DE102016114804A1 - Semiconductor device and method for its manufacture - Google Patents
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Abstract
Eine Halbleitervorrichtung umfasst ein Halbleitersubstrat, eine Strahlung erfassende Region, mindestens eine Isolierungsstruktur und eine dotierte Passivierungsschicht. Die Strahlung erfassende Region ist im Halbleitersubstrat vorhanden. Die Isolierungsstruktur ist im Halbleitersubstrat und angrenzend an die Strahlung erfassende Region vorhanden. Die dotierte Passivierungsschicht umgibt die Isolierungsstruktur mindestens teilweise in einer im Wesentlichen konformen Weise.A semiconductor device includes a semiconductor substrate, a radiation sensing region, at least one isolation structure, and a doped passivation layer. The radiation sensing region is present in the semiconductor substrate. The isolation structure is present in the semiconductor substrate and adjacent to the radiation sensing region. The doped passivation layer at least partially surrounds the isolation structure in a substantially conformal manner.
Description
PRIORITÄTSANSPRUCH UND QUERVERWEISPRIORITY CLAIM AND CROSS-REFERENCE
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 62/243,904 eingereicht am 20. Oktober 2015, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.This application claims the benefit of US Provisional Application Serial No. 62 / 243,904 filed Oct. 20, 2015, which is incorporated herein by reference.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART
Ein Bildsensor ist ein Sensor, der die Informationen, die ein Bild bilden, detektiert und übermittelt. Komplementäre Metalloxidhalbleiter-(CMOS)-Bildsensoren (CIS) werden in verschiedenen Anwendungen wie Digitalkamera- oder Mobiltelefonkameraanwendungen verwendet. Diese Vorrichtungen verwenden ein Array von Pixeln in einem Substrat, das Fotodioden und Transistoren umfasst, die Strahlung absorbieren können, die in Richtung des Substrats projiziert werden, und die erfasste Strahlung in elektrische Signale umwandeln.An image sensor is a sensor that detects and transmits the information that constitutes an image. Complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensors (CIS) are used in various applications such as digital camera or mobile phone camera applications. These devices use an array of pixels in a substrate that includes photodiodes and transistors that can absorb radiation projected toward the substrate and convert the detected radiation into electrical signals.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung am besten verstanden, wenn sie mit den begleitenden Figuren gelesen werden. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstäblich gezeichnet sind. Tatsächlich können die Dimensionen der verschiedenen Merkmale zur Übersichtlichkeit der Erörterung willkürlich vergrößert oder reduziert sein.Aspects of the present disclosure will be best understood from the following detailed description when read with the accompanying figures. It should be noted that, according to industry practice, various features are not drawn to scale. In fact, the dimensions of the various features may be arbitrarily increased or reduced for clarity of discussion.
Die
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die folgende Offenbarung stellt viele unterschiedliche Ausführungsformen oder Beispiele bereit, um unterschiedliche Merkmale des bereitgestellten Gegenstandes zu implementieren. Es werden nachfolgend spezielle Beispiele von Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht begrenzen. Beispielsweise kann das Bilden eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen die ersten und zweiten Merkmale in direktem Kontakt gebildet sind, und auch Ausführungsformen, bei denen zusätzliche Funktionen zwischen den ersten und zweiten Merkmalen gebildet sein können, sodass die ersten und zweiten Merkmale nicht in direktem Kontakt sein können. Außerdem kann die vorliegende Offenbarung Bezugsnummern und/oder -zeichen in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient zum Zweck der Einfachheit und Übersichtlichkeit und diktiert nicht an sich eine Beziehung zwischen den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen.The following disclosure provides many different embodiments or examples to implement different features of the provided subject matter. Specific examples of components and arrangements will be described below to simplify the present disclosure. Of course these are just examples and should not be limiting. For example, forming a first feature over or on a second feature in the following description may include embodiments in which the first and second features are formed in direct contact, and also embodiments in which additional functions may be formed between the first and second features so that the first and second features can not be in direct contact. In addition, the present disclosure may repeat reference numerals and / or characters in the various examples. This repetition is for the sake of simplicity and clarity and does not in itself dictate a relationship between the various described embodiments and / or configurations.
