DE102021107148A1 - Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

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Yung-Hsiang Chen
Yu-Lung Yeh
Yen-Hsiu Chen
Bo-Chang Su
Cheng-Hsien Chen
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Abstract

Es wird eine Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtung weist eine erste Tiefgrabenisolationsstruktur (Deep Trench Isolation, DTI-Struktur) in einem Substrat auf. Die erste DTI-Struktur umfasst eine Sperrstruktur, eine dielektrische Struktur und eine Kupferstruktur. Die dielektrische Struktur befindet sich zwischen der Sperrstruktur und der Kupferstruktur. Die Sperrstruktur befindet sich zwischen dem Substrat und der dielektrischen Struktur.

Description

  • VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 22. Mai 2020 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/028,657 , die hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
  • HINTERGRUND
  • Halbleitervorrichtungen werden in einer Vielzahl elektronischer Geräte verwendet, wie zum Beispiel in Mobiltelefonen, Laptops, Desktops, Tablets, Uhren, Spielesystemen und verschiedenen anderen industriellen, kommerziellen und unterhaltungselektronischen Geräten. Halbleitervorrichtungen umfassen allgemein Halbleiterabschnitte und Verdrahtungsabschnitte, die im Inneren der Halbleiterabschnitte ausgebildet sind.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Figuren gelesen wird. Es ist anzumerken, dass gemäß der gängigen Praxis in der Industrie verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Die Abmessungen der verschiedenen Merkmale können vielmehr im Interesse der Übersichtlichkeit der Besprechung nach Bedarf vergrößert oder verkleinert werden.
    • 1-5 veranschaulichen Querschnittsansichten einer Halbleitervorrichtung auf verschiedenen Fertigungsstufen gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 6A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung auf einer Fertigungsstufe gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 6B veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung auf einer Fertigungsstufe gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 7A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung auf einer Fertigungsstufe gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 7B veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung auf einer Fertigungsstufe gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 8-10 veranschaulichen Querschnittsansichten einer Halbleitervorrichtung auf verschiedenen Fertigungsstufen gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 11A veranschaulicht eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung auf einer Fertigungsstufe gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 11B veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung entlang der Linie B-B von 11A gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 12-14 veranschaulichen Querschnittsansichten einer Halbleitervorrichtung auf verschiedenen Fertigungsstufen gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 15A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung auf einer Fertigungsstufe gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 15B veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung auf einer Fertigungsstufe gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 15C veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung auf einer Fertigungsstufe gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 16-17 veranschaulichen Querschnittsansichten einer Halbleitervorrichtung auf verschiedenen Fertigungsstufen gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 18A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung auf einer Fertigungsstufe gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 18B veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung auf einer Fertigungsstufe gemäß einigen Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Offenbarung stellt eine Reihe verschiedener Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale des hier besprochenen Gegenstandes bereit. Im Folgenden werden konkrete Beispiele von Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich nur Beispiele und dienen nicht der Einschränkung. Zum Beispiel kann das Bilden eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt gebildet sind und kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal gebildet sein können, so dass das erste und das zweite Merkmal nicht unbedingt in direktem Kontakt stehen. Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung Bezugszahlen oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient dem Zweck der Einfachheit und Klarheit und schafft nicht automatisch eine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen oder Konfigurationen.
  • Des Weiteren können räumlich relative Begriffe, wie zum Beispiel „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „oberhalb“, „oberer“ und dergleichen, im vorliegenden Text zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen, wie in den Figuren veranschaulicht, zu beschreiben. Die räumlich relativen Begriffe sollen auch andere Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb neben der in den Figuren veranschaulichten Ausrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann auch anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht, oder sonstige Ausrichtungen), und die im vorliegenden Text verwendeten räumlich relativen Deskriptoren können gleichermaßen entsprechend interpretiert werden.
  • Eine Halbleitervorrichtung hat eine erste Tiefgrabenisolationsstruktur (Deep Trench Isolation, DTI-Struktur) in einem Substrat. Die erste DTI-Struktur umfasst eine Sperrstruktur, eine dielektrische Struktur und eine Kupferstruktur. Die dielektrische Struktur befindet sich zwischen der Sperrstruktur und der Kupferstruktur. Die Sperrstruktur befindet sich zwischen dem Substrat und der dielektrischen Struktur. In einigen Ausführungsformen ist die erste DTI-Struktur seitlich von einer ersten Komponente, wie zum Beispiel einer ersten Photodiode in dem Substrat, versetzt. Die erste DTI-Struktur reflektiert im Vergleich zu DTI-Strukturen ohne die Kupferstruktur einen erhöhten Betrag an Strahlung, wie zum Beispiel Nahe-Infrarot-Strahlung (NIR-Strahlung), die sich von der ersten Komponente fort und zurück zu der ersten Komponente bewegt. Das Implementieren der Halbleitervorrichtung mit der ersten DTI-Struktur reduziert dadurch einen Betrag an Übersprechen zwischen Komponenten der Halbleitervorrichtung im Vergleich zu Halbleitertransistorvorrichtungen ohne DTI-Strukturen, die die Kupferstruktur aufweisen, wobei ein geringerer Betrag an Übersprechen unter anderem für eine verbesserte Auflösung eines Bildes sorgt, das auf der Grundlage von Licht erzeugt wird, das durch Komponenten in dem Substrat detektiert wird.
  • 1-18B veranschaulichen eine Halbleitervorrichtung 100 auf verschiedenen Fertigungsstufen gemäß einigen Ausführungsformen. 1, 2, 3, 4, 5, 6A, 6B, 7A, 7B, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15A, 15B, 15C, 16, 17, 18A und 18B veranschaulichen Querschnittsansichten der Halbleitervorrichtung 100. 11A veranschaulicht eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung 100, und 11B veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 entlang der Linie B-B von 11A.
  • In einigen Ausführungsformen ist ein Sensor über der Halbleitervorrichtung 100 implementiert. Der Sensor umfasst mindestens einen von einem Bildsensor, einem Näherungssensor, einem Time-of-Flight-Sensor (ToF-Sensor), einem indirekten ToF-Sensor (iToF-Sensor), einem Rückseitenbeleuchtungssensor (Backside Illumination, BSI-Sensor), einem Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-Bildsensor (CMOS-Bildsensor), einem Rückseiten-CMOS-Bildsensor oder einem anderen Sensortyp. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der Halbleitervorrichtung 100 und/oder des Sensors liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 1 veranschaulicht die Halbleitervorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst ein erstes Substrat 102, eine Interconnect-Struktur 122 und ein zweites Substrat 118. In einigen Ausführungsformen entspricht das erste Substrat 102 einem Vorrichtungs-Wafer der Halbleitervorrichtung 100, und das zweite Substrat 118 entspricht einem Trägerwafer der Halbleitervorrichtung 100. Das erste Substrat 102 hat eine erste Seite 126 und eine zweite Seite 124, wobei die erste Seite 126 einer Rückseite des ersten Substrats 102 entspricht und die zweite Seite 124 einer Vorderseite des ersten Substrats 102 entspricht.
  • Das erste Substrat 102 umfasst mindestens eine Epitaxialschicht, eine Silizium-auf-Isolator-Struktur (Silicon-On-Insulator, SOI-Struktur), einen Wafer, oder einen aus einem Wafer gebildeten Die. Das erste Substrat 102 umfasst mindestens eines von Silizium, Germanium, Carbid, Arsenid, Gallium, Arsen, Phosphid, Indium, Antimonid, SiGe, SiC, GaAs, GaN, GaP, InGaP, InP, InAs, InSb, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP, GaInAsP oder einem anderen geeigneten Material. Das erste Substrat 102 umfasst mindestens eines von monokristallinem Silizium, kristallinem Silizium mit einer kristallografischen <100>-Orientierung, kristallinem Silizium mit einer kristallografischen <110>-Orientierung, kristallinem Silizium mit einer kristallografischen <111>-Orientierung oder einem anderen geeigneten Material. Das erste Substrat 102 weist mindestens eine dotierte Region auf. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen des ersten Substrats 102 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Halbleitervorrichtung 100 Komponenten 104 in dem ersten Substrat 102. Die Komponenten 104 werden durch mindestens eines von Dotieren, Ionenimplantation, Molekulardiffusion oder andere geeignete Techniken gebildet. In einigen Ausführungsformen umfassen die Komponenten 104 Photodioden, wie zum Beispiel mindestens eines von Pinned-Layer-Photodioden, Phototransistoren, Photo-Gates oder anderen geeigneten Komponenten. Mindestens einige der Komponenten 104 können voneinander variieren, um mindestens eines von verschiedenen Höhen, Dicken, Breiten, Materialzusammensetzungen usw. zu erhalten. Es wird jede beliebige Anzahl von Komponenten 104 in dem ersten Substrat 102 in Betracht gezogen.
  • Mindestens einige der Komponenten 104 umfassen mindestens eines von Germanium, Indium, Phosphor, BF2, Arsen, Antimon, Fluor, InAs, InSb, GaSb, GaAs, InP, ein Silicid oder ein anderes geeignetes Material. Die Komponenten 104 sind so konfiguriert, dass sie Strahlung erfassen, wie zum Beispiel einfallendes Licht, das auf das erste Substrat 102 projiziert wird. Mindestens einige der Komponenten 104 können ein Material umfassen, das NIR-Wellenlängen stark absorbiert, wie zum Beispiel Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen etwa 700 Nanometern und etwa 2500 Nanometern. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der Komponenten 104 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Die Interconnect-Struktur 122 umfasst eine oder mehrere Interconnect-Schichten, wie zum Beispiel mindestens eine von einer ersten Interconnect-Schicht 106, einer zweiten Interconnect-Schicht 108, einer dritten Interconnect-Schicht 110 und einer vierten Interconnect-Schicht 112. Die eine oder die mehreren Interconnect-Schichten der Interconnect-Struktur 122 umfassen strukturierte dielektrische Schichten und/oder leitfähige Schichten, die Interconnect-Verbindungen, wie zum Beispiel Verdrahtungen, zwischen mindestens einem von verschiedenen dotierten Merkmalen, Schaltungen, Eingang/Ausgang usw. der Halbleitervorrichtung 100 bereitstellen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Interconnect-Struktur 122 ein Zwischenschichtdielektrikum und mehrschichtige Interconnect-Strukturen, wie zum Beispiel mindestens eines von Kontakten, Durchkontaktierungen, Metallleitungen oder anderen Arten von Strukturen. Andere Strukturen und Konfigurationen der Interconnect-Struktur 122 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung. Zum Zweck der Veranschaulichung umfasst die Interconnect-Struktur 122 Leitungen 120, wobei die Positionierung und die Konfiguration solcher Leitungen in Abhängigkeit von den Designanforderungen variieren kann. Die Interconnect-Struktur 122 liegt über dem ersten Substrat 102 und/oder steht mit dem ersten Substrat 102 in direktem Kontakt und/oder steht mit dem ersten Substrat 102 in indirektem Kontakt.
