CN117423714B - 半导体结构的制备方法及半导体结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种图像传感器的制备方法及图像传感器，包括：提供衬底，衬底中形成有多个浅沟槽隔离结构；于衬底内形成第一阻挡层；其中，第一阻挡层与浅沟槽隔离结构的底部接触；去除远离位于第一阻挡层远离浅沟槽隔离结构一侧的衬底，以露出第一阻挡层的第一表面；于第一阻挡层的第一表面上形成功能叠层，功能叠层包括多层功能层，各功能层的材料不同；于功能叠层上形成第二阻挡层；于功能叠层和第二阻挡层内形成多个间隔排布的深沟槽隔离结构，深沟槽隔离结构与浅沟槽隔离结构对应设置，能够避免不同功能叠层之间、以及功能叠层和其他结构之间出现串扰。
Description
技术领域
本申请涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种图像传感器的制备方法及图像传感器。
背景技术
随着半导体工艺的发展，对图像传感器（CMOS image sensor，CIS）的感光性能也提出了更高的要求。
但在传统的背照式（Backside Illumination，BSI）制程工艺中，由于在前段制程中通过高能量的离子植入方式形成功能区域，会对晶圆造成损伤，导致有光照入时，相邻的功能区域以及功能区域与其他结构之间存在串扰。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术中，图像传感器的功能区和其他结构之间存在串扰的问题，提供一种图像传感器及其制备方法。
为了实现上述目的，一方面，本申请提供了一种图像传感器的制备方法，包括：
提供衬底，所述衬底中形成有多个浅沟槽隔离结构；
于所述衬底内形成第一阻挡层；其中，所述第一阻挡层与所述浅沟槽隔离结构的底部接触；
去除位于所述第一阻挡层远离所述浅沟槽隔离结构一侧的所述衬底，以露出所述第一阻挡层的第一表面；
于所述第一阻挡层的第一表面上形成功能叠层，所述功能叠层包括多层功能层，各所述功能层的材料不同；
于所述功能叠层上形成第二阻挡层；
于所述功能叠层和所述第二阻挡层内形成多个间隔排布的深沟槽隔离结构，所述深沟槽隔离结构与所述浅沟槽隔离结构对应设置。
在其中一个实施例中，于所述第一阻挡层的第一表面上形成功能叠层，包括：
于所述第一阻挡层的第一表面沉积第一材料形成第一功能层；
于所述第一功能层上沉积第二材料形成第二功能层；
于所述第二功能层上沉积第三材料形成第三功能层，以形成所述功能叠层；其中，所述第一材料、所述第二材料和所述第三材料不同，且分别包括第VA族元素的一种。
在其中一个实施例中，所述第一材料包括磷化硅，所述第二材料包括砷化硅，所述第三材料包括锑化硅。
在其中一个实施例中，所述于所述功能叠层和所述第二阻挡层内形成多个间隔排布的深沟槽隔离结构，包括：
于所述功能叠层和所述第二阻挡层内形成多个第一沟槽，所述多个第一沟槽间隔排布；
于所述第一沟槽内沉积硼化硅形成初始沟槽结构；
对所述初始沟槽结构进行热处理，使得所述硼化硅中硼元素和硅元素分离，以在所述第一沟槽的槽壁形成第一隔离层，以及在所述第一沟槽的中间区域形成第二隔离层，其中，所述第二隔离层的厚度高于所述第一隔离层的厚度。
在其中一个实施例中，所述第一隔离层为硼层，所述第二隔离层为二氧化硅层，其中，所述硼层围绕所述二氧化硅层设置。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
于所述第二阻挡层表面形成多个间隔设置的隔离栅极，所述隔离栅极与所述深沟槽隔离结构对应设置；其中，所述隔离栅极包括多个层叠设置的金属层；
于相邻两个所述隔离栅极之间形成滤光片，所述滤光片与所述功能叠层对应设置。
在其中一个实施例中，所述于所述第二阻挡层表面形成多个间隔设置的隔离栅极，包括：
于所述第二阻挡层上形成氧化钽层；
于所述氧化钽层上形成铝层；
于所述铝层上形成氮化钛层；
对所述氧化钽层、所述铝层和所述氮化钛层内进行刻蚀，形成多个间隔设置的隔离栅极。
在其中一个实施例中，所述于所述衬底内形成第一阻挡层，包括：
