TW201727882A - 用於背照式影像感測器的深溝槽隔離件 - Google Patents

用於背照式影像感測器的深溝槽隔離件 Download PDF

Info

Publication number
TW201727882A
TW201727882A TW105134356A TW105134356A TW201727882A TW 201727882 A TW201727882 A TW 201727882A TW 105134356 A TW105134356 A TW 105134356A TW 105134356 A TW105134356 A TW 105134356A TW 201727882 A TW201727882 A TW 201727882A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
dielectric layer
substrate
grid
deep trench
dti
Prior art date
Application number
TW105134356A
Other languages
English (en)
Inventor
江彥廷
王俊智
楊敦年
曾曉暉
黃志輝
丁世汎
周世培
李昇展
Original Assignee
台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 台灣積體電路製造股份有限公司 filed Critical 台灣積體電路製造股份有限公司
Publication of TW201727882A publication Critical patent/TW201727882A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463Pixel isolation structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14621Colour filter arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627Microlenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636Interconnect structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464Back illuminated imager structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685Process for coatings or optical elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689MOS based technologies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本發明實施例係關於一種具有改良之DTI結構之BSI影像感測器及一種相關聯之形成方法。在一些實施例中,該BSI影像感測器包括被放置在對應於複數個像素區之一基板內的複數個影像感測元件。一深溝槽隔離件(DTI)柵格被放置在鄰近影像感測元件之間且自該基板之一上表面延伸至該基板內的位置。該DTI柵格包括經放置在該基板之該上表面下方的氣隙,該等氣隙具有由一第一介電層包圍的下部分及由一第二介電層密封的一些上部分。

Description

用於背照式影像感測器的深溝槽隔離件
本發明實施例係有關影像感測器及其製造方法。
許多現代電子裝置包含使用影像感測器之光學影像裝置(例如,數位相機)。一影像感測器可放置於包含一光偵測器陣列及支援邏輯之一積體電路(IC)上。可對應於個別像素之光偵測器量測對應於一光學影像之入射輻射(例如,光),且支援邏輯促進自IC讀出數位資料。自IC輸出之數位資料對應於光學影像之一數位編碼表示。 標準IC製造程序可產生使用前照式(FSI)技術或背照式(BSI)技術之影像感測器。在FSI之情況下,光落在IC之一前側上且在放置於一半導體基板中之該等光偵測器處收集之前穿過一電互連結構,諸如後段製程(BEOL)金屬層之一堆疊。通常在FSI中,該等BEOL金屬層經結構化以具有該等個別光偵測器上方之開口(孔隙),此係因為若BEOL金屬層配置於入射光與該等光偵測器之間,則該等BEOL金屬層之材料可阻斷光。為最佳化透過此等孔隙到達該等光偵測器之光量,通常在FSI中使用微透鏡、波導及其他光學構件以最小化反射且有助於引導光朝向該等各自光偵測器。 在BSI中,自基板之背側(即,與BEOL金屬層之堆疊相對之面)照明感測器,而非使光穿過BEOL金屬層中之開口/孔隙。與FSI相比,BSI容許一光偵測器具有在基板之一側上之其光學路徑及在基板之另一側上之其電組件,此容許光學元件與電元件之更佳分離。此意謂可獨立於電組件最佳化光學路徑,且反之亦然。針對BSI之光學約束類似於FSI,惟在BSI中光偵測器通常經定位於更靠近微透鏡(其等現放置於一薄化之基板表面上)除外。再者,由於BSI移除與BEOL金屬層中之孔隙相關聯之約束,BSI消除針對入射光之一損耗機制,從而潛在地提供裝置之一更高量子效率。 FSI及BSI技術皆為珍貴的市場區段,其中FSI係在具有較大像素之較低成本應用中有利之一既定技術,且BSI係在具有較小像素之高端應用中有利之一新興技術。