Weiter können räumlich relative Begriffe, wie „darunter”, „unter”, „untere”, „über”, „obere” und dergleichen zur Erleichterung der Erörterung hierin verwendet sein, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem bzw. zu anderen Elementen oder Merkmalen wie veranschaulicht in den Figuren zu beschreiben. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der Ausrichtung, die in den Figuren gezeigt ist, verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung bei der Verwendung oder beim Betrieb der Vorrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) und die hier verwendeten räumlichen relativen Beschreiber können desgleichen dementsprechend interpretiert werden.Further, spatially relative terms such as "below," "below," "below," "above," "upper," and the like may be used herein to facilitate discussion of the relationship of an element or feature to one or more other elements or to describe features as illustrated in the figures. The spatially relative terms, in addition to the orientation shown in the figures, are intended to encompass different orientations of the device in use or operation of the device. The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or in other orientations) and the spatial relative descriptors used herein may be interpreted accordingly.
Unter Bezugnahme auf
Das Halbleitersubstrat
Die Strahlung erfassende Region
Hierin implantiert der Ionenimplantierungsprozess das Halbleitersubstrat
In
Bei einigen Ausführungsformen kann die MLI-Struktur leitfähige Materialien wie Aluminium, Aluminium/Silizium/Kupfer-Legierung, Titan, Titannitrid, Wolfram, Polysilizium, Metallsilizid oder Kombinationen davon umfassen, die als Aluminiumverbindungsstrukturen bezeichnet werden. Andere Herstellungstechniken zum Bilden der Aluminiumverbindungsstruktur können Fotolithografieverarbeitung und Ätzen umfassen, um die leitfähigen Materialien für eine vertikale Verbindung (Durchkontaktierung und Kontakt) und horizontale Verbindung (leitende Leitung) zu strukturieren. Alternativ können Kupfermehrschichtverbindungsstrukturen verwendet werden, um die Metallstrukturen zu bilden. Die Kupfermehrschichtverbindungsstrukturen können Kupfer, Kupferlegierung, Titan, Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid, Wolfram, Polysilizium, Metallsilizid oder Kombinationen davon umfassen. Die Kupfermehrschichtverbindungsstrukturen können durch eine Technik einschließlich chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), Sputtern, Plattieren oder anderer geeigneter Prozesse gebildet werden.In some embodiments, the MLI structure may include conductive materials such as aluminum, aluminum / silicon / copper alloy, titanium, titanium nitride, tungsten, polysilicon, metal silicide, or combinations thereof, referred to as aluminum interconnect structures. Other fabrication techniques for forming the aluminum interconnect structure may include photolithography processing and etching to pattern the conductive materials for a vertical interconnect (via and contact) and horizontal interconnect (conductive line). Alternatively you can Copper multilayer interconnect structures can be used to form the metal structures. The copper multilayer interconnect structures may include copper, copper alloy, titanium, titanium nitride, tantalum, tantalum nitride, tungsten, polysilicon, metal silicide, or combinations thereof. The copper multilayer interconnect structures may be formed by a technique including chemical vapor deposition (CVD), sputtering, plating or other suitable processes.
Die Pufferschicht
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird dann ein Trägersubstrat
Danach kann ein Ausdünnprozess (der auch als Verdünnungsprozess bezeichnet wird) optional ausgeführt werden, um das Halbleitersubstrat
Es wird jetzt Bezug genommen auf
In
Es wird jetzt Bezug genommen auf
Es wird jetzt Bezug genommen auf
Spezifisch werden einige der zweiten Dotierstoffe durch die geneigte Seitenwand
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die Gräben
Da das Implantieren zum Bilden der Passivierungsschicht
Hierin kann die Position oder der Ort der Passivierungsschicht
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Implantieren eine Dotierungstiefe in einem Bereich von ungefähr 10 Nanometer bis zu ungefähr 2,5 Mikrometer und einen Dosierungsbereich in einem Bereich von ungefähr 1E11 Ionen/cm2 bis zu ungefähr 1E13 Ionen/cm2 erreichen. Infolge des Implantierens wird die Passivierungsschicht
Prozesse (wie Ätzprozesse), die verwendet werden, um die Gräben
Hier versiegelt die Passivierungsschicht
Unter jetziger Bezugnahme auf
Hierin definieren die Grabenisolierungsmerkmale
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird eine Halbleitervorrichtung
Bei den vorliegenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der Abstand zwischen einer der Strahlung erfassenden Regionen
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Halbleitervorrichtung
Der Fertigungsprozess der Halbleitervorrichtung
Andere Details der vorliegenden Ausführungsformen sind im Wesentlichen die Gleichen wie bei den Ausführungsformen von
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die Passivierungsschicht auf der Seitenwand und dem unteren Rand der Grabenisolierungsmerkmale und der Rückseite des Substrats gebildet. Trotz des Prozesses ist keine zusätzliche Maske zum Bilden der Passivierungsschicht erforderlich. Da die Implantierung zum Bilden der Passivierungsschicht von der Rückseite ausgeführt wird, kann der Implantierungsschaden am Substrat eliminiert werden. Außerdem weisen die Strahlung erfassenden Regionen eine große Größe auf, um die Full-Well-Kapazität zu erhalten. Die Halbleitervorrichtung mit tiefen Grabenisolierungsmerkmalen kann auch durch die Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen hergestellt werden.In the embodiments of the present disclosure, the passivation layer is formed on the sidewall and bottom edges of the trench isolation features and the back surface of the substrate. Despite the process, no additional mask is required to form the passivation layer. Since the implantation for forming the passivation layer is performed from the back side, the implantation damage to the substrate can be eliminated. In addition, the radiation-detecting regions have a large size to obtain the full-well capacity. The deep trench isolation feature semiconductor device may also be fabricated by the methods of the present embodiments.