于所述衬底的表面朝所述浅沟槽隔离结构底部所在方向的衬底注入硼元素，以形成所述第一阻挡层。
上述图像传感器的制备方法，包括提供衬底，于所述衬底内形成第一阻挡层，去除位于所述第一阻挡层远离所述浅沟槽隔离结构一侧的所述衬底，以露出所述第一阻挡层的第一表面，于第一阻挡层的第一表面形成功能叠层，于功能叠层上形成第二阻挡层，并于功能叠层和第二阻挡层内形成多个间隔排布的深沟槽隔离结构，相较于传统工艺中在前段制程中通过离子注入工艺向浅沟槽隔离结构底部进行高能离子注入的方式形成功能层，本申请在去除第一阻挡层第一表面的衬底之后，通过沉积工艺于第一阻挡层的第一表面形成功能叠层，再对功能叠层进行刻蚀形成深沟槽隔离结构，这样能够避免对功能叠层周围的深沟槽隔离结构和第一阻挡层造成损伤，从而可避免在相邻的功能叠层之间出现串扰；同时，硼元素与功能叠层底部边缘的VA族元素结合形成第一阻挡层，可将功能叠层、深沟槽隔离结构等结构和衬底隔离，避免在功能叠层和其他结构层之间产生串扰，以提高由该图像传感器的制备方法制备的图像传感器的图像质量。
第二方面，本申请还提供了一种图像传感器，包括：
衬底，所述衬底中形成有多个浅沟槽隔离结构；
第一阻挡层，所述第一阻挡层与所述浅沟槽隔离结构的底部接触；
功能叠层，位于所述第一阻挡层第一表面，所述功能叠层包括多层功能层，各所述功能层的材料不同；
第二阻挡层，位于所述功能叠层远离所述第一阻挡层方向的表面；
多个深沟槽隔离结构，位于所述功能叠层和所述第二阻挡层内，所述深沟槽隔离结构间隔排布，且与所述浅沟槽隔离结构对应设置。
在其中一个实施例中，所述深沟槽隔离结构包括第一隔离层和第二隔离层，所述第二隔离层位于所述深沟槽隔离结构的中间区域，所述第一隔离层围绕所述第二隔离层设置，其中，所述第一隔离层为硼层，所述第二隔离层为二氧化硅层。
上述图像传感器，包括衬底、第一阻挡层、功能叠层、第二阻挡层和多个深沟槽隔离结构。其中，衬底中形成有多个浅沟槽隔离结构，第一阻挡层与浅沟槽隔离结构的底部接触，功能叠层位于第一阻挡层的第一表面，第二阻挡层位于功能叠层远离第一阻挡层一侧的表面。其中，第一阻挡层可以隔离功能叠层、深沟槽隔离结构等结构与衬底，避免衬底与功能叠层、深沟槽隔离结构之间出现串扰；深沟槽隔离结构包括第一隔离层和第二隔离层，第一隔离层为硼层，硼和功能叠层边缘的VA族元素结合形成的第一隔离层相较于传统的二氧化硅层具有更好的致密性，其可以隔离不同的功能叠层，避免相邻的功能叠层之间出现串扰。
本申请意想不到的技术效果是：相较于传统工艺中在前段制程中通过离子注入工艺向浅沟槽隔离结构底部进行高能离子注入的方式形成功能层，本申请在去除第一阻挡层第一表面的衬底之后，通过沉积工艺于第一阻挡层的第一表面形成功能叠层，再对功能叠层进行刻蚀形成深沟槽隔离结构，这样能够避免对功能叠层周围的深沟槽隔离结构和第一阻挡层造成损伤，从而可避免在相邻的功能叠层之间出现串扰；同时，硼元素与功能叠层底部边缘的VA族元素结合形成第一阻挡层，可将功能叠层、深沟槽隔离结构等结构和衬底隔离，避免在功能叠层和其他结构层之间产生串扰，以提高图像传感器的图像质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例中提供的图像传感器的制备方法的流程图；
图2为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S20所得结构的截面示意图；
图3为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S30所得结构的截面示意图；
图4为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S40所得结构的截面示意图；
图5为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S60所得结构的截面示意图；
图6为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S40的流程图；