根據本發明一實施例,一種包含一影像感測陣列之積體電路,其包括:一基板,其包括經彼此緊鄰配置之複數個像素區;複數個影像感測元件,其等被放置在對應於該複數個像素區之該基板內;及一深溝槽隔離件(DTI)柵格,其被放置在鄰近影像感測元件之間,且自該基板之一上表面延伸至該基板內的位置;其中該DTI柵格包括經放置於該基板之該上表面下方的氣隙,其中該等氣隙具有由一第一介電層包圍的下部分,且其中一些該等氣隙具有由一第二介電層密封的上部分。 根據本發明一實施例,一種形成一積體電路之方法,其包括:在該基板之一背側處,自一基板之一上表面形成一深溝槽柵格;形成一第一介電層,其加襯裡於該深溝槽柵格且在該基板之該上表面上方延伸;及在該第一介電層上方形成一第二介電層且圍封該深溝槽柵格之剩餘空間,以在該深溝槽之下部分處形成氣隙;及其中該等氣隙係由該第一介電層或該第二介電層密封於該基板之該上表面下方。 根據本發明一實施例,一種形成一積體電路之方法,其包括:執行一蝕刻以自一基板之一上表面形成一深溝槽柵格;藉由電漿輔助原子層沈積(PEALD)來形成加襯裡於該深溝槽柵格且在該基板之該上表面上方延伸之一第一二氧化矽層;及在藉由電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)形成之該第一二氧化矽層上方形成一第二二氧化矽層,以自一頂面圍封該深溝槽柵格之剩餘空間,以在該深溝槽柵格之下部分處形成氣隙。
下列揭露內容提供用於實施所提供標的物之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本發明。當然,此等僅為實例且非限制。舉例而言,在下列描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成直接接觸之實施例,且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間,使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外,本發明可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的,且本身不指示所論述之各種實施例及/或組態之間之一關係。 此外,為便於描述,可在本文中使用諸如「在……下面」、「在……下方」、「下」、「在……上方」、「上」及類似者之空間相對術語來描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係,如圖中繪示。空間相對術語旨在涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式經定向(旋轉90度或按其他定向)且本文中使用之空間相對描述符同樣可相應地解釋。 在BSI影像感測器中,深溝槽隔離件(DTI)結構經配置於鄰近像素之間以使相鄰像素彼此隔離。藉由使用一蝕刻程序形成此等DTI結構以在一半導體基板內形成一深溝槽。接著使用一絕緣材料填充此深溝槽。在一些例項中,絕緣材料之填充品質不完美。例如,若在半導體基板上方形成過量絕緣材料,則絕緣材料可減小到達影像感測器之入射輻射量。另一方面,若存在過少絕緣材料,則狹縫或氣隙可留在絕緣材料內。當形成深溝槽時,此等狹縫或氣隙可容許污染物透過深溝槽之側壁擴散至半導體基板中。在任一情況中,可使BSI影像感測器之效能降級。 本發明實施例係關於一種具有改良之DTI結構之BSI影像感測器及一種相關聯之形成方法。在一些實施例中,BSI影像感測器包括被放置於一基板內且對應於複數個像素區之複數個影像感測元件。一深溝槽隔離件(DTI)柵格放置於鄰近影像感測元件之間且自基板之一上表面延伸至基板內之位置。在一些實施例中,藉由以下步驟形成DTI柵格:沿一深溝槽柵格加襯裡於一第一介電層,接著形成一第二介電層以自一頂面密封深溝槽柵格之剩餘空間。藉由將第一介電層形成為一保形層,使該等深溝槽變窄而無過多懸垂物。此後藉由形成第二介電層,具成本效益地密封該等深溝槽而在基板上方具有一較薄冗餘側向部分。藉此,改良DTI結構之形成。因此,在一些實施例中,DTI柵格包括放置於基板之上表面下方之氣隙。該等氣隙具有由第一介電層包圍之下部分。在一些實施例中,藉由第一介電層密封一些該等氣隙,而其他氣隙具有藉由第一介電層及第二介電層之一組合密封之上部分。 圖1繪示包含具有藉由一深溝槽隔離件(DTI)柵格隔離之影像感測元件之一影像感測陣列之一積體電路100之一些實施例之一俯視圖。圖2繪示沿圖1之一第一方向X之積體電路100之一些實施例之一剖面圖。圖3繪示沿圖1之一第二方向Y之積體電路100之一些實施例之一剖面圖。 如圖1中所展示,積體電路100包括一基板102,基板102具有用於影像感測之經配置成列及行之複數個像素區103a至103i。出於簡單之目的,圖1展示具有影像感測元件104a至104i之一3×3陣列,但應瞭解影像感測陣列可具有任何數目及圖案之像素。影像感測元件104a至104i被放置於基板102內且對應於複數個像素區103a至103i。一深溝槽隔離件(DTI)柵格106經放置至鄰近影像感測元件104a至104i之間之一深溝槽柵格中,且自基板102之一上表面延伸至基板102內之位置。DTI柵格106電隔離及/或光學隔離複數個影像感測元件104a至104i,從而減小串擾及暗電流且改良感測效能。如圖2或圖3中所展示,在一些實施例中,DTI柵格106包括加襯裡於深溝槽柵格(包含深溝槽柵格之底部及側壁表面)及在基板102之上表面上方向上延伸之一選用鈍化層108。一第一介電層110經保形地放置在鈍化層108上方,或在其中缺少鈍化層108之該等實施例中,直接加襯裡於深溝槽柵格。一第二介電層114經放置在第一介電層110上方且自一頂面密封深溝槽柵格之一剩餘空間,以形成氣隙112。第一介電層110及第二介電層114依一具成本效益之方式協作地密封在基板102之上表面之下方之該等氣隙112:保形第一介電層110使深溝槽柵格變窄,且第二介電層114有助於圍封深溝槽柵格之剩餘空間。