  • Das zweite Substrat 118 umfasst mindestens eines von einer Epitaxialschicht, einer SOI-Struktur, einem Wafer oder einen aus einem Wafer gebildeten Die. Das zweite Substrat 118 umfasst mindestens eines von Silizium, Germanium, Carbid, Arsenid, Gallium, Arsen, Phosphid, Indium, Antimonid, SiGe, SiC, GaAs, GaN, GaP, InGaP, InP, InAs, InSb, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP, GaInAsP oder einem anderen geeigneten Material. Das zweite Substrat 118 umfasst mindestens eines von monokristallinem Silizium, kristallinem Silizium mit einer kristallografischen <100>-Orientierung, kristallinem Silizium mit einer kristallografischen <110>-Orientierung, kristallinem Silizium mit einer kristallografischen <111>-Orientierung oder einem anderen geeigneten Material. Das zweite Substrat 118 weist mindestens eine dotierte Region auf. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen des zweiten Substrats 118 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • In einigen Ausführungsformen wird das zweite Substrat 118 mit der Interconnect-Struktur 122 verbondet, wie zum Beispiel durch mindestens eines von einer oder mehreren Interconnect-Schichten, einem Klebstoff, einem Bondungsprozess, und anderen geeigneten Techniken. In einigen Ausführungsformen, in denen das zweite Substrat 118 mit der Interconnect-Struktur 122 unter Verwendung der einen oder der mehreren Bondungsschichten verbondet wird, befinden sich die eine oder die mehreren Bondungsschichten zwischen dem zweiten Substrat 118 und der Interconnect-Struktur 122. Das zweite Substrat 118 liegt über der Interconnect-Struktur 122 und/oder steht mit der Interconnect-Struktur 122 in direktem Kontakt und/oder steht mit der Interconnect-Struktur 122 in indirektem Kontakt.
  • 2 veranschaulicht die Halbleitervorrichtung 100, die gemäß einigen Ausführungsformen invertiert ist. Eine Inversionsoperation wird so durchgeführt, dass das erste Substrat 102 über mindestens einem von den Interconnect-Strukturen 122 und dem zweiten Substrat 118 liegt. Wie in 2 veranschaulicht, entspricht eine Oberseite des ersten Substrats 102 der Rück- oder ersten Seite 126 des ersten Substrats 102, und eine Unterseite des ersten Substrats 102 entspricht der Vorder- oder zweiten Seite 124 des ersten Substrats 102. In einigen Ausführungsformen wird ein Abschnitt des ersten Substrats 102 auf der ersten Seite 126 des ersten Substrats 102 entfernt, wie zum Beispiel nach der Inversionsoperation, um eine Dicke des ersten Substrats 102 zu reduzieren. Die Komponenten 104 sind so konfiguriert, dass sie Strahlung, wie zum Beispiel einfallendes Licht, erfassen, das entlang der Richtung 202 auf das erste Substrat 102 projiziert wird.
  • 3 veranschaulicht eine Maskenschicht 302, die über dem ersten Substrat 102 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. Die Maskenschicht 302 liegt über dem ersten Substrat 102 und/oder steht mit dem ersten Substrat 102 in direktem Kontakt und/oder steht mit dem ersten Substrat 102 in indirektem Kontakt. In einigen Ausführungsformen ist die Maskenschicht 302 eine Hartmaskenschicht. Die Maskenschicht 302 umfasst mindestens eines von Oxid, Nitrid, einem Metall und einem anderen geeigneten Material. Die Maskenschicht 302 wird durch mindestens eines von Folgendem gebildet: physikalische Aufdampfung (Physical Vapor Deposition, PVD), Sputtern, chemische Aufdampfung (Chemical Vapor Deposition, CVD), Niederdruck-CVD (Low Pressure CVD, LPCVD), chemische Atomschichtaufdampfung (Atomic Layer Chemical Vapor Deposition, ALCVD), Ultrahochvakuum-CVD (Ultrahigh Vacuum CVD, UHVCVD), druckreduzierte CVD (Reduced Pressure CVD, RPCVD), Atomschichtabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD), Molekularstrahlepitaxie (Molecular Beam Epitaxy, MBE), Flüssigphasenepitaxie (Liquid Phase Epitaxy, LPE), Aufschleudern (Spin-On), und anderen geeigneten Verfahren. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der Maskenschicht 302 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 4 veranschaulicht die Maskenschicht 302, die so strukturiert wird, dass eine strukturierte Maskenschicht 402 über dem ersten Substrat 102 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein Photoresist (nicht gezeigt) verwendet, um die strukturierte Maskenschicht 402 zu bilden. Der Photoresist wird über der Maskenschicht 302 durch mindestens eines von PVD, Sputtern, CVD, LPCVD, ALCVD, UHVCVD, RPCVD, ALD, MBE, LPE, Aufschleudern, Aufwachsen, und anderen geeigneten Techniken gebildet. Der Photoresist umfasst ein lichtempfindliches Material, bei dem Eigenschaften, wie zum Beispiel Löslichkeit, des Photoresists durch Licht beeinflusst werden. Der Photoresist ist ein negativer Photoresist oder ein positiver Photoresist. In Bezug auf einen negativen Photoresist werden Regionen des negativen Photoresists unlöslich, wenn sie durch eine Lichtquelle beleuchtet werden, dergestalt, dass das Auftragen eines Lösemittels auf den negativen Photoresist während einer anschließenden Entwicklungsphase unbeleuchtete Regionen des negativen Photoresists entfernt. Eine in dem negativen Photoresist gebildete Struktur ist somit ein Negativ-Bild einer Struktur, die durch lichtundurchlässige Regionen einer Schablone, wie zum Beispiel einer Maske, zwischen der Lichtquelle und dem negativen Photoresist definiert wird. In einem positiven Photoresist werden beleuchtete Regionen des positiven Photoresists löslich und werden während der Entwicklung durch Aufbringen eines Lösemittels entfernt. Somit ist eine in dem positiven Photoresist gebildete Struktur ein positives Bild von lichtundurchlässigen Regionen der Schablone, wie zum Beispiel einer Maske, zwischen der Lichtquelle und dem positiven Photoresist. Ein oder mehrere Ätzmittel besitzen eine solche Selektivität, dass das eine oder die mehreren Ätzmittel eine oder mehrere Schichten, die durch den Photoresist freigelegt oder nicht bedeckt werden, mit einer größeren Rate entfernen oder wegätzen, als das eine oder die mehreren Ätzmittel den Photoresist entfernen oder wegätzen. Dementsprechend erlaubt es eine Öffnung in dem Photoresist dem einen oder den mehreren Ätzmitteln, eine entsprechende Öffnung in der einen oder den mehreren Schichten unter dem Photoresist zu bilden und dadurch eine Struktur in dem Photoresist zu der einen oder den mehreren Schichten unter dem Photoresist zu übertragen. Der Photoresist wird nach der Strukturübertragung abgezogen oder abgewaschen.
  • Ein Ätzprozess, der zum Entfernen von Abschnitten der Maskenschicht 302 verwendet wird, um die strukturierte Maskenschicht 402 zu bilden, ist mindestens einer von einem Trockenätzprozess, einem Nassätzprozess, einem anisotropen Ätzprozess, einem isotropen Ätzprozess oder einem anderen geeigneten Ätzprozess. Der Ätzprozess verwendet mindestens eines von HF, verdünnter HF, HCl2, H2S und einem anderen geeigneten Material. In einigen Ausführungsformen entfernt der Ätzprozess, der durchgeführt wird, um Abschnitte der Maskenschicht 302 zu entfernen und die strukturierte Maskenschicht 402 zu bilden, auch mindestens etwas von dem ersten Substrat 102, wie zum Beispiel Abschnitte des ersten Substrats 102, die unter Öffnungen in der strukturierten Maskenschicht 402 liegen. Andere Prozesse und/oder Techniken zum Bilden der strukturierten Maskenschicht 402 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 5 veranschaulicht die Verwendung der strukturierten Maskenschicht 402 zum Bilden von Aussparungen 502 in dem ersten Substrat 102 gemäß einigen Ausführungsformen. In einigen Ausführungsformen wird ein Ätzprozess durchgeführt, um die Aussparungen 502 zu bilden, wobei Öffnungen in der strukturierten Maskenschicht 402 es einem oder mehreren Ätzmitteln, die während des Ätzprozesses angewendet werden, erlauben, Abschnitte des ersten Substrats 102 zu entfernen, während die strukturierte Maskenschicht 402 Abschnitte des ersten Substrats 102, die von der strukturierten Maskenschicht 402 bedeckt werden, schützt oder abschirmt. Der Ätzprozess ist mindestens einer von einem Trockenätzprozess, einem Nassätzprozess, einem anisotropen Ätzprozess, einem isotropen Ätzprozess oder einem anderen geeigneten Ätzprozess. Der Ätzprozess verwendet mindestens eines von HF, verdünnter HF, HCl2, H2S und einem anderen geeigneten Material. Andere Prozesse und/oder Techniken zum Bilden der Aussparungen 502 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Eine oder mehrere Aussparungen liegen über einer Komponente 104. Es wird jede beliebige Anzahl von Aussparungen 502 über einer Komponente 104 in Betracht gezogen. Ein Abschnitt des ersten Substrats 102 verbleibt über der Komponente 104, um die Aussparung 502 von der Komponente 104 zu trennen. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der Aussparungen 502 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 6A veranschaulicht das Entfernen der strukturierten Maskenschicht 402 gemäß einigen Ausführungsformen. Die strukturierte Maskenschicht 402 wird entfernt, nachdem die Aussparungen 502 gebildet wurden. Die strukturierte Maskenschicht 402 wird durch mindestens eines von einem chemisch-mechanischem Polieren (CMP), Ätzen und anderen geeigneten Techniken entfernt. Der Ätzprozess ist mindestens einer von einem Trockenätzprozess, einem Nassätzprozess, einem anisotropen Ätzprozess, einem isotropen Ätzprozess oder einem anderen geeigneten Ätzprozess. Der Ätzprozess verwendet mindestens eines von HF, verdünnter HF, HCl2, H2S und einem anderen geeigneten Material. Andere Verfahren und/oder Techniken zum Entfernen der strukturierten Maskenschicht 402 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Ein Abschnitt des ersten Substrats 102, der eine Aussparung 502 definiert, hat mindestens eine von einer ersten verjüngten Seitenwand 604 und einer zweiten verjüngten Seitenwand 606. Die erste verjüngte Seitenwand 604 hat eine erste Neigung, wie zum Beispiel eine negative Neigung, und/oder die zweite verjüngte Seitenwand 606 hat eine zweite Neigung, wie zum Beispiel eine positive Neigung. In einigen Ausführungsformen hat die zweite Neigung relativ zu der ersten Neigung eine entgegengesetzte Polarität. In einigen Ausführungsformen hat eine Aussparung 502 eine dreieckige Form. In einigen Ausführungsformen nimmt eine Querschnittsfläche einer Aussparung 502 entlang der Richtung 202 so ab, dass eine Breite eines oberen Abschnitts der Aussparung 502 größer ist als eine Breite eines unteren Abschnitts der Aussparung 502. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der Aussparungen 502 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • In einigen Ausführungsformen hat das erste Substrat 102 eine spezifische kristallografische Orientierung, wie zum Beispiel kristallines Silizium mit mindestens einer kristallografischen <100>-Orientierung, einer kristallografischen <110>-Orientierung oder einer kristallografischen <111>-Orientierung, wodurch ein Ätzprozess zum Bilden der Seitenwände 604, 606 ermöglicht wird. In einigen Ausführungsformen weisen Abschnitte des ersten Substrats 102 verschiedene kristallografische Orientierungen auf, wie zum Beispiel mindestens eine von einer kristallografischen <100>-Orientierung, einer kristallografischen <110>-Orientierung und einer kristallografischen <111>-Orientierung, wobei sich die Ätzraten des Ätzprozesses zwischen den verschiedenen kristallografischen Orientierungen mindestens aufgrund verschiedener Dichten der verschiedenen kristallografischen Orientierungen unterscheiden, was dazu führt, dass die Seitenwände 604, 606 durch den Ätzprozess gebildet werden.