图7为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S410~S430所得结构的截面示意图；
图8为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S60的流程图；
图9为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S610所得结构的截面示意图；
图10为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S630所得结构的截面示意图；
图11为一实施例中提供的图像传感器的制备方法的流程图；
图12为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S70所得结构的截面示意图；
图13为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S80所得结构的截面示意图；
图14为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S70的流程图；
图15为一实施例中提供的图像传感器的制备方法中步骤S710~S730所得结构的截面示意图；
图16为一实施例中提供的图像传感器的截面示意图。
附图标记说明：
1-衬底，2-浅沟槽隔离结构，3-第一阻挡层，4-功能叠层，41-第一功能层，42-第二功能层，43-第三功能层，5-第二阻挡层，6-深沟槽隔离结构，61-第一隔离层，62-第二隔离层，7-第一沟槽，8-隔离栅极，81-氧化钽层，82-铝层，83-氮化钛层，9-滤光片。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分；举例来说，可以将第一掺杂类型成为第二掺杂类型，且类似地，可以将第二掺杂类型成为第一掺杂类型；第一掺杂类型与第二掺杂类型为不同的掺杂类型，譬如，第一掺杂类型可以为P型且第二掺杂类型可以为N型，或第一掺杂类型可以为N型且第二掺杂类型可以为P型。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
在传统的背照式图像传感器中，常用的形成功能叠层的方法是在前段工艺制程中进行高能离子注入形成功能区，但高能离子注入会对功能区周围的区域造成损伤，使得当有光照入时，电子可能会通过损伤区域流至附近的功能区，产生串扰现象，降低图像质量。
基于此，有必要针对上述问题提供一种半导体的制备方法及图像传感器。
请参阅图1，本申请提供一种图像传感器的制备方法，包括步骤S10-步骤S60。
步骤S10，提供衬底。
请参考图2，衬底1的材料可以为本领域公知的任意合适的衬底材料，例如可以为以下所提到的材料中的至少一种：硅(Si)、锗(Ge)、红磷、锗硅(SiGe)、碳化硅(SiC)、碳锗硅(SiGeC)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)，或者还可以为双面抛光硅片(Double Side PolishedWafers，DSP)，也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等，本实施例在此不作限制。衬底1中形成有多个浅沟槽隔离结构2。多个浅沟槽隔离结构2间隔排布，浅沟槽隔离结构2的深度小于衬底1的厚度。
步骤S20，于衬底内形成第一阻挡层。
请继续参考图2，第一阻挡层3与浅沟槽隔离结构2的底部接触。可通过离子注入工艺于浅沟槽隔离结构2下方形成第一阻挡层3。浅沟槽隔离结构2下方沿OY正方向。若衬底1材料为硅，第一阻挡层3的材料可以为氧化硅、碳氧化硅等。示例性地，第一阻挡层3的厚度可为4~8nm。
在实际应用中，沿OY反方向一侧的表面为衬底的正面，沿OY正方向的一侧的表面为衬底的反面。
步骤S30，去除位于第一阻挡层远离浅沟槽隔离结构一侧的衬底，以露出第一阻挡层的第一表面。
请参考图3，第一阻挡层3远离浅沟槽隔离结构2一侧的衬底，即第一阻挡层3沿OY方向一侧的衬底。可采用抛光工艺去除第一阻挡层3上沿OY方向一侧的衬底，并可采用机械化研磨工艺做平坦化处理，以外露出第一阻挡层3，形成的结构如图3所示。第一阻挡层3裸露出的表面即第一阻挡层3的第一表面。