與其中透過原子層沈積(ALD)形成僅一單一介電層以確保良好填充之一方法相比,使用可透過ALD形成的第一介電層110及可藉由具有一更快沈積速率之另一程序形成的第二介電層114容許在製造期間實現更高處理量,同時仍提供良好填充特性。 再參考圖1,DTI柵格106可具有:一第一部分106a,其在第一方向X (諸如一側向方向或一垂直方向)上之兩個鄰近影像感測元件(例如,104a與104b)之間;及一第二部分106b,其在第二方向Y (諸如一對角線方向)上之兩個影像感測元件(例如,104a與104e)之間。第一部分106a具有一第一寬度w1 ,其小於第二部分106b之一第二寬度w2 。在一些實施例中,如圖2中所展示,第一介電層110在DTI柵格106之第一部分106a處覆疊一第一氣隙112a至基板102之上表面下方之一第一位置210。同時,如圖3中所展示,第一介電層110在DTI柵格106之第二部分106b處可不覆疊一第二氣隙112b之一上區域。第二介電層114填充於深溝槽柵格之邊緣之間第一介電層110的狹縫中且延伸至基板102之上表面下方之一第二位置310。在一些實施例中,第二介電層114可具有一平坦表面。在一些實施例中,第一介電層110及第二介電層114包括二氧化矽。 圖4繪示包含具有藉由一深溝槽隔離件(DTI)柵格隔離之影像感測元件之一影像感測陣列之一積體電路400之一些其他實施例之一剖面圖。在一些實施例中,積體電路400包括具有複數個像素區103a至103c之一基板102。複數個像素區103a至103c各自包括經組態以將入射輻射420 (例如,光子)轉換成電信號之影像感測元件104a至104c。在一些實施例中,影像感測元件104a至104c可包括光二極體。在此等實施例中,光二極體可包括:一第一區,其在基板102內具有一第一摻雜類型(例如,n型摻雜);及一鄰接第二區,其在基板102內具有不同於第一摻雜類型之一第二摻雜類型(例如,p型摻雜)。在一些實施例中,複數個像素區103a至103c可係以包括列及/或行之一陣列配置於基板102內。 像素區103a至103c藉由延伸至基板102中且包括一鈍化層108及加襯裡於一深溝槽柵格之一第一介電層110之一深溝槽隔離件(DTI)柵格106而彼此隔離。鈍化層108可沿深溝槽柵格之表面自基板102之一上表面向下延伸且在深溝槽柵格與基板102之上表面相接之一上邊緣處形成一突部。在一些實施例中,鈍化層108可包括:一第一高k介電層107;及一第二高k介電層109,其被放置在第一高k介電層107上方。第一高k介電層107及第二高k介電層109可分別或協作地經組態以防止擴散、減小程序損壞及光學串擾。作為一實例,第一高k介電層107可包括氧化鉿(HfO)、氧化鋁(Al2 O3 )或其之一組合,及第二高k介電層109可包括氧化鈦(TiO2 )、氧化鉭(Ta2 O5 )或其之一組合。在一些實施例中,一第二介電層114 (例如,氧化物層)被放置在第一介電層110上方。第二介電層114填充於深溝槽柵格正上方第一介電層110之一上表面內凹槽之一上部分中,從而密封在基板102之上表面下方的氣隙112。 在一些實施例中,DTI柵格106可包括深溝槽隔離件(DTI)結構,其自基板102之一背側垂直延伸至基板102內之一位置。基板102之背側與基板102之一前側(一傳送電晶體408放置於其上且耦合至配置於一ILD層402內之一互連結構404)相對。在一些實施例中,一額外隔離結構406(諸如一淺溝槽隔離件(STI)結構)自基板102之前側配置,從而隔離鄰近像素使之免受干擾。 在一些實施例中,複數個彩色濾光片116對應於複數個像素區103a至103c配置在基板102之背側上方。複數個彩色濾光片116分別經組態以使入射輻射420之特定波長透射至影像感測元件104a至104c。例如,一第一彩色濾光片(例如,紅色濾光片)可透射具有在一第一範圍內之波長之光,而一第二彩色濾光片可透射具有在不同於第一範圍之一第二範圍內之波長之光。複數個微透鏡118配置在複數個彩色濾光片116上方。各自微透鏡118與彩色濾光片116側向對準且上覆於像素區103a至103c。該等微透鏡118經組態以聚焦入射輻射420 (例如,光)朝向像素區103a至103c。在一些實施例中,一金屬柵格122配置在第二介電層114上方複數個彩色濾光片116之鄰近者之間。一第三介電層124可放置在第二介電層114上方且加襯裡於金屬柵格122。 圖5至圖11繪示展示形成包含藉由一深溝槽隔離件(DTI)柵格隔離之一影像感測陣列之一積體電路的一方法之剖面圖之一些實施例。 如圖5之剖面圖500中所展示,在一基板102之一背側處自基板102之一上表面502形成一深溝槽柵格504。基板102具有複數個像素區103a至103c。複數個像素區103a至103c分別包括經組態以將入射輻射轉換成電信號之影像感測元件104a至104c。深溝槽柵格504可蝕刻在影像感測元件104a至104c之間,其中各溝槽包含向下延伸至溝槽之一底部表面之內傾斜側壁。在上表面502附近之一深溝槽開口之寬度可根據影像感測元件104a至104c之間之距離而改變。在各種實施例中,基板102可包括任何類型之半導體本體(例如,矽/CMOS塊體、SiGe、SOI等等),諸如一半導體晶圓或在一晶圓上之一或多個晶粒,以及形成在半導體本體上及/或以其他方式與其相關聯之任何其他類型之半導體及/或磊晶層。在一些實施例中,在翻轉及薄化基板102之前在基板102之一前側處執行製造程序以形成深溝槽柵格504。影像感測元件104a至104c可透過植入或磊晶生長自前側形成於基板102內。傳送電晶體可形成在基板102之前側處而耦合至影像感測元件104a至104c。一後段製程(BEOL)金屬堆疊可在形成基板102之前側處。