  • In einigen Ausführungsformen hat ein erster Abschnitt des ersten Substrats 102, der die erste verjüngte Seitenwand 604 und die zweite verjüngte Seitenwand 606 aufweist, eine erste kristallografische Orientierung, wie zum Beispiel eine kristallografische <111>-Orientierung, und ein zweiter Abschnitt des ersten Substrats 102, der entfernt wird, um die Aussparung 502 zu bilden, hat eine zweite kristallografische Orientierung, wie zum Beispiel eine kristallografische <100>-Orientierung. In einigen Ausführungsformen ist eine Dichte, wie zum Beispiel eine Oberflächendichte, der ersten kristallografischen Orientierung größer als eine Dichte, wie zum Beispiel eine Oberflächendichte, der zweiten kristallografischen Orientierung, dergestalt, dass der Ätzprozess den zweiten Abschnitt des ersten Substrats 102 entfernt, während er allenfalls wenig von dem ersten Abschnitt des ersten Substrats 102 entfernt, da eine Ätzrate des zweiten Abschnitts des ersten Substrats 102 höher ist als eine Ätzrate des ersten Abschnitts des ersten Substrats 102. Andere Prozesse und/oder Techniken zum Bilden der Seitenwände, die die Aussparungen 502 definieren, liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Eine Distanz 602 zwischen einer Oberseite einer Komponente 104 und mindestens einem von einem obersten Abschnitt der Aussparung 502 und der Oberseite des ersten Substrats 102 ist nicht größer als etwa 40.000 Ångström. Eine Distanz 608 zwischen zwei benachbarten Aussparungen 502 liegt zwischen etwa null Ängström und etwa 20.000 Ängström. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen einer Aussparung 502 relativ zu anderen Elementen, Merkmalen usw. liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung. 6B veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen, bei denen mindestens einige Aussparungen 502 direkt nebeneinander angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen sind Aussparungen eines Satzes von Aussparungen 502a direkt nebeneinander angeordnet, wie zum Beispiel in einer Sägezahnkonfiguration. In einigen Ausführungsformen liegen mindestens einige Aussparungen eines oder mehrerer Sätze von Aussparungen 502a über einer Komponente 104.
  • 7A veranschaulicht eine erste dielektrische Schicht 702, die über dem ersten Substrat 102 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. In einigen Ausführungsformen steht die erste dielektrische Schicht 702 mit der Oberseite des ersten Substrats 102 und/oder Seitenwänden, die in dem ersten Substrat 102 definiert sind, wie zum Beispiel Seitenwänden, die die Aussparungen 502 definieren, in direktem Kontakt. In einigen Ausführungsformen steht die erste dielektrische Schicht 702 mit der Oberseite des ersten Substrats 102 und/oder den Seitenwänden, die in dem ersten Substrat 102 definiert sind, in indirektem Kontakt. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der ersten dielektrischen Schicht 702 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Halbleitervorrichtung 100 eine Pufferschicht (nicht gezeigt) zwischen dem ersten Substrat 102 und der ersten dielektrischen Schicht 702, die zum Beispiel über dem ersten Substrat 102 vor dem Bilden der ersten dielektrischen Schicht 702 gebildet wird. Die Pufferschicht steht mit der Oberseite des ersten Substrats 102 und/oder Seitenwänden, die in dem ersten Substrat 102 definiert sind, wie zum Beispiel Seitenwänden, welche die Aussparungen 502 definierend, in direktem Kontakt, oder steht mit der Oberseite des ersten Substrats 102 und/oder Seitenwänden, die in dem ersten Substrat 102 definiert sind, in indirektem Kontakt.
  • Die Pufferschicht umfasst mindestens eines von einer Antireflexionsschicht, SiO2, HfSiON, HfSiOx, HfAlOx, HfO2, ZrO2, La2O3, Y2O3 und einem anderen geeigneten Material. Die Pufferschicht wird durch mindestens eines von PVD, Sputtern, CVD, LPCVD, ALCVD, UHVCVD, RPCVD, ALD, MBE, LPE, Aufschleudern, Aufwachsen, und anderen geeigneten Techniken gebildet. In einigen Ausführungsformen umfasst die Pufferschicht eine einzelne Schicht, die so konfiguriert ist, dass sie eine Adhäsion zwischen der ersten dielektrischen Schicht 702 und dem ersten Substrat 102 herstellt. Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Pufferschicht mehrere Schichten, wobei eine äußere Schicht der mehreren Schichten so konfiguriert ist, dass sie eine Adhäsion mit der ersten dielektrischen Schicht 702 bereitstellt. Wenn die Halbleitervorrichtung 100 die Pufferschicht umfasst, so liegt die erste dielektrische Schicht 702 über der Pufferschicht und/oder steht mit einer Oberseite der Pufferschicht in direktem Kontakt und/oder steht mit der Oberseite der Pufferschicht in indirektem Kontakt. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der Pufferschicht liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Die erste dielektrische Schicht 702 umfasst mindestens eines von SiO, SiO2, SiN, Si3N4, MgO, Al2O3, Yb2O3, ZnO, Ta2O5, ZrO2, HfO2, TeO2, TiO2 und einem anderen geeigneten Material. Die erste dielektrische Schicht 702 wird durch mindestens eines von PVD, Sputtern, CVD, LPCVD, ALCVD, UHVCVD, RPCVD, ALD, MBE, LPE, Aufschleudern, Aufwachsen, und anderen geeigneten Techniken gebildet. Die erste dielektrische Schicht 702 wird in den Aussparungen 502 und/oder über der Oberseite des ersten Substrats 102 gebildet. Eine Distanz 708 zwischen einer Oberseite der ersten dielektrischen Schicht 702 und der Oberseite des ersten Substrats 102 ist nicht größer als etwa 10.000 Ängström.
  • Ein erster Abschnitt 702a der ersten dielektrischen Schicht 702 befindet sich in einer Aussparung 502. Der erste Abschnitt 702a der ersten dielektrischen Schicht 702 hat eine dritte verjüngte Seitenwand 704, auf die die erste verjüngte Seitenwand 604 des ersten Substrats 102 ausgerichtet ist. Wenn die Halbleitervorrichtung 100 die Pufferschicht über dem ersten Substrat 102 umfasst, so trennt ein Abschnitt der Pufferschicht die dritte verjüngte Seitenwand 704 des ersten Abschnitts 702a der ersten dielektrischen Schicht 702 von der ersten verjüngten Seitenwand 604 des ersten Substrats 102.
  • Der erste Abschnitt 702a der ersten dielektrischen Schicht 702 hat eine vierte verjüngte Seitenwand 706, auf die die zweite verjüngte Seitenwand 606 des ersten Substrats 102 ausgerichtet ist. Wenn die Halbleitervorrichtung 100 die Pufferschicht über dem ersten Substrat 102 umfasst, so trennt ein Abschnitt der Pufferschicht die vierte verjüngte Seitenwand 706 des ersten Abschnitts 702a der ersten dielektrischen Schicht 702 von der zweiten verjüngten Seitenwand 606 des ersten Substrats 102. Der erste Abschnitt 702a der ersten dielektrischen Schicht 702 liegt über einer Komponente 104. Mindestens eines von einem Abschnitt der Pufferschicht und einem ersten Abschnitt 102a des ersten Substrats trennen den ersten Abschnitt 702a der ersten dielektrischen Schicht 702 von der Komponente 104.