步骤S40，于第一阻挡层的第一表面上形成功能叠层。
请参考图4，可采用沉积工艺于第一阻挡层3的第一表面上依次沉积包含第VA族元素的材料形成功能叠层4。功能叠层4包括多层功能层，各功能层的材料不同。各功能层的材料包括第VA族元素，包括但不限于氮、磷、砷、锑、铋中一种。
步骤S50，于功能叠层上形成第二阻挡层。
请继续参考图4，形成功能叠层4之后，可采用沉积工艺于功能叠层4上方，即远离第一阻挡层3的一侧，形成第二阻挡层5。第二阻挡层5可包括氧化硅层或碳氧化硅层。
步骤S60，于功能叠层和第二阻挡层内形成多个间隔排布的深沟槽隔离结构。
请参考图5，可采用光刻、刻蚀、沉积、热处理等工艺于功能叠层4和第二阻挡层5内形成深沟槽隔离结构6。深沟槽隔离结构6数量为多个，间隔排布，并与浅沟槽隔离结构2对应设置。示例性地，深沟槽隔离结构6的宽度可以为30nm~60nm。
在本申请实施例中，相较于传统工艺中在前段制程中通过高能离子注入形成功能叠层的方式，本申请通过提供衬底1，于衬底1内形成第一阻挡层3，去除位于第一阻挡层3远离浅沟槽隔离结构2一侧的衬底，以外露出第一阻挡层3的第一表面，并于第一阻挡层3的第一表面沉积感光材料形成功能叠层4，于功能叠层5上形成第二阻挡层5，并于功能叠层4和第二阻挡层5内形成多个间隔排布的深沟槽隔离结构6，相较于传统工艺中在前段制程中通过离子注入工艺向浅沟槽隔离结构底部进行高能离子注入形成功能层的方式，本申请在去除第一阻挡层3第一表面的衬底之后，通过沉积工艺于第一阻挡层3的第一表面形成功能叠层4，再对功能叠层4进行刻蚀形成深沟槽隔离结构6，这样能够避免对功能叠层4周围的深沟槽隔离结构6和第一阻挡层3造成损伤，从而可避免在相邻的功能叠层之间出现串扰；同时，第一阻挡层3中硼元素于功能叠层4底部边缘的VA族元素结合形成绝缘层，可将功能叠层、深沟槽隔离结构等和衬底隔离，避免在功能叠层和其他结构层之间产生串扰，以提高由该图像传感器的制备方法制备的图像传感器的图像质量。
在一个实施例中，请参考图6，步骤S40，于第一阻挡层的第一表面上形成功能叠层，包括步骤S410-步骤S430。
步骤S410，于第一阻挡层的第一表面沉积第一材料形成第一功能层。
请参考图7，可采用化学气相沉积工艺于第一阻挡层3的第一表面沉积第一材料形成第一功能层41。示例性地，第一材料可包括第VA族元素的一种，例如磷化硅，可于第一阻挡层3的第一表面沉积磷化硅形成第一功能层41。
步骤S420，于第一功能层上沉积第二材料形成第二功能层。
请继续参考图7，可采用化学气气相沉积工艺于第一功能层41上沉积第二材料形成第二功能层42。第二材料可包括第VA族元素的一种，例如砷化硅，可于第一功能层41的表面沉积砷化硅形成第二功能层42。
步骤S430，于第二功能层上沉积第三材料形成第三功能层，以形成功能叠层。
请继续参考图7，可采用化学气相沉积工艺于第二功能层42上沉积第三材料形成第三功能层43。第三材料可包括第VA族元素的一种，例如锑化硅。于第二功能层42的表面沉积锑化硅形成第三功能层43，从而形成功能叠层4。在本申请实施中，功能叠层4可包括第一功能层41、第二功能层42和第三功能层43，各功能层材料不同。
在本申请实施例中，功能叠层4可包括第一功能层41、第二功能层42和第三功能层43，本申请通过于第一阻挡层3的第一表面依次沉积第一材料、第二材料和第三材料对应形成第一功能层41、第二功能层42和第三功能层43，以形成功能叠层4，可避免对第一阻挡层3造成损伤，从而避免在功能叠层4和第一阻挡层3之间出现串扰；同时，设置三层功能层，每一功能层包括不同的VA族元素，可以提高功能叠层对光的灵敏度。
在一个实施例中，请参考图8，步骤S60，于功能叠层和第二阻挡层内形成多个间隔排布的深沟槽隔离结构，包括步骤S610-步骤S630。
步骤S610，于功能叠层和第二阻挡层内形成多个第一沟槽。
请参考图9，可采用光刻、刻蚀等工艺于功能叠层4和第二阻挡层5内形成多个第一沟槽7，多个第一沟槽7间隔排布，并与浅沟槽隔离结构2对应设置。示例性地，第一沟槽7的宽度可为30nm~60nm。