BEOL金屬堆疊可包括配置於一或多個層級間介電層內之複數個金屬互連層。 如圖6之剖面圖600中所展示,可形成一第一高k介電層107及一第二高k介電層109以加襯裡於深溝槽柵格504。在一些實施例中,可藉由一濺鍍沈積程序形成第一高k介電層107及/或第二高k介電層109,其等加襯裡於深溝槽柵格之底部及側壁表面且延伸在基板102之上表面502上方。在一些實施例中,可在深溝槽柵格504與基板102之上表面502相接之一邊緣處形成一突部(由虛線圈出),從而使深溝槽開口變窄。取決於實施方案,第一高k介電層及第二高k介電層可由相同或不同材料製成,且可由相同或不同程序形成。 如圖7之剖面圖700中所展示,可在第二高k介電層109上方形成一第一介電層110。在一些實施例中,第一介電層110可為一保形層。第一介電層110可係藉由諸如一電漿輔助原子層沈積(PEALD)之原子層沈積技術來形成。ALD技術提供極佳填充,但從一處理量角度觀之,其可為緩慢的。第一介電層110可經沈積具有在自約30 nm至約80 nm之範圍內之一厚度。在一些實施例中,高k介電層107、109及第一介電層110之一總體厚度d可為約深溝槽開口之一開口寬度w的1/6。如圖7中所展示,第一介電層110可自一頂面密封深溝槽柵格504的一些較窄部分。儘管在圖7中未展示,但在一些實施例中,第一介電層110可不覆疊深溝槽柵格504之一些較寬部分之一上區,諸如如圖1及圖2中所展示之對角線區。 如圖8之剖面圖800中所展示,可在第一介電層110上方形成一第二介電層114。在一些實施例中,藉由具有遠高於第一介電層110之生長速率之一生長速率之一沈積程序來形成第二介電層114。因此,儘管具有極佳填充特性之第一介電層110的第一生長速率可為低,但第二介電層114之生長速率更快以提供在處理量與填充品質之間之一良好平衡。例如,第二介電層114可係依約150 Å/s之一生長速率來形成,而第一介電層110可係依約1Å/s之一生長速率來形成。第二介電層114可係藉由諸如一電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)之化學氣相沈積技術來形成。第二介電層114可係直接沈積於第一介電層110上,從而填充深溝槽柵格504正上方第一介電層110之一上表面內的凹槽。在一些實施例中,第二介電層114可經形成具有在自約50 nm至約100 nm之範圍內之一厚度。深溝槽柵格504之剩餘空間可被密封,以在基板102的上表面下方形成氣隙112。由於第一介電層110及第二介電層114以一高效方式協作地形成該等氣隙112,故第一介電層110及第二介電層114之一總體厚度相對較小。在一些實施例中,於沈積之後,(例如)使用一化學機械拋光(CMP)程序來平坦化第二介電層114。 如圖9之剖面圖900中所展示,可在第二介電層114上方形成一金屬柵格122,從而在操作期間,針對傳入輻射提供隔離及重導引。金屬柵格122可係使用金屬及介電膜之一堆疊(諸如氮化鈦、鎢等等)來形成。可藉由沈積程序(例如,PVD、CVD)接著藉由圖案化程序來形成金屬柵格122。 如圖10之剖面圖1000中所展示,可形成一第三介電層124以加襯裡於金屬柵格122。第三介電層124可為一保形層。 如圖11之剖面圖1100中所展示,在第三介電層124上方形成複數個彩色濾光片116。在一些實施例中,可藉由形成一彩色濾光片層及圖案化彩色濾光片層來形成複數個彩色濾光片116。彩色濾光片層係由容許透射具有一特定波長範圍之輻射(例如,光)同時阻斷指定範圍以外之波長之光之一材料形成。另外,在一些實施例中,彩色濾光片層在形成之後經平坦化。 在複數個彩色濾光片116上方形成複數個微透鏡118。在一些實施例中,可藉由在複數個彩色濾光片116上方(例如,藉由一旋塗方法或一沈積程序)沈積一微透鏡材料來形成複數個微透鏡118。在微透鏡材料上方圖案化具有一彎曲上表面之一微透鏡模板(未展示)。在一些實施例中,微透鏡模板可包括一光阻材料,其使用一分佈式曝露光劑量(例如,對於一負性光阻,在曲面之一底部處曝露較多光且在曲面之一頂部處曝露較少光)曝露,經顯影及烘烤以形成一圓形。接著藉由根據微透鏡模板選擇性地蝕刻微透鏡材料來形成複數個微透鏡118。微透鏡118亦可係在晶圓外形成,且接著在經形成之後被黏著至該等彩色濾光片116。 圖12繪示形成包含藉由一深溝槽隔離件(DTI)柵格隔離之一影像感測陣列之一積體電路之一方法1200之一些額外實施例之一流程圖。 儘管所揭示之方法1200在本文中被繪示且描述為一系列動作或事件,但將瞭解,不應以一限制意義解釋此等動作或事件之繪示排序。舉例而言,一些動作可按不同順序,及/或與除本文中繪示及/或描述之動作或事件以外之其他動作或事件同時發生。此外,無需所有繪示動作來實施本文中之描述之一或多個態樣或實施例。再者,可在一或多個單獨動作及/或階段中實行本文中描繪之動作之一或多者。 在1202,可自一基板之一上表面形成一深溝槽柵格。深溝槽柵格可延伸在基板內之下位置。圖5繪示對應於對應於動作1202之一些實施例之一剖面圖。 在1204,沿深溝槽柵格及基板之表面形成一高k介電層。在一些實施例中,高k介電層經組態為一鈍化層以有助於減小暗電流及光學及/或電干擾。高k介電層可藉由濺鍍沈積,從而在深溝槽柵格之一上邊緣處形成一突部。圖6繪示對應於對應於動作1204之一些實施例之一剖面圖。 在1206,在高k介電層上方形成一第一介電層。在一些實施例中,第一介電層可為一保形層。圖7繪示對應於對應於動作1206之一些實施例之剖面圖。 在1208,在第一介電層上方形成一第二介電層。第二介電層自一頂面密封深溝槽柵格之剩餘空間以在基板102之上表面下方形成氣隙。圖8繪示對應於 對應於動作1208之一些實施例之一剖面圖。 在1210,在第二介電層上方形成一金屬堆疊柵格。