半导体结构制造技术

本发明专利技术的一些实施例提供一种半导体结构，包括：衬底、在衬底中的辐射感测区域以及衬底中的沟槽，其包括在沟槽的内壁上方的衬垫、在衬垫上方的FSG层、在FSG层上方的氧化物层以及在氧化物层上方的反射材料。半导体结构的辐射感测区域包括多个辐射感测单元。半导体结构的沟槽分隔至少两个辐射感测单元。半导体结构的FSG层包括至少2原子百分比的游离氟和约500埃至约1300埃的厚度。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构
本专利技术的实施例涉及半导体结构。
技术介绍
半导体图像传感器用于感测光。互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器在诸如相机、扫描仪、复印机等的多种应用中广泛使用。这些器件利用衬底中的像素阵列(包括光电二极管和晶体管)，像素阵列可以吸收投射到衬底上的辐射并将感测的辐射转化为电信号。图像传感器的性能取决于例如它的量子效率和光学串扰。图像传感器的量子效率显示图像传感器中的单位数量的入射光子生成的电子数。当入射到像素上的一些光子被另一个像素吸收时发生光学串扰。因此，虽然图像传感器的现有的半导体结构和制造图像传感器的传统方法通常已经满足于它们的预期目的，但是它们并非在各个方面都尽如人意。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种半导体结构，包括：衬底；辐射感测区域，位于所述衬底中，所述辐射感测区域包括多个辐射感测单元；沟槽，位于所述衬底中，分离所述辐射感测单元中的至少两个，其中所述沟槽包括：位于所述沟槽的内壁上方的衬垫；位于所述衬垫上方的掺氟硅酸盐玻璃(FSG)层，其中所述掺氟硅酸盐玻璃层包含至少2原子百分比的游离氟和从500至1300埃的厚度；位于所述掺氟硅酸盐玻璃层上方的氧化物层；和位于所述氧化物层上方的反射材料。本专利技术的另一实施例提供了一种图像传感器，包括：衬底，包括前表面和后表面；辐射感测区域，靠近所述衬底的所述后表面，其中所述辐射感测区域包括多个辐射感测单元；多个沟槽隔离结构，靠近所述衬底的所述后表面，其中所述多个沟槽隔离结构的每个将所述辐射感测单元中的至少两个分离并且包括：位于所述衬底的所述后表面上的沟槽；位于所述后表面和所述沟槽的内壁上方的衬垫；位于所述衬垫上方的掺氟硅酸盐玻璃(FSG)层，其中所述掺氟硅酸盐玻璃层包括至少2原子百分比的游离氟；位于所述掺氟硅酸盐玻璃层上的氧化物层；和位于所述沟槽中且位于所述氧化物层上方的反射材料；抗反射涂层，位于所述辐射感测区域上方；以及多个滤色器，位于所述抗反射涂层上方。本专利技术的又一实施例提供了一种制造半导体结构的方法，包括：接收具有前表面和后表面的衬底；在所述衬底的所述后表面上形成沟槽；在所述沟槽的内壁上方形成衬垫；通过使用包括含氟气体分子的前体通过化学汽相沉积操作在所述衬垫上沉积掺氟硅酸盐玻璃(FSG)层，其中所述掺氟硅酸盐玻璃层包含至少2原子百分比的游离氟。附图说明当结合附图1至附图17进行阅读时，根据下面详细的描述可以最好地理解本专利技术的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比率绘制。实际上，为了清楚地讨论，各个部件的尺寸可以任意地增加或减少。图1是根据本专利技术的一些实施例的具有一些像素的图像传感器的顶视图。图2是根据本专利技术的一些实施例的用于制造图像传感器的沟槽隔离结构的方法的操作流程。图3至图8是根据本专利技术的一些实施例的在制造的各个阶段的图像传感器的沟槽隔离结构的示意性局部截面图。图9是根据本专利技术的一些实施例的包括沟槽隔离结构的图像传感器的截面图。图10是根据本专利技术的一些实施例的包括沟槽隔离结构的图像传感器的截面图。图11至图12是包括展示FSG层的不同厚度的沟槽隔离结构的图像传感器的截面图。图13是根据本专利技术的一些实施例的图像传感器的沟槽隔离结构的SEM图像。图14示出根据本专利技术的一些实施例的FSG层和衬底之间的界面的TEM图像和EDX分析结果。图15是示出传统图像传感器和根据本专利技术的图像传感器的白像素分析结果的图表。图16是示出传统图像传感器和根据本专利技术的图像传感器的PL强度的图。图17是示出传统图像传感器和本专利技术的图像传感器中的白像素的数量的P图表。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题不同特征的不同实施例或实例。