步骤S620，于第一沟槽内沉积硼化硅形成初始沟槽结构。
可采用沉积工艺于第一沟槽内沉积硼化硅形成初始沟槽结构。可选地，在第一沟槽内沉积硼化硅之后，可采用抛光工艺对第二阻挡层的表面以及硼化硅层的顶部进行抛光处理。
步骤S630，对初始沟槽结构进行热处理，使得硼化硅中硼元素和硅元素分离，以在第一沟槽的槽壁形成第一隔离层，以及在第一沟槽的中间区域形成第二隔离层。
请参考图10，对所得结构进行热处理，示例性地，可采用退火工艺对所得结构进行加热，加热温度范围可为400℃-600℃，加热时间可为1ms。加热后，初始沟槽结构内硅元素和硼元素分离，以形成深沟槽隔离结构。具体地，分离后的硼元素向两侧扩散，和功能叠层边缘的VA族元素结合可在第一沟槽的槽壁形成第一隔离层61。分离出的硅元素可被氧化为二氧化硅，在第一沟槽的中间区域形成第二隔离层62，形成的结构如图10所示。其中，第二隔离层62的厚度高于第一隔离层61的厚度。可以理解的是，深沟槽隔离结构可包括第一隔离层61和第二隔离层62。示例性地，第一隔离层61的厚度可为1nm~3nm，第二隔离层62的厚度可为14nm~18nm。
在本申请实施例中，通过光刻和刻蚀等工艺于功能叠层4和第二阻挡层5内形成多个第一沟槽7，并在第一沟槽7内填充硼化硅形成初始沟槽结构，进一步地，对初始沟槽结构进行热处理，使硼元素和硅元素分离，硼元素可和功能叠层边缘的VA族元素结合形成第一隔离层61，硅元素可被氧化为二氧化硅，形成第二隔离层62。硼元素和VA族元素结合形成第一隔离层61，即三价离子和五价离子结合形成的第一隔离层61相较于传统的氧化硅层，本申请的第一隔离层61具有更好的致密性，能更有效地防止不同的功能叠层4之间产生串扰。进一步地，对所得结构进行热处理，既可以使硼化硅中硼元素和硅元素分离，同时，也可以活化功能叠层4。
在一个实施例中，请参考图11，图像传感器的制备方法还包括步骤S70-步骤S80。
步骤S70，于第二阻挡层表面形成多个间隔设置的隔离栅极。
请参考图12，其中，隔离栅极8包括多个层叠设置的金属层。可通过沉积工艺在第二阻挡层5远离功能叠层4的表面依次沉积不同的金属材料形成多个金属层。然后通过光刻、刻蚀等工艺沿OY反方向依次刻蚀多个金属层形成隔离栅极8，形成的图像传感器如图12所示。隔离栅极8底部和深沟槽隔离结构接触，并且与深沟槽隔离结构对应设置。示例性地，隔离栅极8的材料可包括铝、氧化钽、氧化铪、氮化钛等金属材料。
步骤S80，于相邻两个隔离栅极之间形成滤光片，滤光片与功能叠层对应设置。
请参考图13，可通过沉积工艺于相邻两个隔离栅极8之间沉积滤光片9，形成图13所示的结构。滤光片9的数量和功能叠层4的数量相同，且与功能叠层4对应设置。滤光片9可包括红光滤光片、蓝光滤光片和绿光滤光片。示例性地，滤光片9表面为弧形。
在本申请实施例中，通过于第二阻挡层5表面形成多个间隔设置的隔离栅极8，并于相邻的两个隔离栅极8之间形成滤光片9，可通过隔离栅极8将两个滤光片9隔离，避免相邻的滤光片9之间互相干扰。
在一个实施例中，请参考图14，步骤S70，于第二阻挡层表面形成多个间隔设置的隔离栅极，包括：
步骤S710，于第二阻挡层上形成氧化钽层。
步骤S720，于氧化钽层上形成铝层。
步骤S730，于铝层上形成氮化钛层。
请参考图15，可通过沉积工艺于第二阻挡层5远离功能叠层4的表面沉积氧化钽材料形成氧化钽层81。可选地，可以于第二阻挡层远离功能叠层的表面沉积氧化铪材料形成氧化铪层。进一步地，于氧化钽层81或氧化铪层上沉积金属铝形成铝层82，于铝层82上沉积氮化钛材料形成氮化钛层83。示例性地，氧化钽层或者氧化铪层的厚度可为5nm，铝层的厚度可以250nm，氮化钛层的厚度可为10nm。
步骤S740，对氧化钽层、铝层和氮化钛层内进行刻蚀，形成多个间隔设置的隔离栅极。
可采用光刻、刻蚀等工艺依次刻蚀氮化钛层83、铝层82和氧化钽层81，以形成间隔设置的隔离栅极8，形成结构如图12所示。