圖9繪示對應於對應於動作1210之一些實施例之一剖面圖。 在1212,在第二介電層及金屬堆疊柵格上方形成一第三介電層。在一些實施例中,第三介電層可為一保形層,其加襯裡於第二介電層及金屬堆疊柵格之一上表面。圖10繪示對應於對應於動作1212之一些實施例之一剖面圖。 在1214,在第三介電層上方形成彩色濾光片及微透鏡。圖11繪示對應於對應於動作1214之一些實施例之一剖面圖。 因此,本發明實施例係關於一種具有改良之DTI結構之BSI影像感測器及一種之形成方法。在一些實施例中,藉由以下步驟形成一DTI柵格:沿深溝槽加襯裡於一第一介電層,接著形成一第二介電層以自一頂面密封該等深溝槽之剩餘空間。藉由保形地形成第一介電層,使該等深溝槽變窄而無過多懸垂物。此後藉由形成第二介電層,使用基板上方之一較薄冗餘側向部分具有成本效益地密封該等深溝槽。 在一些實施例中,本發明係關於一種包含一影像感測陣列之積體電路。該積體電路包括一基板,該基板包括:複數個像素區,其等彼此緊鄰而配置;及複數個影像感測元件,其等被放置在對應於複數個像素區之該基板內。該積體電路進一步包括一深溝槽隔離件(DTI)柵格,其放置在鄰近影像感測元件之間且自基板之一上表面延伸至基板內之位置。DTI柵格包括放置在基板之上表面下方之氣隙,該等氣隙具有由一第一介電層包圍之下部分及由一第二介電層密封之一些上部分。 在又其他實施例中,本發明係關於一積體電路之方法。該方法包括:在一基板之一背側處自該基板之一上表面形成一深溝槽;形成一第一介電層,其加襯裡於深溝槽柵格且延伸在基板之上表面上方。該方法進一步包括:在第一介電層上方形成一第二介電層;及圍封深溝槽柵格之剩餘空間以在深溝槽之一下部分處形成氣隙。該等氣隙藉由第一介電層或第二介電層密封在基板之上表面下方。 在又其他實施例中,本發明係關於一積體電路之方法。該方法包括:執行一蝕刻以自一基板之一上表面形成一深溝槽;及藉由電漿輔助原子層沈積(PEALD)形成加襯裡於深溝槽柵格且在基板之上表面上方延伸之一第一二氧化矽層。該方法進一步包括在藉由電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)形成之第一二氧化矽層上方形成一第二二氧化矽層以自一頂面圍封深溝槽柵格之剩餘空間以在深溝槽柵格之下部分處形成氣隙。 前述內容概述數個實施例之特徵,使得熟習此項技術者可更佳地理解本發明之態樣。熟習此項技術者應瞭解,其等可容易地使用本發明作為用於設計或修改用於實行相同目的及/或達成本文中介紹之實施例之相同優點之其他程序及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應認識到,此等等效構造不背離本發明之精神及範疇,且其等可在本文中作出各種改變、替代及變更而不背離本發明之精神及範疇。
100‧‧‧積體電路
102‧‧‧基板
103a至103i‧‧‧像素區
104a至104i‧‧‧影像感測元件
106‧‧‧深溝槽隔離件(DTI)柵格
106a‧‧‧第一部分
106b‧‧‧第二部分
107‧‧‧第一高k介電層
108‧‧‧鈍化層
109‧‧‧第二高k介電層
110‧‧‧第一介電層
112‧‧‧氣隙
112a‧‧‧第一氣隙
112b‧‧‧第二氣隙
114‧‧‧第二介電層
116‧‧‧彩色濾光片
118‧‧‧微透鏡
122‧‧‧金屬柵格
124‧‧‧第三介電層
210‧‧‧第一位置
310‧‧‧第二位置
400‧‧‧積體電路
402‧‧‧ILD層
404‧‧‧互連結構
406‧‧‧隔離結構
408‧‧‧傳送電晶體
420‧‧‧入射輻射
500‧‧‧剖面圖
502‧‧‧上表面
504‧‧‧深溝槽柵格
600‧‧‧剖面圖
700‧‧‧剖面圖
800‧‧‧剖面圖
900‧‧‧剖面圖
1000‧‧‧剖面圖
1100‧‧‧剖面圖
1200‧‧‧方法
1202‧‧‧動作
1204‧‧‧動作
1206‧‧‧動作
1208‧‧‧動作
1210‧‧‧動作
1212‧‧‧動作
1214‧‧‧動作
w1‧‧‧第一寬度
w2‧‧‧第一寬度
當結合附圖閱讀時,自以下詳細描述更佳理解本發明之態樣。注意,根據業界中之標準實踐,各種構件未按比例繪製。事實上,為便於論述,可任意增加或減小各種構件之尺寸。 圖1繪示包含藉由一深溝槽隔離件(DTI)柵格隔離之一影像感測陣列的一積體電路之一些實施例之一俯視圖。 圖2繪示沿圖1之一第一方向之包含藉由一深溝槽隔離件(DTI)柵格隔離之一影像感測陣列的一積體電路之一些實施例之一剖面圖。 圖3繪示沿圖1之一第二方向之包含藉由一深溝槽隔離件(DTI)柵格隔離之一影像感測陣列的一積體電路之一些其他實施例之一剖面圖。 圖4繪示包含藉由一深溝槽隔離件(DTI)柵格隔離之一影像感測陣列的一積體電路之一些其他實施例之一剖面圖。 圖5至圖11繪示展示形成包含藉由一深溝槽隔離件(DTI)柵格隔離之一影像感測陣列之一積體電路的一方法之剖面圖之一些實施例。 圖12繪示形成包含藉由一深溝槽隔離件(DTI)柵格隔離之一影像感測陣列之一積體電路的一方法之一些實施例之一流程圖。
102‧‧‧基板
103a至103c‧‧‧像素區
104a至104c‧‧‧影像感測元件
106‧‧‧深溝槽隔離件(DTI)柵格
107‧‧‧第一高k介電層
108‧‧‧鈍化層
109‧‧‧第二高k介電層
110‧‧‧第一介電層
112‧‧‧氣隙
114‧‧‧第二介電層
116‧‧‧彩色濾光片
118‧‧‧微透鏡
122‧‧‧金屬柵格
124‧‧‧第三介電層
400‧‧‧積體電路
402‧‧‧ILD層
404‧‧‧互連結構
406‧‧‧隔離結構
408‧‧‧傳送電晶體
420‧‧‧入射輻射

Claims (1)

