槽101B，深沟槽的深度为：1微米~5微米(本实施例为：2.5微米)；关键尺寸为0.01微米~1微米(本实施例为0.1微米)，由于该介质层200的材质与周边选择性外延的硅的材质不相同，仍然保持开口界面的良好性。本实施例中的浅沟槽隔离区域103未与深沟槽101B连接导通。

图14至图18、图19A、20A、21A、22A、23A、24A、25A、26A、27A、图31至图35为本发明第五实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法各步骤对应的结构示意图。

本实施例中，图14至图18、图19A、20A、21A、22A、23A、24A、25A、26A、27A所示的步骤与第三实施例完全相同。

请继续参考图31中沉积第二介质层（未标明）覆盖于衬底100表面，第二介质层也覆盖深沟槽101B，沉积导电材质层1100于第二介质层上，导电材质层1100的材质为：多晶硅、金属或多晶硅和金属的组合，在本实施例中采用N型掺杂多晶硅材质；导电材质层1100填充深沟槽101B，研磨导电材质层1100暴露出衬底100的表面。

请参考图32、图33，依次沉积第三介质层（未标明）、带电介质层600、防反射层700覆盖于所述衬底100表面，并填充所述深沟槽101B；在一实施例中在沉积第三介质层、带电介质层600、防反射层700覆盖于所述衬底100表面之后，蚀刻若干深沟槽101B对应的上层区域并暴露出导电材质层1100。

请参考图34、35，进一步铺设形成金属栅格层800；形成彩色滤光层900、微透镜层1000，完成背照式图像传感器的制作。导电材质层1100可提供特定电压，在像素区域的部分导电材质层1100接负压可耗尽深沟槽101B内表面形成钉扎层，有效的减少缺陷，外围区域的部分导电材质层1100可接地GND，起到隔离的作用；带电介质层600采用二氧化铪层和氧化钽层，由于该带电介质层600带有负电荷，能使得衬底100的内表面耗尽形成钉扎层，能有效防止界面表面的缺陷；防反射层防止光线的串扰。在本实施例中，可选择的浅沟槽隔离区域103可以与深沟槽101B连接导通。

图14至图18、图19B、20B、21B、22B、23B、24B、25B、26B、图31至图35为本发明第六实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法部分步骤对应的结构示意图。

本实施例中，图14至图18、图19B、20B、21B、22B、23B、24B、25B、26B所示的步骤与第四实施例完全相同。

请参考图34、35，进一步铺设形成金属栅格层800；形成彩色滤光层900、微透镜层1000，完成背照式图像传感器的制作。导电材质层1100可提供特定电压，在像素区域的部分导电材质层500B接负压可耗尽深沟槽101B内表面形成钉扎层，有效的减少缺陷，外围区域的部分导电材质层1100可接地GND，起到隔离的作用；带电介质层600采用二氧化铪层或氧化钽层，由于该带电介质层600带有负电荷，能使得衬底100的内表面耗尽形成钉扎层，能有效防止界面表面的缺陷；防反射层防止光线的串扰。

图36至图39为本发明第七、第八实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法部分步骤对应的结构示意图。

前道的工艺步骤中可采用第三实施例或第四实施例的方式先形成深沟槽101B；请继续参考图36至图39依次于深沟槽101B及周边区域的表面沉积第一介质层500、带电介质层600、防反射层700，此时沉积了第一介质层500、带电介质层600、防反射层700之后，深沟槽101B仍然凹陷于周围表面，未填充满所述深沟槽101B；第一介质层500可采用二氧化硅层起到隔离衬底100表面与上层的作用，带电介质层600采用二氧化铪层和氧化钽层，由于该带电介质层600带有负电荷，能使得衬底100的内表面耗尽形成钉扎层，能有效防止界面表面的缺陷；防反射层防止光线的串扰。进一步形成金属栅格层800，金属栅格层800填充于深沟槽101B内并凸出于周围的表面，金属栅格层800可接控制电压；进一步形成彩色滤光层900、微透镜层1000，完成背照式图像传感器的制作。

图40A、图40B分别为本发明第九、第十实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法中一步骤的结构示意图。在图40A所示的第九实施例中，于图21A的步骤或图21B的步骤之后形成浅沟槽隔离区域103,于浅沟槽隔离区域103的外围掺杂形成包裹其的掺杂隔离区域104，在本实施例中采用P型掺杂。在图40B所示的第十实施例中，可选择的不形成浅沟槽隔离区域103，直接于应该形成浅沟槽隔离区域103的对应区域掺杂形成掺杂隔离区域104，在本实施例中采用P型掺杂。

本发明中，于形成图像传感器器件之前形成深沟槽隔离结构，该隔离结构的表面形状较好、缺陷较少，并且可以通过外延高温过程进行修复，进一步消除缺陷的影响，使得隔离结构的界面更加优良，由于深沟槽隔离结构在器件之前形成，工艺手段、环境的可选择性较广，无需考虑对器件的损害，用于形成器件的外延单晶硅层在隔离结构形成后生长，高温制程保证了不会有应力传导进硅器件区域，保证了图像传感器器件性能。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法,其特征在于,至少包括步骤:

提供衬底;

于所述衬底上形成隔离像素单元的隔离结构；

采用选择性外延的方式形成覆盖隔离结构的外延单晶硅层；

在所述外延单晶硅层中形成图像传感器的部分器件。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成隔离结构的步骤包括：在衬底上形成若干深沟槽，填充介质和导电材质至深沟槽中以形成隔离结构。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，还包括：于远离所述外延单晶硅层的一侧减薄衬底并停止于隔离结构表面。

4.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，还包括：将隔离结构中的导电材质连接至预设电压。

5.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述衬底包括基底层和外延层，所述制作方法还包括：对基底层和隔离结构进行预掺杂，以便通过自掺杂使得隔离结构包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层。

6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成隔离结构的步骤包括：在衬底上形成介质层，刻蚀介质层以形成若干凸起的隔离结构。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，还包括：于远离所述外延单晶硅层的一侧减薄衬底并停止于隔离结构表面。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，还包括：去除隔离结构中的介质层以形成深沟槽，填充介质和导电材质至深沟槽中，将隔离结构中的导电材质连接至预设电压。

9.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，还包括：对衬底和隔离结构进行预掺杂，以便通过自掺杂使得隔离结构包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的制作方法获得的图像传感器，其特征在于，包括：

衬底；

位于所述衬底上的若干隔离结构，所述隔离结构隔离像素单元；

覆盖隔离结构的外延单晶硅层；

位于所述外延单晶硅层中的部分图像传感器器件。