背照式图像传感器制造技术

技术编号:17735849 阅读:35 留言:0更新日期:2018-04-18 12:29
本公开涉及一种背照式图像传感器,包括形成于半导体晶圆中的存储器区域,每个存储器区域位于两个不透明壁之间,这两个不透明壁延伸到该晶圆中并与安排在该存储器区域的后表面处的不透明屏幕接触。

Backlit image sensor

The invention relates to a back illuminated image sensor, including a memory area is formed on the semiconductor wafer of each memory area is located between two opaque wall, the two opaque wall extends to the wafer and arranged in the back surface of the memory area of the transparent touch screen.

【技术实现步骤摘要】
背照式图像传感器本申请请求于2016年10月7日提交的法国专利申请号16/59700的优先权权益,该申请的内容在法律允许的最大程度上通过引用以其全文结合在此。
本公开涉及半导体器件,并且更具体地涉及背照式图像传感器。
技术介绍
图像传感器包括由半导体晶圆形成的像素阵列。根据在获取期间接收的光而在每个像素中生成电荷,并且在读取期间读取所生成电荷的数量。在某些图像传感器中,像素与存储器区域相关联,其中,所生成的电荷被周期性地转移以便稍后进行读取。问题在于,光可能在转移时间与读取时间之间到达存储器区域,并在其中生成电子/空穴对。这修改了所存储电荷的数量,这降低了图像质量。具体的,针对背照式图像传感器提出了这一问题。已经提供了存储器区域的光隔离的结构(比如,在美国专利申请2016/0118438中所描述的结构),该专利申请关于其图2提供了使用不透明钨壁来包围每个存储器区域以及在背面提供钨屏蔽层。然而,不透明壁和屏蔽层是不连续的并且光可以穿过其之间并到达存储器区域。因此,这种结构允许部分光通过。这些结构进一步具有各种制造和实施问题。因此,期望一种具有包括被有效地防止受光影响的存储器区域的背照式图像传感器、以及一种制造这种传感器的方法。
技术实现思路
因此,实施例提供了一种背照式图像传感器,该背照式图像传感器包括形成于半导体晶圆中的存储器区域,每个存储器区域位于两个不透明壁之间,这两个不透明壁延伸到该晶圆中并与安排在该存储器区域的后表面上的不透明屏幕接触。根据实施例,对于每个存储器区域,这些不透明壁以及该不透明屏幕是导电的并且连接至偏置电位的施加节点。根据实施例,这些不透明壁和这些不透明屏幕由钨制成并且这些不透明壁具有在从50nm到200nm范围内的厚度。根据实施例,这些不透明壁通过氧化铪层与这些存储器区域分-离。根据实施例,每个不透明壁通过多晶硅层与相关联存储器区域分离,该多晶硅层通过氧化硅层与该相关联存储器区域分离。根据实施例,这些不透明壁通过氧化铪层与这些多晶硅层分离。实施例提供了一种制造背照式图像传感器的方法,该方法包括以下连续步骤:a)形成沟槽,这些沟槽被安排在半导体晶圆的前表面中的存储器区域的任一侧上;b)使用氮化硅来填充这些沟槽;c)在该前表面的内部和顶部上形成晶体管;d)通过化学机械抛光来对所述后表面进行蚀刻直至该氮化硅;e)通过选择性蚀刻来从该后表面中去除该氮化硅;f)通过使用不透明材料来填充这些沟槽从而形成不透明壁;以及g)在每个存储器区域的后表面上形成与这些不透明壁接触的不透明屏幕。根据实施例,这些不透明壁和这些不透明屏幕由钨制成,这些不透明壁具有在从50nm到200nm的范围内的厚度。根据实施例,该方法包括,在步骤e)与步骤f)之间:使用氧化铪层来覆盖该结构。根据实施例,该方法包括,在步骤d)与步骤e)之间:使用氧化铪层来覆盖该结构;以及蚀刻出从该后表面延伸至该氮化硅的开口。根据实施例,该方法包括,在步骤a)与步骤b)之间,在这些沟槽的侧壁以及底部上形成电绝缘层以及然后多晶硅层;在步骤b),不完全地填充这些氮化硅沟槽;以及在步骤b)与步骤c)之间,使用多晶硅来完成沟槽填充。根据实施例,在步骤b),该氮化硅从该晶圆的该前表面开始被凹陷从50nm到150nm,这些沟槽具有在从3μm至12μm范围内的深度。根据实施例,该方法还包括,在步骤b):使用填充这些沟槽的氮化硅层来覆盖该前表面;以及通过选择性湿法蚀刻来去除该氮化硅层的覆盖该前表面的部分。前述和其他特征及优点将在以下特定实施例的非限制性描述中结合所附附图进行详细讨论。附图说明图1至图9是部分简化的横截面视图,展示了制造背照式图像传感器的方法的实施例的步骤,图9展示了所获得的传感器;以及图10至图13是部分简化的横截面视图,展示了制造背照式图像传感器的方法的另一个实施例的步骤,图13展示了所获得的传感器。具体实施方式在各种附图中,相同的元件已被指定有相同的参考号,进而,各种附图并不按比例绘制。为清楚起见,仅仅示出了并详细描述了对理解所描述的实施例有用的那些步骤和元件。具体地,未示出导电互连线路和如晶体管和光电二极管等元件。在以下描述中,在参照限制绝对位置(比如,术语“左”、“右”等)或者相对位置(比如,术语“上”、“下”等)的术语时,参照相应的附图中有关的元件的取向。除非另外指定,表述“大约”意指在10%以内,优选地,在5%以内。图1至图9是简化的横截面视图,以制造背照式图像传感器的连续步骤来展示了背照式图像传感器的实施例。传感器包括像素阵列,并且已经示出了对这些像素中的单个像素的以及对相邻像素的制造。在图1的步骤处,前表面已经覆盖以半导体晶圆1(例如,由硅制成),覆盖以蚀刻停止层3(例如,由氧化硅制成),并且然后覆盖以氮化硅掩模层5。已经在半导体晶圆1中蚀刻了沟槽7。沟槽7被成对地安排在晶圆1的区域9的任一侧上,这些区域对应于未来的存储器区域。在图1的左边部分可以看到沟槽7对和相关联的区域9。优选地,存储器区域9具有在正交于附图的平面的方向上的细长形状。每个像素均包括光电二极管,将在位于成对的沟槽7对之外的区域11中形成该光电二极管。然后,已经共形沉积了厚度较小的例如由氧化硅制成的电绝缘层13。层13覆盖沟槽7的侧壁和底部。然后,多晶硅层15共形沉积在前表面上。具体地,层15覆盖层13的位于沟槽中的部分。层13和15具有小于沟槽7的一半厚度的总厚度,从而使得在沟槽7的中心处仍然存在凹陷17。作为变体,可以省略层15。作为示例,沟槽7具有大约200nm的宽度。沟槽7可以延伸到晶圆中向下到在从3到10μm(例如,6μm)的范围内的深度。绝缘层13可以具有在从5nm到20nm(例如,12nm)的范围内的厚度。绝缘层17可以具有在从50nm到200nm(例如,70nm)范围内的宽度。在图2的步骤处,氮化硅层20沉积在前表面上以便填充凹陷17。在图3的步骤处,按照提供的蚀刻时间例如通过湿法蚀刻来去除氮化硅层20,从而使得在凹陷17中仍然存在氮化硅牺牲壁30。作为示例,牺牲壁30填充凹陷17一直到位于晶圆1的前表面下在从50nm到150nm的范围内的深度处的层面。在图4的步骤处,已经使用多晶硅来对已保持为空的凹陷17的部分40进行了填充。已经通过化学机械抛光去除了位于蚀刻停止层3的层面上方的前表面上的所有元件。然后,执行掺杂步骤,具体地,以便形成存储器区域9和光电二极管区域11以及以便形成各种晶体管(比如,转移晶体管、读取晶体管或者复位晶体管)。由于已经形成并填充了暗示针对其制造的高热预算的深沟槽的事实而可以实施这些步骤。在这些步骤期间,在退火步骤期间,牺牲壁30可以经受高温。有利的是,牺牲壁30由于是由氮化硅制成的而承受了这些步骤。进一步地,覆盖牺牲壁30的两侧的层13和15使得能够避免源自牺牲壁的氮原子到达存储器区域9或者光电二极管区域11的任何风险。然后,沉积例如由氮化硅制成的保护层42以及例如由氧化硅制成的绝缘层44。在层44上形成包括互连线路的层46。在图5的步骤处,已经翻转了晶圆。现在,后表面或者背面位于图5至图9的上部部分中。存储器区域9及相关联沟槽7位于右边部分中。然后,例如通过对后表面进行化学机械抛光来去除位于牺牲壁30的层本文档来自技高网...
背照式图像传感器