  1. 一種包含一影像感測陣列之積體電路,其包括: 一基板,其包括經彼此緊鄰配置之複數個像素區; 複數個影像感測元件,其等被放置在對應於該複數個像素區之該基板內;及 一深溝槽隔離件(DTI)柵格,其被放置在鄰近影像感測元件之間,且自該基板之一上表面延伸至該基板內之位置; 其中該DTI柵格包括經放置於該基板之該上表面下方的氣隙,其中該等氣隙具有由一第一介電層包圍的下部分,且其中一些該等氣隙具有由一第二介電層密封的上部分。
TW105134356A 2015-11-09 2016-10-24 用於背照式影像感測器的深溝槽隔離件 TW201727882A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/935,819 US9728570B2 (en) 2015-11-09 2015-11-09 Deep trench isolation fabrication for BSI image sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201727882A true TW201727882A (zh) 2017-08-01

Family

ID=58663810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105134356A TW201727882A (zh) 2015-11-09 2016-10-24 用於背照式影像感測器的深溝槽隔離件

Country Status (3)

Country Link
US (2) US9728570B2 (zh)
CN (1) CN106972036A (zh)
TW (1) TW201727882A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI711173B (zh) * 2019-04-16 2020-11-21 采鈺科技股份有限公司 固態影像裝置
CN112714953A (zh) * 2018-10-11 2021-04-27 索尼半导体解决方案公司 固态摄像装置和电子设备
TWI761965B (zh) * 2020-01-21 2022-04-21 美商豪威科技股份有限公司 用於互補金屬氧化物半導體(cmos)影像感測器的淺溝槽隔離(sti)結構
TWI772631B (zh) * 2018-04-02 2022-08-01 荷蘭商Asml荷蘭公司 用於大主動區高速偵測器之架構及偵測系統
TWI782461B (zh) * 2021-03-25 2022-11-01 力晶積成電子製造股份有限公司 背照式影像感測器及其製造方法

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10199461B2 (en) * 2015-10-27 2019-02-05 Texas Instruments Incorporated Isolation of circuit elements using front side deep trench etch
US10157949B2 (en) * 2017-03-14 2018-12-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Isolation structure for reducing crosstalk between pixels and fabrication method thereof
CN107946327B (zh) * 2017-10-13 2020-02-14 上海集成电路研发中心有限公司 一种背照式cmos图像传感器结构的制作方法
KR102506837B1 (ko) * 2017-11-20 2023-03-06 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
CN108417595A (zh) * 2018-03-21 2018-08-17 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN108648634A (zh) * 2018-05-07 2018-10-12 江苏集萃有机光电技术研究所有限公司 显示面板和显示装置
US11302734B2 (en) * 2018-06-29 2022-04-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Deep trench isolation structures resistant to cracking
US10658410B2 (en) * 2018-08-27 2020-05-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor having improved full well capacity and related method of formation
KR102638487B1 (ko) * 2018-12-28 2024-02-21 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치 및 그 제조 방법
KR102651721B1 (ko) 2019-01-09 2024-03-26 삼성전자주식회사 이미지 센서
EP3799123A4 (en) * 2019-07-30 2021-04-28 Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. IMAGE SENSOR AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF, CHIP AND HANDHELD DEVICE
