CN116130495A - 一种背照式图像传感器及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种背照式图像传感器形成方法，包括：在图像传感器正面金属互联形成之后，于半导体衬底背面形成第一深沟槽；通过至少一次低温外延工艺于所述第一深沟槽中形成所述背照式图像传感器像素单元之间的隔离区域。本发明还提供一种背照式图像传感器，采用前述的方法形成。本发明通过采用低温外延的工艺，避免了传统高温工艺对图像传感器隔离工艺的影响，改善了图像传感器的性能，减少了串扰。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种背照式图像传感器及其形成方法。
背景技术
在图像传感器领域，背照式图像传感器由于其优越的性能获得了广泛的应用。现有技术中，一方面，为了降低暗电流和白点的产生，一般采用氧化铪层作为入光面的钉扎层，以其中的负电荷在表面感应出正电荷，实现钉扎的作用，但是以此作为钉扎层的效果并不理想。为此，在背照式图像传感器的形成过程中，提出采用硼离子注入，并采取激光活化形成钉扎层，但是此种方式很容易产生条纹状的特殊缺陷。
另一方面，为了降低电学串扰，需要形成深沟槽隔离结构，为了降低光学串扰，需要在彩色滤光层之间形成金属格栅结构；深沟槽隔离结构和金属格栅结构是分开形成的，无疑增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背照式图像传感器形成方法，包括：
在图像传感器正面金属互联形成之后，于半导体衬底背面形成第一深沟槽；
通过至少一次低温外延工艺于所述第一深沟槽中形成所述背照式图像传感器像素单元之间的隔离区域。
进一步地，所述通过至少一次低温外延工艺于所述第一深沟槽中形成所述背照式图像传感器像素单元之间的隔离区域包括：
通过至少一次低温外延工艺，在所述第一深沟槽表面形成第一外延层，作为第一深沟槽表面的钉扎层，所述第一外延层与所述半导体衬底的离子掺杂类型相同；
填充多晶半导体和/或钨，形成所述隔离区域。
进一步地，在所述形成第一外延层之后，还包括：
于所述第一外延层表面填充氧化物，形成介质层；
于所述介质层表面填充所述多晶半导体和/或钨，形成隔离层；
按照预设的光刻图形，刻蚀所述隔离层至所述介质层表面，形成所述隔离区域，并形成栅格结构，所述格栅结构，用于图像传感器像素单元之间的电学隔离。
进一步地，所述低温外延工艺的工作温度不超过500℃。
进一步地，所述形成栅格结构之后，于所述栅格结构之间设置彩色滤光片和微透镜结构，所述格栅结构，用于图像传感器像素单元之间的光学隔离。
进一步地，所述于半导体衬底背面形成第一深沟槽之前，还包括：
提供半导体衬底；
按照预设的光刻图形，通过离子注入工艺在所述半导体衬底内，形成掺杂隔离结构；
于所述半导体衬底背面对所述掺杂隔离结构进行刻蚀，形成所述第一深沟槽。
进一步地，在所述形成第一深沟槽之前，还包括：
于所述半导体衬底正面形成器件层，用于设置栅极器件。
进一步地，所述低温外延工艺采用掺杂浓度不低于1018/cm3的半导体材料。
本发明还提供了一种背照式图像传感器，其特征在于，采用如前述的方法形成。
本发明通过上述方案，一方面，采用低温外延的工艺，形成图像传感器的钉扎层，避免了传统高温工艺对图像传感器金属互联结构的影响，改善了图像传感器的性能，降低暗电流和白点的产生；另一方面，格栅结构，同时用于图像传感器像素单元之间的电学隔离以及光学隔离，在减少串扰的同时，降低生产成本。
附图说明
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明一种背照式图像传感器的结构示意图。
在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。
具体实施方式
本发明中提供一种背照式图像传感器形成方法，具体地，本发明在图像传感器正面金属互联形成之后，如图1所示，于半导体衬底100背面形成第一深沟槽110；之后，通过至少一次低温外延工艺于所述第一深沟槽110中形成所述背照式图像传感器像素单元之间的隔离区域。