Gemäß einiger Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Halbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat, eine Strahlung erfassende Region, mindestens eine Isolierungsstruktur und eine dotierte Passivierungsschicht. Die Strahlung erfassende Region ist im Halbleitersubstrat vorhanden. Die Isolierungsstruktur ist im Halbleitersubstrat und angrenzend an die Strahlung erfassende Region vorhanden. Die dotierte Passivierungsschicht umgibt die Isolierungsstruktur mindestens teilweise in einer im Wesentlichen konformen Weise.According to some embodiments of the present disclosure, a semiconductor device includes a semiconductor substrate, a radiation sensing region, at least one isolation structure, and a doped passivation layer. The radiation sensing region is present in the semiconductor substrate. The isolation structure is present in the semiconductor substrate and adjacent to the radiation sensing region. The doped passivation layer at least partially surrounds the isolation structure in a substantially conformal manner.
Gemäß einiger Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, ein Halbleitersubstrat, eine Strahlung erfassende Region, mindestens ein Dielektrikum und eine dotierte Passivierungsschicht. Das Halbleitersubstrat weist mindestens einen Graben darin auf. Die Strahlung erfassende Region ist im Halbleitersubstrat vorhanden. Das Dielektrikum ist im Graben des Halbleitersubstrats vorhanden. Die dotierte Passivierungsschicht ist mindestens in mindestens einer Seitenwand des Grabens vorhanden und entspricht mindestens im Wesentlichen dieser.According to some embodiments of the present disclosure, a semiconductor substrate, a radiation sensing region, at least one dielectric, and a doped passivation layer. The semiconductor substrate has at least one trench in it. The radiation sensing region is present in the semiconductor substrate. The dielectric is present in the trench of the semiconductor substrate. The doped passivation layer is present at least in at least one side wall of the trench and at least substantially corresponds thereto.
Gemäß einiger Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung das Bilden von mindestens einer Strahlung erfassenden Region in einem Halbleitersubstrat; das Bilden von mindestens einem Graben in einer Rückseite des Halbleitersubstrats und angrenzend an die Strahlung erfassende Region; und das Implantieren eines ersten Dotierstoffs in das Halbleitersubstrat von der Rückseite des Halbleitersubstrats nach dem Bilden des Grabens.According to some embodiments of the present disclosure, a method of forming a semiconductor device includes forming at least one radiation-detecting region in a semiconductor substrate; forming at least one trench in a backside of the semiconductor substrate and adjacent to the radiation sensing region; and implanting a first dopant into the semiconductor substrate from the backside of the semiconductor substrate after forming the trench.
Das vorhergehende beschreibt Merkmale von mehreren Ausführungsformen, sodass der Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Dem Fachmann sollte offensichtlich sein, dass er ohne Weiteres die vorliegende Offenbarung als eine Basis verwenden kann, um andere Prozesse und Strukturen zu konzipieren oder zu modifizieren, um die gleichen Zwecke auszuführen und/oder die gleichen Vorteile der hier eingeführten Ausführungsformen zu erreichen. Der Fachmann sollte auch realisieren, dass solche äquivalenten Aufbauten nicht vom Sinn und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen, und dass er verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifikationen hierin vornehmen kann, ohne vom Sinn und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.The foregoing describes features of several embodiments so that those skilled in the art can better understand the aspects of the present disclosure. It should be apparent to one skilled in the art that he may readily use the present disclosure as a basis to design or modify other processes and structures to accomplish the same purposes and / or achieve the same advantages of the embodiments introduced herein. It should also be realized by those skilled in the art that such equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of the present disclosure, and that various changes, substitutions, and alterations can be made herein without departing from the spirit and scope of the present disclosure.
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