以下描述组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例而不旨在限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触而形成的实施例，并且也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可以在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是出于简明和清楚的目的，而其本身并未指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在...下方”，“在...下面”，“下部”，“在...上面”，“上部”等空间关系术语以便描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。空间关系术语旨在包括除了在图中所描述的方向之外的使用或操作中的器件的不同方向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且本文使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。以下使用具体的语言公开附图中所示出的实施例或示例。然而应该理解，这些实施例和示例不是用于限定。公开的实施例中的任何变化和改变，以及如本领域的普通技术人员通常能够想到的，本专利技术公开的原理的任何进一步应用都是预期的。此外，据了解可能仅简要地描述器件的各个加工步骤和/或部件。此外，可以增加额外的加工步骤或部件，并且当仍然实施本权利要求时可以移去和/或改变一定的以下加工步骤或部件。因此，应该了解以下描述仅代表实例，并不用于表明需要一个或多个步骤或部件。BSI图像传感器器件通常需要由入射辐射分类的多于两种像素，形成用于像素阵列的重复单元。在传统的BSI图像传感器器件中，较厚的硅衬底用于长和短波长的感测。通常，例如，红外(IR)和红光属于长波长应用，并且绿色和蓝色光属于短波长应用。当然这些仅是实例并不旨在限制。此外，当像素的尺寸变得更小，它可以涉及相邻像素之间的更多的串扰影响。结果，需要在相邻像素之间形成背侧沟槽隔离(BTI)以解决上述问题。在图1中，示出了图像传感器100的顶视图。图像传感器包括多个辐射感测区域110和120。每个辐射感测区域110和120具有设置成阵列的辐射感测单元111和121。在一些实施例中，辐射感测区域111和121在这里称为像素。辐射感测像素111和121配置为分别接收向辐射感测像素111和121投射的辐射并且将辐射转化为电信号。在一些实施例中，辐射感测像素111和121与互补金属氧化物半导体(CMOS)集成，并且图像传感器100是CMOS图像感测器(CIS)。在一些实施例中，辐射感测像素111和121是电荷耦合器件(CCD)图像传感器。图像传感器100包括半导体衬底和在衬底上的多个辐射感测像素111和121。在一些实施例中，辐射感测像素111和121是单色像素。在一些其他的实施例中，辐射感测像素111和121是布置为检测来自入射光的不同波长(颜色)的彩色像素。例如，使用蓝色(B)、绿色(G)、红色(R)像素。在一些实施例中，在辐射感测区域110中的辐射感测像素111是红色像素并且在辐射感测区域120中的辐射感测像素121是蓝色像素。在一些其他的实施例中，在一个辐射感测区域110或120中的一些辐射感测像素是红色像素并且在相同的辐射感测区域中的余下的辐射感测像素是蓝色像素。在进一步的实施例中可使用其他颜色布置。在一些实施例中，图像传感器100包括黑电平基准像素(未示出)。黑电平基准与辐射感测像素111和121类似并且设置成至辐射感测像素111和121有距离，除了提供光掩蔽以防止本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构，包括：衬底；辐射感测区域，位于所述衬底中，所述辐射感测区域包括多个辐射感测单元；沟槽，位于所述衬底中，分离所述辐射感测单元中的至少两个，其中所述沟槽包括：位于所述沟槽的内壁上方的衬垫；位于所述衬垫上方的掺氟硅酸盐玻璃(FSG)层，其中所述掺氟硅酸盐玻璃层包含至少2原子百分比的游离氟和从500至1300埃的厚度；位于所述掺氟硅酸盐玻璃层上方的氧化物层；和位于所述氧化物层上方的反射材料。

【技术特征摘要】
2016.02.01 US 15/012,2881.一种半导体结构，包括：衬底；辐射感测区域，位于所述衬底中，所述辐射感测区域包括多个辐射感测单元；沟槽，位于所述衬底中，分离所述辐射感测单元中的至少两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昇展，黄志辉，蔡正原，杜友伦，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71