在本申请实施例中，通过于第二阻挡层5上依次沉积氧化钽、铝和氮化钛形成氧化钽层81、铝层82和氮化钛层83，进一步地，按顺序依次刻蚀氮化钛层83、铝层82和氧化钽层81形成隔离栅极8，隔离栅极8可防止相邻的滤光片9之间出现串扰。
在一个实施例中，于衬底内形成第一阻挡层，包括：于衬底的表面朝浅沟槽隔离结构底部所在方向的衬底注入硼元素，以形成第一阻挡层的步骤。
可通过离子注入工艺于衬底沿OY反方向一侧的表面朝浅沟槽隔离结构底部注入硼离子，以形成第一阻挡层。示例性地，离子注入时硼离子剂量可为20 Kev ~50Kev，离子浓度可为E14~E15，形成的第一阻挡层的厚度可为4nm~8nm。
本申请实施例中，通过离子注入形式于衬底内形成第一阻挡层，形成的第一阻挡层可以隔离功能叠层和衬底、以及隔离深沟槽隔离结构和衬底，避免功能叠层、深沟槽隔离结构等与衬底之间出现干扰。
应该理解的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照一定的顺序依次显示，但是这些步骤并不是必然按照该顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，本申请还提供了一种图像传感器，请参考图16，包括衬底1、第一阻挡层3、功能叠层4、第二阻挡层5和多个深沟槽隔离结构6。
其中，衬底1中形成有多个浅沟槽隔离结构2。衬底1的材料可以为本领域公知的任意合适的衬底材料，例如可以为以下所提到的材料中的至少一种：硅(Si)、锗(Ge)、红磷、锗硅(SiGe)、碳化硅(SiC)、碳锗硅(SiGeC)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)，或者还可以为双面抛光硅片(Double Side PolishedWafers，DSP)，也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等，本实施例在此不作限制。
第一阻挡层3位于衬底1沿OY方向的表面，示例性地，第一阻挡层3的材料可包括硼，其厚度可为4nm~8nm。
功能叠层4包括多层功能层，各功能层的材料不同。示例性地，功能叠层的材料包括第VA族元素的多种，每一功能层的材料分别包括第VA族元素的一种。示例性地，功能叠层4包括第一功能层41、第二功能层42、第三功能层43。第一功能层41、第二功能层42、第三功能层43的材料不同，第一功能层41的材料包括磷化硅，第二功能层42的材料包括砷化硅，第三功能层43的材料包括锑化硅。
第二阻挡层5位于功能叠层4远离第一阻挡层3的表面。示例性地，第二阻挡层5可以包括氧化硅层或碳氧化硅层。
多个深沟槽隔离结构6位于功能叠层4和第二阻挡层5内，间隔排布，且与浅沟槽隔离结构2对应设置。
在本申请实施例中，图像传感器包括衬底1、第一阻挡层3、功能叠层4、第二阻挡层5和多个深沟槽隔离结构6。其中，衬底1中形成有多个浅沟槽隔离结构2，第一阻挡层3与浅沟槽隔离结构2的底部接触，功能叠层4位于第一阻挡层3的第一表面，第二阻挡层5位于功能叠层4远离第一阻挡层3一侧的表面。其中，第一阻挡层3可以隔离功能叠层4、深沟槽隔离结构6等结构与衬底1，避免衬底1与功能叠层4、深沟槽隔离结构6之间出现串扰；深沟槽隔离结构6可以隔离不同的功能叠层4，避免相邻的功能叠层4之间出现串扰，从而可以提高由该图像传感器形成的图像传感器的图像质量。
在一个实施例中，请继续参考图16，深沟槽隔离结构6包括第一隔离层61和第二隔离层62，第二隔离层62位于深沟槽隔离结构6的中间区域，第一隔离层61围绕第二隔离层62设置，其中，第一隔离层61为硼层，第二隔离层62为二氧化硅层。
在本申请实施例中，深沟槽隔离结构6包括第一隔离层61和第二隔离层62，第一隔离层61为硼层，硼和功能叠层边缘的VA族元素结合形成的第一隔离层61相较于传统的二氧化硅层具有更好的致密性，其可以隔离不同的功能叠层，避免相邻的功能叠层之间出现串扰。