  • Der erste Abschnitt 702a der ersten dielektrischen Schicht 702 in der Aussparung 502 ist eine HA-Struktur 710, wie sie zum Beispiel mindestens teilweise durch mindestens eine der dritten verjüngten Seitenwand 704, der ersten verjüngten Seitenwand 604, der vierten verjüngten Seitenwand 706 oder der zweiten verjüngten Seitenwand 606 entsteht. Die HA-Struktur 710 lenkt mehr Strahlung auf die Komponente 104, die unter dem ersten Abschnitt 702a der ersten dielektrischen Schicht 702 liegt, im Vergleich zu einem Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht 702 und einem Abschnitt des ersten Substrats 102, die nicht eine oder mehrere verjüngte Seitenwände aufweisen. Ein oder mehrere zusätzliche Abschnitte der ersten dielektrischen Schicht 702 in Aussparungen 502 in dem ersten Substrat 102 sind ähnlich aufgebaute HA-Strukturen 710, die über einer Komponente 104 liegen. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der HA-Strukturen 710 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Eine Distanz 712 zwischen zwei benachbarten HA-Strukturen 710 liegt zwischen etwa null Ängström und etwa 20.000 Ångström. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen einer HA-Struktur 710 relativ zu anderen Elementen, Merkmalen usw. liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung. 7B veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen, bei denen mindestens einige HA-Strukturen 710 direkt nebeneinander angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen sind HA-Strukturen eines Satzes von HA-Strukturen 710a direkt nebeneinander, wie zum Beispiel in einer Sägezahnkonfiguration, angeordnet. In einigen Ausführungsformen liegen mindestens einige HA-Strukturen eines oder mehrerer Sätze von HA-Strukturen 710a über einer Komponente 104.
  • 8 veranschaulicht einen Photoresist 802, der über der ersten dielektrischen Schicht 702 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. Der Photoresist 802 liegt über der ersten dielektrischen Schicht 702 und/oder steht mit der ersten dielektrischen Schicht 702 in direktem Kontakt und/oder steht mit der ersten dielektrischen Schicht 702 in indirektem Kontakt. Der Photoresist 802 wird durch mindestens eines von PVD, Sputtern, CVD, LPCVD, ALCVD, UHVCVD, RPCVD, ALD, MBE, LPE, Aufschleudern, Aufwachsen, und anderen geeigneten Techniken gebildet. Der Photoresist 802 umfasst ein lichtempfindliches Material, bei dem Eigenschaften, wie zum Beispiel Löslichkeit, des Photoresists 802 durch Licht beeinflusst werden. Der Photoresist 802 ist ein negativer Photoresist oder ein positiver Photoresist.
  • 9 veranschaulicht den Photoresist 802, der so strukturiert wird, dass ein strukturierter Photoresist 902 über der ersten dielektrischen Schicht 702 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. Der strukturierte Photoresist 902 hat Öffnungen, die Abschnitte der ersten dielektrischen Schicht 702 freilegen. In einigen Ausführungsformen befinden sich die Öffnungen in dem strukturierten Photoresist 902 zwischen den Komponenten 104, dergestalt, dass die Öffnungen nicht über den Komponenten 104 liegen oder seitlich von den Komponenten 104 versetzt sind. In einigen Ausführungsformen befindet sich eine Öffnung in dem strukturierten Photoresist 902 zwischen zwei benachbarten Komponenten 104, dergestalt, dass die Öffnung über einem Abschnitt des ersten Substrats 102 zwischen einer ersten Komponente 104 und einer zweiten Komponente 104 liegt. Gemäß einigen Ausführungsformen liegt eine Öffnung in dem strukturierten Photoresist 902 über einem Abschnitt einer Komponente 104.
  • 10 veranschaulicht Gräben 1002, die unter Verwendung des strukturierten Photoresist 902 gebildet wurden, gemäß einigen Ausführungsformen. Die Gräben 1002 erstrecken sich durch die erste dielektrische Schicht 702 und in das erste Substrat 102. Die Gräben 1002 sind von einer Komponente seitlich versetzt und/oder befinden sich zwischen zwei Komponenten 104. In einigen Ausführungsformen befindet sich ein Graben 1002 zwischen zwei benachbarten Komponenten 104, ein zweiter Abschnitt 102b des ersten Substrats 102 trennt den Graben 1002 von einer ersten Komponente der beiden benachbarten Komponenten 104, und ein dritter Abschnitt 102c des ersten Substrats 102 trennt den Graben 1002 von einer zweiten Komponente 104 der beiden benachbarten Komponenten 104. In einigen Ausführungsformen wird ein Ätzprozess durchgeführt, um die Gräben 1002 zu bilden, wobei Öffnungen in dem strukturierten Photoresist 902 es einem oder mehreren Ätzmitteln, die während des Ätzprozesses angewendet werden, erlauben, Abschnitte der ersten dielektrischen Schicht 702 und/oder des ersten Substrats 102 zu entfernen, während der strukturierte Photoresist 902 Abschnitte der ersten dielektrischen Schicht 702 und/oder des ersten Substrats 102, die durch den strukturierten Photoresist 902 bedeckt sind, schützt oder abschirmt. Der Ätzprozess ist mindestens einer von einem Trockenätzprozess, einem Nassätzprozess, einem anisotropen Ätzprozess, einem isotropen Ätzprozess oder einem anderen geeigneten Ätzprozess. Der Ätzprozess verwendet mindestens eines von HF, verdünnter HF, HCl2, H2S und einem anderen geeigneten Material. Andere Prozesse und/oder Techniken zum Bilden der Gräben 1002 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 11A-11B veranschaulichen das Entfernen des strukturierten Photoresists 902 gemäß einigen Ausführungsformen. Der strukturierte Photoresist 902 wird entfernt, nachdem die Gräben 1002 gebildet wurden. Die strukturierte Maskenschicht 402 wird durch mindestens eines von CMP, Ätzen und anderen geeigneten Techniken entfernt. In einigen Ausführungsformen wird durch das Entfernen der strukturierten Maskenschicht 402 die Oberseite der ersten dielektrischen Schicht 702 freigelegt (in 11A gezeigt).
  • Ein Abschnitt des ersten Substrats 102, der einen Graben 1002 definiert, hat eine erste Seitenwand 1004 und eine zweite Seitenwand 1006 (in 11B gezeigt). In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil der ersten Seitenwand 1004 verjüngt, und/oder mindestens ein Teil der zweiten Seitenwand 1006 ist verjüngt. Die erste Seitenwand 1004 hat eine erste Neigung, wie zum Beispiel eine negative Neigung, und/oder die zweite Seitenwand 1006 hat eine zweite Neigung, wie zum Beispiel eine positive Neigung. In einigen Ausführungsformen hat die zweite Neigung relativ zu der ersten Neigung eine entgegengesetzte Polarität.
  • Ein Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht 702, der einen Graben 1002 definiert, hat eine dritte Seitenwand 1008 und eine vierte Seitenwand 1010. In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil der dritten Seitenwand 1008 verjüngt, und/oder mindestens ein Teil der vierten Seitenwand 1010 ist verjüngt. Die dritte Seitenwand 1008 hat eine erste Neigung, wie zum Beispiel eine negative Neigung, und/oder die vierte Seitenwand 1010 hat eine zweite Neigung, wie zum Beispiel eine positive Neigung. In einigen Ausführungsformen hat die zweite Neigung relativ zu der ersten Neigung eine entgegengesetzte Polarität. In einigen Ausführungsformen nimmt eine Querschnittsfläche eines Grabens 1002 entlang der Richtung 202 so ab, dass eine Breite eines oberen Abschnitts des Grabens 1002 größer ist als eine Breite eines unteren Abschnitts der Aussparung 1002.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen erstreckt sich mindestens ein Teil einer Seitenwand, die einen Graben 1002 definiert, wie zum Beispiel mindestens ein Teil der ersten Seitenwand 1004, mindestens ein Teil der zweiten Seitenwand 1006, mindestens ein Teil der dritten Seitenwand 1008 und/oder mindestens ein Teil der vierten Seitenwand 1010, vertikal, wie zum Beispiel in einer Richtung parallel zur Richtung 202. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der Gräben 1002 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • In einigen Ausführungsformen ist ein unterster Abschnitt des Grabens 1002 niedriger als ein oberster Abschnitt einer Komponente 104. Gemäß einigen Ausführungsformen ist der unterste Abschnitt des Grabens 1002 höher als ein unterster Abschnitt der Komponente 104. Gemäß einigen Ausführungsformen ist der unterste Abschnitt des Grabens 1002 niedriger als der unterste Abschnitt der Komponente 104. Gemäß einigen Ausführungsformen ist der unterste Abschnitt des Grabens 1002 bündig oder koplanar mit dem untersten Abschnitt der Komponente 104. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der Gräben 1002 relativ zu den Komponenten 104, anderen Elementen, Merkmalen usw. liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 12 veranschaulicht eine erste Sperrschicht 1202, die über der ersten dielektrischen Schicht 702 und in den Gräben 1002 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. In einigen Ausführungsformen steht die erste Sperrschicht 1202 mit der Oberseite der ersten dielektrischen Schicht 702 und/oder mit Seitenwänden, die in dem ersten Substrat 102 und/oder der ersten dielektrischen Schicht 702 definiert sind, wie zum Beispiel Seitenwänden, die die Gräben 1002 definieren, in direktem Kontakt. In einigen Ausführungsformen steht die erste Sperrschicht 1202 mit der Oberseite der ersten dielektrischen Schicht 702 und/oder Seitenwänden, die in dem ersten Substrat 102 und/oder der ersten dielektrischen Schicht 702 definiert sind, in indirektem Kontakt. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der ersten Sperrschicht 1202 relativ zu anderen Elementen, Merkmalen usw. liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Die erste Sperrschicht 1202 umfasst mindestens eines von Aluminiumoxid, Al2O3, Hafniumoxid, Tantalnitrid und einem anderen geeigneten Material. Die erste Sperrschicht 1202 wird durch mindestens eines von PVD, Sputtern, CVD, LPCVD, ALCVD, UHVCVD, RPCVD, ALD, MBE, LPE, Aufschleudern, Aufwachsen, und anderen geeigneten Techniken gebildet.