【技术保护点】
一种背照式图像传感器,包括存储器区域(9),所述存储器区域形成于半导体晶圆中,每个存储器区域位于两个不透明壁(80)之间,所述两个不透明壁延伸到所述晶圆中并且与安排在所述存储器区域的后表面处的不透明屏幕(96)接触。

【技术特征摘要】
2016.10.07 FR 16597001.一种背照式图像传感器,包括存储器区域(9),所述存储器区域形成于半导体晶圆中,每个存储器区域位于两个不透明壁(80)之间,所述两个不透明壁延伸到所述晶圆中并且与安排在所述存储器区域的后表面处的不透明屏幕(96)接触。2.如权利要求1所述的传感器,其中,对于每个存储器区域(9),所述不透明壁(80)和所述不透明屏幕(96)是导电的并且连接至偏置电位的施加节点。3.如权利要求1所述的传感器,其中,所述不透明壁(80)和所述不透明屏幕(96)由钨制成,并且所述不透明壁具有在从50nm到200nm范围内的厚度。4.如权利要求1所述的传感器,其中,所述不透明壁(80)通过氧化铪层(70)与所述存储器区域(9)分离。5.如权利要求1所述的传感器,其中,每个不透明壁(80)通过多晶硅层(15,40)与所述相关联存储器区域(9)分离,所述多晶硅层通过氧化硅层(13)与所述相关联存储器区域分离。6.如权利要求5所述的传感器,其中,所述不透明壁(80)通过氧化铪层(70)与所述多晶硅层(15,40)分离。7.一种形成背照式图像传感器的方法,所述方法包括以下连续步骤:a)形成沟槽(7),所述沟槽被安排在半导体晶圆(1)的前表面中的存储器区域(9)的任一侧上;b)使用氮化硅(30)来填充所述沟槽;c)在所述前表面的内部和顶部上形成晶体管;d)...

【专利技术属性】
技术研发人员:D·贝努瓦O·欣西格E·格维斯特
申请(专利权)人:意法半导体克洛尔二公司
类型:发明
国别省市:法国,FR

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