本申请意想不到的技术效果是：相较于传统工艺中在前段制程中通过离子注入工艺向浅沟槽隔离结构底部进行高能离子注入的方式形成功能层，本申请在去除第一阻挡层第一表面的衬底之后，通过沉积工艺于第一阻挡层的第一表面形成功能叠层，再对功能叠层进行刻蚀形成深沟槽隔离结构，这样能够避免对功能叠层周围的深沟槽隔离结构和第一阻挡层造成损伤，从而可避免在相邻的功能叠层之间出现串扰；同时，硼元素与功能叠层底部边缘的VA族元素结合形成第一阻挡层，可将功能叠层、深沟槽隔离结构等结构和衬底隔离，避免在功能叠层和其他结构层之间产生串扰，以提高由上述图像传感器的制备方法制备的图像传感器的图像质量。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种图像传感器的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底中形成有多个浅沟槽隔离结构；
于所述衬底内形成第一阻挡层；其中，所述第一阻挡层与所述浅沟槽隔离结构的底部接触；
去除位于所述第一阻挡层远离所述浅沟槽隔离结构一侧的所述衬底，以露出所述第一阻挡层的第一表面；
于所述第一阻挡层的第一表面上形成功能叠层，所述功能叠层包括多层功能层，各所述功能层的材料不同；
于所述功能叠层上形成第二阻挡层；
于所述功能叠层和所述第二阻挡层内形成多个第一沟槽，所述多个第一沟槽间隔排布；
于所述第一沟槽内沉积硼化硅形成初始沟槽结构；
对所述初始沟槽结构进行热处理，使得所述硼化硅中硼元素和硅元素分离，以在所述第一沟槽的槽壁形成第一隔离层，以及在所述第一沟槽的中间区域形成第二隔离层，所述第一隔离层和所述第二隔离层组成深沟槽隔离结构，其中，所述第二隔离层的厚度高于所述第一隔离层的厚度，所述深沟槽隔离结构与所述浅沟槽隔离结构对应设置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，于所述第一阻挡层的第一表面上形成功能叠层，包括：
于所述第一阻挡层的第一表面沉积第一材料形成第一功能层；
于所述第一功能层上沉积第二材料形成第二功能层；
于所述第二功能层上沉积第三材料形成第三功能层，以形成所述功能叠层；其中，所述第一材料、所述第二材料和所述第三材料不同，且分别包括第VA族元素的一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括磷化硅，所述第二材料包括砷化硅，所述第三材料包括锑化硅。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一隔离层为硼层，所述第二隔离层为二氧化硅层，其中，所述硼层围绕所述二氧化硅层设置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
于所述第二阻挡层表面形成多个间隔设置的隔离栅极，所述隔离栅极与所述深沟槽隔离结构对应设置；其中，所述隔离栅极包括多个层叠设置的金属层；
于相邻两个所述隔离栅极之间形成滤光片，所述滤光片与所述功能叠层对应设置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述于所述第二阻挡层表面形成多个间隔设置的隔离栅极，包括：
于所述第二阻挡层上形成氧化钽层；
于所述氧化钽层上形成铝层；
于所述铝层上形成氮化钛层；
对所述氧化钽层、所述铝层和所述氮化钛层内进行刻蚀，形成多个间隔设置的隔离栅极。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述于所述衬底内形成第一阻挡层，包括：
于所述衬底的表面朝所述浅沟槽隔离结构底部所在方向的衬底注入硼离子，以形成所述第一阻挡层。
8.一种图像传感器，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的图像传感器的制备方法制备而成。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述第一隔离层为硼层，所述第二隔离层为二氧化硅层。
10.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述功能叠层包括依次层叠的第一功能层、第二功能层和第三功能层。
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