  • Ein erster Abschnitt der ersten Sperrschicht 1202 befindet sich in einem Graben 1002. Der erste Abschnitt der ersten Sperrschicht 1202 weist eine fünfte Seitenwand 1204 auf, auf die mindestens eine der ersten Seitenwand 1004 des ersten Substrats 102 und der dritten Seitenwand 1008 der ersten dielektrischen Schicht 702 ausgerichtet ist. Der erste Abschnitt der ersten Sperrschicht 1202 in dem Graben 1002 weist eine sechste Seitenwand 1206 auf, auf die mindestens eine der zweiten Seitenwand 1006 des ersten Substrats 102 und der vierten Seitenwand 1010 der ersten dielektrischen Schicht 702 ausgerichtet ist. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der ersten Sperrschicht 1202 relativ zu anderen Elementen, Merkmalen usw. liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 13 veranschaulicht eine zweite dielektrische Schicht 1302, die über der ersten Sperrschicht 1202 und in den Gräben 1002 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. In einigen Ausführungsformen steht die zweite dielektrische Schicht 1302 mit der ersten Sperrschicht 1202 in direktem Kontakt. In einigen Ausführungsformen steht die zweite dielektrische Schicht 1302 mit der ersten Sperrschicht 1202 in indirektem Kontakt. Die erste Sperrschicht 1202 befindet sich zwischen der zweiten dielektrischen Schicht 1302 und mindestens einem von dem ersten Substrat 102 und der ersten dielektrischen Schicht 702. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der zweiten dielektrischen Schicht 1302 relativ zu anderen Elementen, Merkmalen usw. liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Die zweite dielektrische Schicht 1302 umfasst mindestens eines von Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Hafniumoxid, fluoriertem Quarzglas (FSG) und einem anderen geeigneten Material. Die zweite dielektrische Schicht 1302 wird durch mindestens eines von PVD, Sputtern, CVD, LPCVD, ALCVD, UHVCVD, RPCVD, ALD, MBE, LPE, Aufschleudern, Aufwachsen und anderen geeigneten Techniken gebildet. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der zweiten dielektrischen Schicht 1302 liegt zwischen etwa 1 und etwa 20 (wie zum Beispiel zwischen etwa 2,5 und etwa 16). Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der zweiten dielektrischen Schicht 1302 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Ein erster Abschnitt der zweiten dielektrischen Schicht 1302 befindet sich in einem Graben 1002. Der erste Abschnitt der zweiten dielektrischen Schicht 1302 weist eine siebente Seitenwand 1304 auf, auf die eine neunte Seitenwand 1308 des ersten Abschnitts der ersten Sperrschicht 1202 ausgerichtet ist. Der erste Abschnitt der zweiten dielektrischen Schicht 1302 in dem Graben 1002 weist eine achte Seitenwand 1306 auf, auf die eine zehnte Seitenwand 1310 des ersten Abschnitts der ersten Sperrschicht 1202 ausgerichtet ist. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der zweiten dielektrischen Schicht 1302 relativ zu anderen Elementen, Merkmalen usw. liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 14 veranschaulicht eine erste Kupferschicht 1402, die über der zweiten dielektrischen Schicht 1302 und in den Gräben 1002 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. In einigen Ausführungsformen steht die erste Kupferschicht 1402 mit der zweiten dielektrischen Schicht 1302 in direktem Kontakt. In einigen Ausführungsformen steht die erste Kupferschicht 1402 mit der zweiten dielektrischen Schicht 1302 in indirektem Kontakt. Die zweite dielektrische Schicht 1302 befindet sich zwischen der ersten Kupferschicht 1402 und der ersten Sperrschicht 1202. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der ersten Kupferschicht 1402 relativ zu anderen Elementen, Merkmalen usw. liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Die erste Kupferschicht 1402 wird durch mindestens eines von einem Plattierungsprozess, PVD, Sputtern, CVD, LPCVD, ALCVD, UHVCVD, RPCVD, ALD, MBE, LPE, Aufschleudern, Aufwachsen, und anderen geeigneten Techniken gebildet. In einigen Ausführungsformen wird der Plattierungsprozess mit einer Stromdichte von mindestens etwa 3 Milliampere pro Quadratzentimeter (wie zum Beispiel mindestens etwa 5 Milliampere pro Quadratzentimeter) durchgeführt. In einigen Ausführungsformen beträgt eine anfängliche Stromdichte des Plattierungsprozesses mindestens etwa 3 Milliampere pro Quadratzentimeter (wie zum Beispiel mindestens etwa 5 Milliampere pro Quadratzentimeter). In einigen Ausführungsformen steigt die Stromdichte des Plattierungsprozesses innerhalb einer Schwellenzeitdauer nach Beginn des Plattierungsprozesses auf mindestens etwa 3 Milliampere pro Quadratzentimeter (wie zum Beispiel mindestens etwa 5 Milliampere pro Quadratzentimeter) an. Die Schwellenzeitdauer ist nicht größer als mindestens eines von etwa 5 Millisekunden, etwa 10 Millisekunden, etwa 100 Millisekunden, etwa 1 Sekunde und einer anderen geeigneten Zeitdauer. Die Durchführung des Plattierungsprozesses mit einer Stromdichte und/oder einer anfänglichen Stromdichte von mindestens etwa 3 Milliampere pro Quadratzentimeter (wie zum Beispiel mindestens etwa 5 Milliampere pro Quadratzentimeter) verhindert die Bildung von Hohlräumen in der ersten Kupferschicht 1402. Dementsprechend sorgt der Plattierungsprozess mit der Stromdichte und/oder der anfänglichen Stromdichte von mindestens etwa 3 Milliampere pro Quadratzentimeter (wie zum Beispiel mindestens etwa 5 Milliampere pro Quadratzentimeter) für eine Verringerung der Porosität der ersten Kupferschicht 1402 im Vergleich zu anderen Kupferschichten und/oder Strukturen, die mit einer Stromdichte und/oder einer anfänglichen Stromdichte von weniger als 3 Milliampere pro Quadratzentimeter (und/oder weniger als 5 Milliampere pro Quadratzentimeter) gebildet werden. In einigen Ausführungsformen wird eine Keimschicht (nicht gezeigt) über der zweiten dielektrischen Schicht 1302 und in den Gräben 1002 gebildet, bevor der Plattierungsprozess durchgeführt wird. Die Keimschicht umfasst mindestens eines von Kupfer und einem anderen geeigneten Material. Andere Prozesse und/oder Techniken zum Bilden der ersten Kupferschicht 1402 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Die zweite dielektrische Schicht 1302 schützt die erste Sperrschicht 1202 vor Beschädigung, wie zum Beispiel während der Bildung der ersten Kupferschicht 1402. In einigen Ausführungsformen verhindert die zweite dielektrische Schicht 1302 eine Beschädigung der ersten Sperrschicht 1202 während des Plattierungsprozesses und/oder verhindert, dass die in dem Plattierungsprozess verwendete Plattierungslösung die erste Sperrschicht 1202 auflöst.
  • Ein erster Abschnitt 1402a der ersten Kupferschicht 1402 befindet sich in einem Graben 1002. Der erste Abschnitt 1402a der ersten Kupferschicht 1402 weist eine elfte Seitenwand 1404 auf, auf die eine dreizehnte Seitenwand 1408 des ersten Abschnitts der zweiten dielektrischen Schicht 1302 ausgerichtet ist. Der erste Abschnitt 1402a der ersten Kupferschicht 1402 in dem Graben 1002 weist eine zwölfte Seitenwand 1406 auf, auf die eine vierzehnte Seitenwand 1410 des ersten Abschnitts der zweiten dielektrischen Schicht 1302 ausgerichtet ist. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der ersten Kupferschicht 1402 relativ zu anderen Elementen, Merkmalen usw. liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • In einigen Ausführungsformen bilden der erste Abschnitt der ersten Sperrschicht 1202 in dem Graben 1002, der erste Abschnitt der zweiten dielektrischen Schicht 1302 in dem Graben 1002 und der erste Abschnitt 1402a der ersten Kupferschicht 1402 in dem Graben 1002 eine DTI-Struktur 1502 (in 15 gezeigt), die sich durch die erste dielektrische Schicht 702 und/oder in das erste Substrat 102 erstreckt. Die DTI-Struktur 1502 ist eine Rückseiten-DTI-Struktur (Backside DTI, BDTI-Struktur) oder eine andere Art von DTI-Struktur. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst eine oder mehrere DTI-Strukturen 1502. Es wird eine beliebige Anzahl von DTI-Strukturen 1502 in Betracht gezogen. Die DTI-Strukturen 1502 sind von einer Komponente seitlich versetzt und/oder befinden sich zwischen zwei Komponenten 104. In einigen Ausführungsformen befindet sich eine DTI-Struktur 1502 zwischen zwei benachbarten Komponenten 104, der zweite Abschnitt 102b des ersten Substrats 102 trennt die DTI-Struktur 1502 von einer ersten Komponente der beiden benachbarten Komponente 104, und der dritte Abschnitt 102c des ersten Substrats 102 trennt die DTI-Struktur 1502 von einer zweiten Komponente 104 der beiden benachbarten Komponenten 104.
  • 15A-15B veranschaulichen das Entfernen einer ersten Sektion der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen. In einigen Ausführungsformen wird die erste Sektion durch mindestens eines von CMP, Ätzen und anderen geeigneten Techniken entfernt. Die erste Sektion umfasst eine obere Sektion der Halbleitervorrichtung 100, die sich über der ersten dielektrischen Schicht 702 befindet, und umfasst zum Beispiel mindestens eines von einem Abschnitt der ersten Sperrschicht 1202, der sich über der ersten dielektrischen Schicht 702 befindet, einem Abschnitt der zweiten dielektrischen Schicht 1302, der sich über der ersten dielektrischen Schicht 702 befindet, und einem Abschnitt der ersten Kupferschicht 1402, der sich über der ersten dielektrischen Schicht 702 befindet. In einigen Ausführungsformen wird durch das Entfernen der ersten Sektion der Halbleitervorrichtung 100 mindestens eines von einer Oberseite 1504 der ersten dielektrischen Schicht 702 und einer Oberseite 1506 einer DTI-Struktur 1502 freigelegt.