具体地，在可选的实施方式中，可以通过至少一次低温外延工艺，在所述第一深沟槽110表面形成第一外延层111，优选地，所述低温外延工艺的工作温度不超过500℃，从而不会对金属互联结构产生影响。其中，所述第一外延层111与所述半导体衬底100的离子掺杂类型相同，例如可以均为P型掺杂；之后，在第一外延层111中填充多晶半导体和/或钨，形成所述隔离区域。
优选地，在可选的实施方式中，所述于半导体衬底100背面形成第一深沟槽110之前，还包括：提供半导体衬底100；按照预设的光刻图形，通过离子注入工艺在所述半导体衬底100内形成掺杂隔离结构；并于所述半导体衬底100背面对所述掺杂隔离结构进行刻蚀，形成所述第一深沟槽110。
进一步地，在可选地实施方式中，形成第一外延层111之后，还包括步骤：于所述第一外延层111表面填充氧化物，形成介质层112；之后，于所述介质层112表面填充所述多晶半导体和/或钨，形成隔离层113。
隔离层113形成之后，按照预设的光刻图形，刻蚀所述隔离层113至所述介质层112表面，从而形成所述隔离区域，并进一步形成栅格结构；所述格栅结构用于图像传感器像素单元之间的光学隔离。
优选地，所述形成栅格结构之后，于所述栅格结构之间设置彩色滤光片和微透镜结构。所述格栅结构用于图像传感器像素单元之间的光学隔离。
进一步地，在可选的实施方式中，形成第一深沟槽110之前，还包括：于所述半导体衬底100正面形成器件层，用于设置栅极器件。
进一步地，所述低温外延工艺采用掺杂浓度不低于1018/cm3的半导体材料。
在此基础上，本发明基于前述的形成方法，可以形成一种背照式图像传感器。该背照式图像传感器采用低温外延的工艺，避免了传统高温工艺对图像传感器隔离工艺的影响，改善了图像传感器的性能，减少了串扰。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (9)
1.一种背照式图像传感器形成方法，其特征在于，包括：
在图像传感器正面金属互联形成之后，于半导体衬底背面形成第一深沟槽；
通过至少一次低温外延工艺于所述第一深沟槽中形成所述背照式图像传感器像素单元之间的隔离区域。
2.如权利要求1所述的背照式图像传感器形成方法，其特征在于，所述通过至少一次低温外延工艺于所述第一深沟槽中形成所述背照式图像传感器像素单元之间的隔离区域包括：
通过至少一次低温外延工艺，在所述第一深沟槽表面形成第一外延层，所述第一外延层与所述半导体衬底的离子掺杂类型相同；
填充多晶半导体和/或钨，形成所述隔离区域。
3.如权利要求2所述的背照式图像传感器形成方法，其特征在于，在所述形成第一外延层之后，还包括：
于所述第一外延层表面填充氧化物，形成介质层；
于所述介质层表面填充所述多晶半导体和/或钨，形成隔离层；
按照预设的光刻图形，刻蚀所述隔离层至所述介质层表面，形成所述隔离区域，并形成栅格结构。
4.如权利要求1所述的背照式图像传感器形成方法，其特征在于，所述低温外延工艺的工作温度不超过500℃。
5.如权利要求3所述的背照式图像传感器形成方法，其特征在于，所述形成栅格结构之后，于所述栅格结构之间设置彩色滤光片和微透镜结构。
6.如权利要求1所述的背照式图像传感器形成方法，其特征在于，所述于半导体衬底背面形成第一深沟槽之前，还包括：
提供半导体衬底；
按照预设的光刻图形，通过离子注入工艺在所述半导体衬底内，形成掺杂隔离结构；
于所述半导体衬底背面对所述掺杂隔离结构进行刻蚀，形成所述第一深沟槽。
7.如权利要求6所述的背照式图像传感器形成方法，其特征在于，在所述形成第一深沟槽之前，还包括：
于所述半导体衬底正面形成器件层，用于设置栅极器件。
8.如权利要求1所述的背照式图像传感器形成方法，其特征在于，所述低温外延工艺采用掺杂浓度不低于1018/cm3的半导体材料。
9.一种背照式图像传感器，其特征在于，采用如权利要求1~8所述的方法形成。
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