KR102664446B1 (ko) * 2019-08-28 2024-05-09 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
KR102691365B1 (ko) * 2019-09-02 2024-08-05 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
KR102696965B1 (ko) * 2019-09-03 2024-08-21 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
US11538838B2 (en) * 2019-09-24 2022-12-27 SK Hynix Inc. Image sensing device
CN110518030A (zh) * 2019-09-24 2019-11-29 德淮半导体有限公司 半导体装置及其制造方法
KR20210055418A (ko) * 2019-11-07 2021-05-17 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
US11476289B2 (en) * 2020-04-07 2022-10-18 Globalfoundries U.S. Inc. Photodetector with buried airgap reflectors
US11443987B2 (en) * 2020-05-29 2022-09-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor devices with backside air gap dielectric
US11335718B2 (en) * 2020-07-16 2022-05-17 Omnivision Technologies, Inc. Cell deep trench isolation structure for near infrared improvement
CN111863850A (zh) * 2020-07-29 2020-10-30 上海华力微电子有限公司 一种深沟槽隔离栅格结构的制造方法
US11784204B2 (en) * 2020-10-19 2023-10-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Enhanced trench isolation structure
US11695030B2 (en) * 2020-12-30 2023-07-04 Omnivision Technologies, Inc. Reduced cross-talk pixel-array substrate and fabrication method
US11908878B2 (en) * 2021-01-15 2024-02-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Image sensor and manufacturing method thereof
US20220320160A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Unequal cmos image sensor pixel size to boost quantum efficiency
US12062679B2 (en) * 2021-04-27 2024-08-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Backside structure for image sensor
US20230131505A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Photodetectors with a deep trench isolation region that includes a bragg mirror
CN116053288B (zh) * 2023-01-28 2023-06-13 合肥晶合集成电路股份有限公司 一种图像传感器及其制作方法
CN116779544B (zh) * 2023-08-23 2023-11-28 合肥晶合集成电路股份有限公司 一种半导体结构的制作方法
CN117238842B (zh) * 2023-11-14 2024-03-08 合肥晶合集成电路股份有限公司 深沟槽的形成方法以及背照式图像传感器制造方法
CN117238840B (zh) * 2023-11-14 2024-02-27 合肥晶合集成电路股份有限公司 背照式图像传感器及制备方法、深沟槽隔离结构制备方法
CN117238841B (zh) * 2023-11-14 2024-07-19 合肥晶合集成电路股份有限公司 深沟槽隔离结构的形成方法和图像传感器的制造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6791155B1 (en) * 2002-09-20 2004-09-14 Integrated Device Technology, Inc. Stress-relieved shallow trench isolation (STI) structure and method for forming the same