  • Eine Breite 1508 einer DTI-Struktur 1502 beträgt zwischen etwa 600 Ängström und etwa 67.000 Ängström. Eine Länge 1510 der DTI-Struktur 1502 beträgt zwischen etwa 3.000 Ängström und etwa 200.000 Ängström. Die Länge 1510 der DTI-Struktur 1502 beträgt mindestens etwa das Dreifache (wie zum Beispiel mindestens das Fünffache) der Breite 1508 der DTI-Struktur 1502, dergestalt, dass die DTI-Struktur ein relativ großes Seitenverhältnis aufweist. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der DTI-Strukturen 1502 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 15B veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht der Sektion 1502a (in 15A gezeigt) der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen. Die Sektion 1502a umfasst mindestens einen Abschnitt einer DTI-Struktur 1502. Die DTI-Struktur 1502 umfasst mindestens eine von einer Sperrstruktur 1512, einer dielektrischen Struktur 1514 und einer Kupferstruktur 1516. Die Sperrstruktur 1512 umfasst einen Abschnitt der ersten Sperrschicht 1202. Die dielektrische Struktur 1514 umfasst einen Abschnitt der zweiten dielektrischen Schicht 1302. Die Kupferstruktur 1516 umfasst einen Abschnitt der ersten Kupferschicht 1402. Die dielektrische Struktur 1514 befindet sich zwischen der Sperrstruktur 1512 und der Kupferstruktur 1516. Die Sperrstruktur 1512 befindet sich zwischen der dielektrischen Struktur 1514 und dem ersten Substrat 102. Eine Dicke 1518 der Sperrstruktur 1512 beträgt mindestens etwa das 0,01-fache (wie zum Beispiel mindestens das 0,02-fache) der Breite 1508 (15A) der DTI-Struktur 1502. Eine Dicke 1520 der dielektrischen Struktur 1514 beträgt mindestens etwa das 0,005-fache (wie zum Beispiel mindestens etwa das 0,01-fache) der Breite 1508 (15A) der DTI-Struktur 1502. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der DTI-Strukturen 1502 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 15C veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht der Sektion 1502a der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen, wobei die dielektrische Struktur 1514 eine Mehrschichtstruktur ist. Die dielektrische Struktur 1514 umfasst eine beliebige Anzahl von dielektrischen Schichten, dergestalt, dass eine Grenzfläche zwischen den Schichten definiert wird. In einigen Ausführungsformen hat jede Schicht der dielektrischen Struktur 1514, wie zum Beispiel mindestens eine von einer Schicht 1514a, einer Schicht 1514b zwischen der Schicht 1514a und der Kupferstruktur 1516 usw., einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen etwa 1 und etwa 20 (wie zum Beispiel zwischen etwa 2,5 bis etwa 16). Jede Schicht der dielektrischen Struktur 1514 umfasst mindestens eines von Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Hafniumoxid, FSG und einem anderen geeigneten Material. In einigen Ausführungsformen unterscheidet sich die Schicht 1514a von der Schicht 1514b. In einigen Ausführungsformen umfasst die Schicht 1514a einen Abschnitt der zweiten dielektrischen Schicht 1302, und die Schicht 1514b umfasst einen Abschnitt einer anderen dielektrischen Schicht, die vor dem Bilden der ersten Kupferschicht 1402 über der zweiten dielektrischen Schicht 1302 gebildet wird. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der DTI-Strukturen 1502 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • In einigen Ausführungsformen schützt die dielektrische Struktur 1514 das erste Substrat 102 davor, durch die Ausdehnung der Kupferstruktur 1516 beschädigt zu werden, und verbessert dadurch die Leistung der Halbleitervorrichtung 100 und/oder reduziert den Betrag des Dunkelstroms in der Halbleitervorrichtung 100. In einigen Ausführungsformen fungiert die dielektrische Struktur 1514 als eine Entspannungsschicht, um Verspannungen zu lösen, die infolge einer Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem ersten Substrat 102 und der Kupferstruktur 1516 entstehen.
  • 16 veranschaulicht eine dritte dielektrische Schicht 1602, die über der ersten dielektrischen Schicht 702 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. Die dritte dielektrische Schicht 1602 liegt über den Oberseiten 1506 der DTI-Strukturen 1502 und/oder steht mit den Oberseiten 1506 der DTI-Strukturen 1502 in direktem Kontakt und/oder steht mit den Oberseiten 1506 der DTI-Strukturen 1502 in indirektem Kontakt. Die dritte dielektrische Schicht 1602 liegt über der Oberseite 1504 der ersten dielektrischen Schicht 702 und/oder steht mit der Oberseite 1504 der ersten dielektrischen Schicht 702 in direktem Kontakt und/oder steht mit der Oberseite 1504 der ersten dielektrischen Schicht 702 in indirektem Kontakt. Die dritte dielektrische Schicht 1602 umfasst mindestens eines von SiO, SiO2, SiN, Si3N4, MgO, Al2O3, Yb2O3, ZnO, Ta2O5, ZrO2, HfO2, TeO2, TiO2 und einem anderen geeigneten Material. Die dritte dielektrische Schicht 1602 wird durch mindestens eines von PVD, Sputtern, CVD, LPCVD, ALCVD, UHVCVD, RPCVD, ALD, MBE, LPE, Aufschleudern, Aufwachsen und anderen geeigneten Techniken gebildet. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der dritten dielektrischen Schicht 1602 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 17 veranschaulicht eine Farbfilterschicht 1702, die über der dritten dielektrischen Schicht 1602 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. Die Farbfilterschicht 1702 liegt über der dritten dielektrischen Schicht 1602 und/oder steht mit einer Oberseite der dritten dielektrischen Schicht 1602 in direktem Kontakt und/oder steht mit der Oberseite der dritten dielektrischen Schicht 1602 in indirektem Kontakt. Die Farbfilterschicht 1702 umfasst mindestens eines von einem pigmentdispergierten Farbresistmaterial (Pigment-Dispersed Color Resist, PDCR-Material), einer lichtempfindlichen Substanz, einer Photoinitiatorsubstanz, einem multifunktionalen Monomer, einem oder mehreren Additiven, einem Nivellierungsmittel, einem Haftvermittler, einem Harz, einem in alkalischer Lösung löslichen Polymer, einer Farbpaste, einem Pigment, einem Dispergiermittel, einem Lösemittel, und einem anderen geeigneten Material. Die Farbfilterschicht 1702 filtert bestimmte Wellenlängen von Strahlung. In einigen Ausführungsformen haben verschiedene Abschnitte der Farbfilterschicht 1702 verschiedene Materialzusammensetzungen, damit verschiedene Wellenlängen gefiltert werden können. Ein erster Abschnitt 1702a der Farbfilterschicht 1702 liegt über einer ersten Komponente 104, hat eine erste Materialzusammensetzung, und filtert erste Wellenlängen. Ein zweiter Abschnitt 1702b der Farbfilterschicht 1702 liegt über einer zweiten Komponente 104, hat eine zweite Materialzusammensetzung, und filtert zweite Wellenlängen, die sich von den ersten Wellenlängen unterscheiden. Ein dritter Abschnitt 1702c der Farbfilterschicht 1702 liegt über einer dritten Komponente 104, weist eine dritte Materialzusammensetzung auf, und filtert dritte Wellenlängen, die sich von den ersten Wellenlängen und/oder den zweiten Wellenlängen unterscheiden. Die Farbfilterschicht 1702 wird durch mindestens eines von PVD, Sputtern, CVD, LPCVD, ALCVD, UHVCVD, RPCVD, ALD, MBE, LPE, Aufschleudern, Aufwachsen und anderen geeigneten Techniken gebildet. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der Farbfilterschicht 1702 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • 18A veranschaulicht eine Linsenanordnung 1802, die über der Farbfilterschicht 1702 gebildet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. In einigen Ausführungsformen liegt die Linsenanordnung 1802 über der Farbfilterschicht 1702 und/oder steht mit einer Oberseite der Farbfilterschicht 1702 in direktem Kontakt und/oder steht mit der Oberseite der Farbfilterschicht 1702 in indirektem Kontakt. In einigen Ausführungsformen wird die Linsenanordnung 1802 durch mindestens eines von thermischem Aufschmelzen, mikroplastischem Prägen, Mikrotröpfchenstrahlen, Photolithografie, reaktivem Ionenätzen, maschineller Bearbeitung und anderen geeigneten Techniken gebildet. Die Linsen der Linsenanordnung 1802 sind mindestens eines von Mikrolinsen und anderen geeigneten Linsen. Die Linsenanordnung 1802 umfasst mindestens eine von einer ersten Linse 1802a über einer ersten Komponente 104, einer zweiten Linse 1802b über einer zweiten Komponente 104, und einer dritten Linse 1802c über einer dritten Komponente 104. In einigen Ausführungsformen liegen eine oder mehrere Linsen der Linsenanordnung 1802 über einem oder mehreren Abschnitten der ersten dielektrischen Schicht 702, die verjüngte Seitenwände aufweist, wie zum Beispiel einer oder mehreren HA-Strukturen 710. Andere Strukturen und/oder Konfigurationen der Linsenanordnung 1802 liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • In einigen Ausführungsformen wird Strahlung in Richtung der Halbleitervorrichtung 100 projiziert, wie zum Beispiel in die Richtung 202 und/oder in eine andere Richtung. Mindestens ein Teil der Strahlung passiert mindestens eines von der Linsenanordnung 1802, der Farbfilterschicht 1702, der dritten dielektrischen Schicht 1602, der ersten dielektrischen Schicht 702 und einem Teil des ersten Substrats 102 und wird durch die Komponenten 104 erfasst und/oder detektiert und/oder in Elektronen umgewandelt. Die HA-Strukturen 710 bewirken im Vergleich zu anderen Sensoren, die die HA-Strukturen 710 nicht implementieren, eine Erhöhung der Strahlungsmenge, die durch die Komponenten 104 erfasst und/oder detektiert und/oder in Elektronen umgewandelt wird. Die Implementierung der HA-Strukturen 710 mindert die Reflexion oder Ablenkung von Strahlung, die auf eine Komponente 104 projiziert wird, durch das erste Substrat 102 von der Komponente 104 fort. In einigen Ausführungsformen umfasst die Strahlung NIR-Strahlung, wie zum Beispiel Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen etwa 700 Nanometern und etwa 2500 Nanometern. Andere Wellenlängen von Strahlung, die durch die HA-Strukturen 710 auf die Komponenten 104 gerichtet werden, liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • In einigen Ausführungsformen verhindern und/oder vermindern die DTI-Strukturen 1502 ein Übersprechen zwischen den Komponenten 104. Die DTI-Strukturen 1502 verhindern und/oder vermindern die Ausbreitung von Strahlung von einer Komponente 104 zu einer benachbarten Komponente 104 oder einfach von einer Komponente 104 fort, wenn es keine benachbarte Komponente 104 gibt. Strahlung, die sich von der Komponente 104 fort bewegt, wird durch eine DTI-Struktur 1502 zurück zu der Komponente 104 reflektiert. Allgemein wird viel mehr Strahlung durch eine Komponente 104 detektiert, wenn die Strahlung zu der Komponente 104 zurück gelenkt wird. Das Implementieren der DTI-Strukturen 1502 mit Kupferstrukturen, wie zum Beispiel der Kupferstruktur 1516, bewirkt im Vergleich zu anderen Sensoren, die die DTI-Strukturen 1502 nicht mit den Kupferstrukturen implementieren, eine Erhöhung der Strahlungsmenge, die durch eine DTI-Struktur 1502 zu einer Komponente 104 zurück reflektiert wird. Die Erhöhung der Strahlungsmenge, die durch die DTI-Strukturen 1502 reflektiert wird, ist mindestens auf ein verbessertes Reflexionsvermögen der DTI-Strukturen 1502 mit Kupfer im Vergleich zu anderen DTI-Strukturen, die kein Kupfer umfassen, und/oder auf eine reduzierte Porosität der DTI-Strukturen 1502 im Vergleich zu anderen DTI-Strukturen mit höheren Porositäten zurückzuführen. In einigen Ausführungsformen kann eine Kupferstruktur einer DTI-Struktur 1502 mindestens etwa 95 % der Strahlung, wie zum Beispiel NIR-Strahlung, reflektieren, die zu der DTI-Struktur 1502 gelangt. In einigen Ausführungsformen ist die reduzierte Porosität der DTI-Strukturen 1502 mindestens auf das Bilden der DTI-Strukturen 1502 mit Kupfer zurückzuführen. Die verringerte Porosität der DTI-Strukturen 1502 ist mindestens darauf zurückzuführen, dass der Plattierungsprozess zum Bilden der ersten Kupferschicht 1402 (mit der die DTI-Strukturen 1502 gebildet werden) mit der Stromdichte und/oder der anfänglichen Stromdichte von mindestens etwa 3 Milliampere pro Quadratzentimeter (wie zum Beispiel mindestens etwa 5 Milliampere pro Quadratzentimeter) durchgeführt wird. Das Implementieren der DTI-Strukturen 1502 mit den Kupferstrukturen, wie zum Beispiel der Kupferstruktur 1516, bewirkt im Vergleich mit anderen Sensoren, die die DTI-Strukturen 1502 nicht mit den Kupferstrukturen implementieren, eine Verringerung des Übersprechens zwischen Komponenten 104, wie zum Beispiel eine Verringerung des NIR-Übersprechens zwischen Komponenten 104 (wie zum Beispiel Komponenten 104, die dafür konfiguriert sind, NIR-Strahlung zu detektieren) um etwa 40 %.
  • 18B veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen, bei denen die HA-Strukturen 710 direkt nebeneinander liegen. In einigen Ausführungsformen liegen mindestens einige HA-Strukturen eines Satzes von HA-Strukturen 710, die sich zwischen zwei benachbarten DTI-Strukturen 1502 befinden, direkt nebeneinander, wie zum Beispiel in einer Sägezahnkonfiguration.
  • In einigen Ausführungsformen wird eine Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtung weist eine erste Tiefgrabenisolationsstruktur (Deep Trench Isolation, DTI-Struktur) in einem Substrat auf. Die erste DTI-Struktur umfasst eine Sperrstruktur, eine dielektrische Struktur und eine Kupferstruktur. Die dielektrische Struktur befindet sich zwischen der Sperrstruktur und der Kupferstruktur. Die Sperrstruktur befindet sich zwischen dem Substrat und der dielektrischen Struktur.
  • In einigen Ausführungsformen liegt ein Wärmeausdehnungskoeffizient der dielektrischen Struktur zwischen etwa 2,5 und etwa 16.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die dielektrische Struktur mindestens eines von Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Hafniumoxid und fluoriertem Quarzglas.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Sperrstruktur mindestens eines von Aluminiumoxid, Hafniumoxid und Tantalnitrid.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Halbleitervorrichtung eine erste dielektrische Schicht auf, die über dem Substrat liegt, wobei ein erster Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht eine erste Seitenwand aufweist, die auf einen ersten Abschnitt einer ersten Seitenwand der Sperrstruktur ausgerichtet ist.
  • In einigen Ausführungsformen hat ein zweiter Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht eine verjüngte Seitenwand, die auf eine verjüngte Seitenwand eines ersten Abschnitts des Substrats ausgerichtet ist.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Halbleitervorrichtung eine Photodiode innerhalb des Substrats auf, wobei die erste DTI-Struktur von der Photodiode seitlich versetzt ist.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Halbleitervorrichtung eine zweite DTI-Struktur innerhalb des Substrats und von der Photodiode seitlich versetzt auf, wobei die Photodiode zwischen der ersten DTI-Struktur und der zweiten DTI-Struktur liegt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite DTI-Struktur eine zweite Sperrstruktur, eine zweite dielektrische Struktur und eine zweite Kupferstruktur. Die zweite dielektrische Struktur befindet sich zwischen der zweiten Sperrstruktur und der zweiten Kupferstruktur, und die zweite Sperrstruktur befindet sich zwischen dem Substrat und der zweiten dielektrischen Struktur.
  • In einigen Ausführungsformen wird eine Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtung weist eine Photodiode innerhalb eines Substrats auf. Die Halbleitervorrichtung weist eine erste dielektrische Schicht auf, die über dem Substrat liegt. Ein erster Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht liegt über der Photodiode. Die erste Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht hat eine verjüngte Seitenwand. Ein erster Abschnitt des Substrats trennt den ersten Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht von der Photodiode. Die Halbleitervorrichtung weist eine erste Tiefgrabenisolationsstruktur (Deep Trench Isolation, DTI-Struktur) auf. Die erste DTI-Struktur umfasst eine Sperrstruktur, eine dielektrische Struktur und eine Kupferstruktur. Die dielektrische Struktur befindet sich zwischen der Sperrstruktur und der Kupferstruktur. Die Sperrstruktur befindet sich zwischen dem Substrat und der dielektrischen Struktur.
  • In einigen Ausführungsformen hat der erste Abschnitt des Substrats eine erste verjüngte Seitenwand, die auf die verjüngte Seitenwand des ersten Abschnitts der ersten dielektrischen Schicht ausgerichtet ist.
  • In einigen Ausführungsformen liegt ein zweiter Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht über der Photodiode, der zweite Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht hat eine verjüngte Seitenwand; und der erste Abschnitt des Substrats hat eine zweite verjüngte Seitenwand, die auf die verjüngte Seitenwand des zweiten Abschnitts der ersten dielektrischen Schicht ausgerichtet ist.
  • In einigen Ausführungsformen hat die erste verjüngte Seitenwand des ersten Abschnitts des Substrats eine erste Neigung, die zweite verjüngte Seitenwand des ersten Abschnitts des Substrats hat eine zweite Neigung, und die zweite Neigung hat eine relativ zu der ersten Neigung entgegengesetzte Polarität.
  • In einigen Ausführungsformen ist die erste DTI-Struktur von der Photodiode seitlich versetzt.
  • In einigen Ausführungsformen trennt ein zweiter Abschnitt des Substrats die erste DTI-Struktur von der Photodiode.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Halbleitervorrichtung eine zweite DTI-Struktur auf, die von der Photodiode seitlich versetzt ist. Die Photodiode befindet sich zwischen der ersten DTI-Struktur und der zweiten DTI-Struktur, die zweite DTI-Struktur umfasst eine zweite Sperrstruktur, eine zweite dielektrische Struktur und eine zweite Kupferstruktur, die zweite dielektrische Struktur befindet sich zwischen der zweiten Sperrstruktur und der zweiten Kupferstruktur, und die zweite Sperrstruktur befindet sich zwischen dem Substrat und der zweiten dielektrischen Struktur.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Halbleitervorrichtung eine Linsenanordnung auf, wobei eine erste Linse der Linsenanordnung über dem ersten Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht liegt.
  • In einigen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bilden einer ersten dielektrischen Schicht über einem Substrat. Das Verfahren umfasst das Bilden eines ersten Grabens, der sich durch die erste dielektrische Schicht und in das Substrat hinein erstreckt. Das Verfahren umfasst das Bilden einer ersten Sperrschicht über der ersten dielektrischen Schicht und in dem ersten Graben. Das Verfahren umfasst das Bilden einer zweiten dielektrischen Schicht über der ersten Sperrschicht und in dem ersten Graben. Das Verfahren umfasst das Bilden einer ersten Kupferschicht über der zweiten dielektrischen Schicht und in dem ersten Graben.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Bilden der ersten Kupferschicht das Durchführen eines Plattierungsprozesses mit einer Stromdichte von mindestens etwa 5 Milliampere pro Quadratzentimeter.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Bilden einer ersten Aussparung innerhalb des Substrats, wobei das Bilden der ersten dielektrischen Schicht das Bilden eines ersten Abschnitts der ersten dielektrischen Schicht in der ersten Aussparung umfasst und der erste Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht über einer Photodiode innerhalb des Substrats liegt.
  • Das oben Dargelegte umreißt Merkmale verschiedener Ausführungsformen, so dass der Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Dem Fachmann ist klar, dass er die vorliegende Offenbarung ohne Weiteres als Basis für das Entwerfen oder Modifizieren anderer Prozesse und Strukturen verwenden kann, um die gleichen Zwecke oder die gleichen Vorteile wie bei den im vorliegenden Text vorgestellten Ausführungsformen zu erreichen. Dem Fachmann sollte auch klar sein, dass solche äquivalenten Bauformen nicht das Wesen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung verlassen, und dass er verschiedene Änderungen, Substituierungen und Modifizierungen an der vorliegenden Erfindung vornehmen kann, ohne vom Wesen und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • Obgleich der Gegenstand in Formulierungen beschrieben wurde, die für strukturelle Merkmale und/oder methodologische Aktionen spezifisch sind, versteht es sich, dass der Gegenstand der beiliegenden Ansprüche nicht unbedingt auf die oben beschriebenen spezifischen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Vielmehr werden die oben beschriebenen konkreten Merkmale und Aktionen als beispielhafte Formen der Implementierung mindestens einiger der Ansprüche offenbart.