TWI316282B (en) * 2003-07-23 2009-10-21 Nanya Technology Corp A method of fabricating a trench isolation with high aspect ratio
US7396732B2 (en) * 2004-12-17 2008-07-08 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw (Imec) Formation of deep trench airgaps and related applications
US7659564B2 (en) * 2006-02-14 2010-02-09 International Business Machines Corporation CMOS imager photodiode with enhanced capacitance
US8779539B2 (en) * 2011-09-21 2014-07-15 United Microelectronics Corporation Image sensor and method for fabricating the same
KR20140147508A (ko) * 2013-06-20 2014-12-30 삼성전자주식회사 이미지 센서

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI772631B (zh) * 2018-04-02 2022-08-01 荷蘭商Asml荷蘭公司 用於大主動區高速偵測器之架構及偵測系統
CN112714953A (zh) * 2018-10-11 2021-04-27 索尼半导体解决方案公司 固态摄像装置和电子设备
US12107112B2 (en) 2018-10-11 2024-10-01 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device and electronic apparatus
TWI711173B (zh) * 2019-04-16 2020-11-21 采鈺科技股份有限公司 固態影像裝置
TWI761965B (zh) * 2020-01-21 2022-04-21 美商豪威科技股份有限公司 用於互補金屬氧化物半導體(cmos)影像感測器的淺溝槽隔離(sti)結構
TWI782461B (zh) * 2021-03-25 2022-11-01 力晶積成電子製造股份有限公司 背照式影像感測器及其製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9728570B2 (en) 2017-08-08
US20170133414A1 (en) 2017-05-11
CN106972036A (zh) 2017-07-21
US10062720B2 (en) 2018-08-28
US20170301709A1 (en) 2017-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10062720B2 (en) Deep trench isolation fabrication for BSI image sensor
KR102162408B1 (ko) 양면 다중 흡수 구조물에 의한 qe 접근법
US11158664B2 (en) Band-pass filter for stacked sensor
CN109427832B (zh) 影像感应器集成芯片
KR102175614B1 (ko) 톱니 모양의 포토다이오드 구조물을 갖는 cmos 이미지 센서
TWI591810B (zh) 互補式金氧半影像感測器及其形成方法
KR20190062241A (ko) Cmos 이미지 센서용 다중 딥 트렌치 격리(mdti) 구조체
KR102456271B1 (ko) 후면 정렬 마크가 있는 bsi 칩
US11869761B2 (en) Back-side deep trench isolation structure for image sensor
TWI723662B (zh) 影像感測器、像素感測器與其形成方法
US12062679B2 (en) Backside structure for image sensor
TWI587490B (zh) 影像感測元件與其形成方法
US20230361147A1 (en) Band-pass filter for stacked sensor
CN113937116A (zh) 图像传感器及其形成方法
CN112750850A (zh) 图像传感器、集成芯片、形成图像传感器的方法
US20240313010A1 (en) Semiconductor imaging device having improved dark current performance
TWI710126B (zh) 影像感測器、用於影像感測器的半導體結構及其製造方法
TW202229937A (zh) 半導體影像感測器
KR102700876B1 (ko) 디바이스 스케일링 개선을 위한 게이트 유전체 구조체를 갖는 이미지 센서
JP7543484B2 (ja) 小画素設計のための誘電体構造
US12062678B2 (en) Trench isolation structure for scaled pixel region
US20230378217A1 (en) Photodiode structure for image sensor
KR20240121686A (ko) Cmos 이미지 센서를 위한 전면 딥 트렌치 격리(fdti) 구조물