  • Im vorliegenden Text wurden verschiedene Durchführungen von Ausführungsformen beschrieben. Die Reihenfolge, in der einige oder alle Abläufe beschrieben wurden, darf nicht so ausgelegt werden, als wären diese Abläufe zwangsläufig reihenfolgeabhängig. Dem Leser, der in den Genuss dieser Beschreibung kommt, werden auch andere Reihenfolgen einfallen. Des Weiteren versteht es sich, dass nicht unbedingt alle Vorgänge in jeder im vorliegenden Text beschriebenen Ausführungsform vorkommen müssen. Des Weiteren versteht es sich, dass in einigen Ausführungsformen nicht alle Vorgänge notwendig sind.
  • Es versteht sich, dass die im vorliegenden Text gezeigten Schichten, Strukturelemente, Elemente usw. aus Gründen der Einfachheit und des Verständnisses mit bestimmten Abmessungen relativ zueinander, wie zum Beispiel strukturellen Abmessungen oder Ausrichtungen, veranschaulicht wurden, und dass sich ihre tatsächlichen Abmessungen in einigen Ausführungsformen erheblich von den im vorliegenden Text dargestellten unterscheiden. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Techniken zum Bilden der im vorliegenden Text erwähnten Schichten, Regionen, Strukturelemente, Elemente usw., wie zum Beispiel mindestens eine von Ätztechniken, Planarisierungstechniken, Implantierungstechniken, Dotierungstechniken, Aufschleudertechniken, Sputtertechniken, Wachstumstechniken und Abscheidungstechniken, wie zum Beispiel chemische Aufdampfung (CVD).
  • Darüber hinaus meint das Wort „beispielhaft“ im Sinne des vorliegenden Textes „als Beispiel oder zur Veranschaulichung dienend“, und nicht unbedingt als „vorteilhaft“. Im Sinne dieser Anmeldung soll „oder“ ein inkludierendes „oder“ und kein exkludierendes „oder“ bedeuten. Darüber hinaus sind „ein/eine/einer“ im Sinne dieser Anmeldung und der beigefügten Ansprüche allgemein so auszulegen, dass sie „ein oder mehrere“ bedeuten, sofern nichts anders angegeben ist oder der Kontext nicht unmissverständlich eine Deutung in der Einzahlform verlangt. Außerdem bedeutet „mindestens eines von A und B“ und/oder dergleichen allgemein A oder B oder sowohl A als auch B. Darüber hinaus sollen in dem Maße, wie „enthalten“, „haben“, „aufweisen“, „mit“ oder Varianten davon verwendet werden, diese Begriffe in einer ähnlichen Weise inkludierend sein wie der Begriff „umfassend“. Außerdem sind, sofern nicht anders angegeben, „erster“, „zweiter“ oder dergleichen nicht dazu bestimmt, einen zeitlichen Aspekt, einen räumlichen Aspekt, eine Reihenfolge usw. zu implizieren. Vielmehr werden solche Begriffe lediglich als Bezeichner, Namen usw. für Strukturelemente, Elemente, Dinge usw. verwendet. Zum Beispiel entsprechen ein erstes Element und ein zweites Element allgemein dem Element A und dem Element B oder zwei verschiedenen oder zwei gleichen Elementen oder demselben Element.
  • Des Weiteren ist die Offenbarung zwar in Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen gezeigt und beschrieben worden, doch fallen dem Durchschnittsfachmann äquivalente Änderungen und Modifizierungen ein, nachdem er diese Spezifikation und die beigefügten Zeichnungen gelesen und verstanden hat. Die Offenbarung umfasst alle derartigen Modifizierungen und Änderungen und wird nur durch den Schutzumfang der folgenden Ansprüche beschränkt. Insbesondere in Bezug auf verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten (zum Beispiel Elemente, Ressourcen usw.) ausgeführt werden, sollen die zur Beschreibung dieser Komponenten verwendeten Begriffe, sofern nicht anders angegeben, jeder Komponente entsprechen, die die angegebene Funktion der beschriebenen Komponente erfüllt (die zum Beispiel funktional äquivalent ist), auch wenn sie der offenbarten Struktur strukturell nicht äquivalent ist. Darüber hinaus kann es sein, dass zwar ein bestimmtes Merkmal der Offenbarung nur in Bezug auf eine von mehreren Implementierungen offenbart wurde, dass aber dieses Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden kann, so wie es für eine bestimmte oder besondere Anwendung gewünscht und vorteilhaft ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 63028657 [0001]

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung, die umfasst: eine erste Tiefgrabenisolationsstruktur (Deep Trench Isolation, DTI-Struktur) innerhalb eines Substrats, wobei: die erste DTI-Struktur eine Sperrstruktur, eine dielektrische Struktur und eine Kupferstruktur umfasst; sich die dielektrische Struktur zwischen der Sperrstruktur und der Kupferstruktur befindet; und sich die Sperrstruktur zwischen dem Substrat und der dielektrischen Struktur befindet.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: ein Wärmeausdehnungskoeffizient der dielektrischen Struktur zwischen etwa 2,5 bis etwa 16 liegt.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die dielektrische Struktur mindestens eines von Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Hafniumoxid und fluoriertem Quarzglas umfasst.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: die Sperrstruktur mindestens eines von Aluminiumoxid, Hafniumoxid und Tantalnitrid umfasst.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die umfasst: eine erste dielektrische Schicht, die über dem Substrat liegt, wobei ein erster Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht eine erste Seitenwand aufweist, die auf einen ersten Abschnitt einer ersten Seitenwand der Sperrstruktur ausgerichtet ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei: ein zweiter Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht eine verjüngte Seitenwand aufweist, die auf eine verjüngte Seitenwand eines ersten Abschnitts des Substrats ausgerichtet ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die umfasst: eine Photodiode innerhalb des Substrats, wobei die erste DTI-Struktur von der Photodiode seitlich versetzt ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, die umfasst: eine zweite DTI-Struktur innerhalb des Substrats und von der Photodiode seitlich versetzt, wobei: sich die Photodiode zwischen der ersten DTI-Struktur und der zweiten DTI-Struktur befindet.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei: die zweite DTI-Struktur eine zweite Sperrstruktur, eine zweite dielektrische Struktur und eine zweite Kupferstruktur umfasst; sich die zweite dielektrische Struktur zwischen der zweiten Sperrstruktur und der zweiten Kupferstruktur befindet; und sich die zweite Sperrstruktur zwischen dem Substrat und der zweiten dielektrischen Struktur befindet.
  10. Halbleitervorrichtung, die umfasst: eine Photodiode innerhalb eines Substrats; eine erste dielektrische Schicht, die über dem Substrat liegt, wobei: ein erster Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht über der Photodiode liegt; der erste Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht eine verjüngte Seitenwand aufweist; und ein erster Abschnitt des Substrats den ersten Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht von der Photodiode trennt; und eine erste Tiefgrabenisolationsstruktur (Deep Trench Isolation, DTI-Struktur), wobei: die erste DTI-Struktur eine Sperrstruktur, eine dielektrische Struktur und eine Kupferstruktur umfasst; sich die dielektrische Struktur zwischen der Sperrstruktur und der Kupferstruktur befindet; und sich die Sperrstruktur zwischen dem Substrat und der dielektrischen Struktur befindet.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei der erste Abschnitt des Substrats eine erste verjüngte Seitenwand aufweist, die auf die verjüngte Seitenwand des ersten Abschnitts der ersten dielektrischen Schicht ausgerichtet ist.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei: ein zweiter Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht über der Photodiode liegt; der zweite Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht eine verjüngte Seitenwand aufweist; und der erste Abschnitt des Substrats eine zweite verjüngte Seitenwand aufweist, die auf die verjüngte Seitenwand des zweiten Abschnitts der ersten dielektrischen Schicht ausgerichtet ist.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei: die erste verjüngte Seitenwand des ersten Abschnitts des Substrats eine erste Neigung aufweist; die zweite verjüngte Seitenwand des ersten Abschnitts des Substrats eine zweite Neigung aufweist; und die zweite Neigung relativ zu der ersten Neigung eine entgegengesetzte Polarität aufweist.
  14. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 13, wobei: die erste DTI-Struktur von der Photodiode seitlich versetzt ist.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei: ein zweiter Abschnitt des Substrats die erste DTI-Struktur von der Photodiode trennt.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, die umfasst: eine zweite DTI-Struktur, die von der Photodiode seitlich versetzt ist, wobei: sich die Photodiode zwischen der ersten DTI-Struktur und der zweiten DTI-Struktur befindet; die zweite DTI-Struktur eine zweite Sperrstruktur, eine zweite dielektrische Struktur und eine zweite Kupferstruktur umfasst; sich die zweite dielektrische Struktur zwischen der zweiten Sperrstruktur und der zweiten Kupferstruktur befindet; und sich die zweite Sperrstruktur zwischen dem Substrat und der zweiten dielektrischen Struktur befindet.
  17. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 16, die umfasst: eine Linsenanordnung, wobei eine erste Linse der Linsenanordnung über dem ersten Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht liegt.
  18. Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung, das umfasst: Bilden einer ersten dielektrischen Schicht über einem Substrat; Bilden eines ersten Grabens, der sich durch die erste dielektrische Schicht und in das Substrat hinein erstreckt; Bilden einer ersten Sperrschicht über der ersten dielektrischen Schicht und in dem ersten Graben; Bilden einer zweiten dielektrischen Schicht über der ersten Sperrschicht und in dem ersten Graben; und Bilden einer ersten Kupferschicht über der zweiten dielektrischen Schicht und in dem ersten Graben.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei: das Bilden der ersten Kupferschicht das Durchführen eines Plattierungsprozesses mit einer Stromdichte von mindestens etwa 5 Milliampere pro Quadratzentimeter umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, das umfasst: Bilden einer ersten Aussparung innerhalb des Substrats, wobei: das Bilden der ersten dielektrischen Schicht das Bilden eines ersten Abschnitts der ersten dielektrischen Schicht in der ersten Aussparung umfasst; und der erste Abschnitt der ersten dielektrischen Schicht über einer Photodiode innerhalb des Substrats liegt.
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