图像传感器及其形成方法技术

一种图像传感器及其形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有正面和背面；自所述半导体衬底的正面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽；在所述正面沟槽中填充介质材料；自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽，其中，所述背面沟槽与所述正面沟槽一一对应连通，连通的正面沟槽和背面沟槽之间的半导体衬底用于形成光电二极管；在所述背面沟槽中填充介质材料。本发明专利技术方案可以有效地降低电学串扰，并且可以提高光电二极管的厚度，从而提高满阱容量。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以CMOS图像传感器(CMOSImageSensors，CIS)器件为例，在制造工艺中，为防止不同区域的光生载流子扩散到相邻区域，需要在半导体衬底的内部形成深槽隔离(DeepTrenchIsolation，DTI)。在一种现有技术中，可以在器件晶圆(DeviceWafer)的半导体衬底的正面形成有源器件之后，在所述半导体衬底的背面形成DTI。具体地，自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀以形成沟槽，然后在所述沟槽中填充介质材料，然后平坦化所述半导体衬底的背面以及所述介质材料。在另一种现有技术中，可以在所述半导体衬底的正面形成DTI。具体地，自所述半导体衬底的正面对所述半导体衬底进行刻蚀以形成沟槽，然后在所述沟槽中填充介质材料，然后平坦化所述半导体衬底的正面以及所述介质材料。然而，在上述两种技术中，均存在DTI深度不够，导致电学串扰严重的问题；以及受到DTI深度的限制，光电二极管的厚度不够，导致满阱容量过低的问题。其中，所述DTI深度以及光电二极管的厚度的方向均为垂直于所述半导体衬底表面的方向。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以有效地降低电学串扰，并且可以提高光电二极管的厚度，从而提高满阱容量。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有正面和背面；自所述半导体衬底的正面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽；在所述正面沟槽中填充介质材料；自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽，其中，所述背面沟槽与所述正面沟槽一一对应连通，连通的正面沟槽和背面沟槽之间的半导体衬底用于形成光电二极管；在所述背面沟槽中填充介质材料。可选的，自所述半导体衬底的正面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽包括：在所述半导体衬底的正面形成保护层；在所述保护层的表面形成图案化的掩膜层；以所述图案化的掩膜层为掩膜，对所述保护层和半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽。可选的，所述介质材料选自：氧化硅、氮化硅、非掺杂多晶硅以及高K材料。可选的，所述半导体衬底的正面具有对准标记，自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽包括：在所述半导体衬底的背面形成保护层；在所述保护层的表面形成图案化的掩膜层，所述掩膜层的图案根据所述对准标记进行对准；以所述图案化的掩膜层为掩膜，对所述保护层和半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽。可选的，所述保护层为：氧化硅和氮化硅的叠层结构，氧化硅，氮化硅，无定形碳层，或者氧化硅、氮化硅和无定形碳的叠层结构。可选的，所述正面沟槽的深度为0.5μm至4μm，所述背面沟槽的深度为0.5μm至4μm。可选的，自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：自背面对所述半导体衬底进行减薄至预设厚度。可选的，所述预设厚度为2μm至4μm。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底具有正面和背面；正面沟槽，位于所述半导体衬底的正面，所述正面沟槽内填充有介质材料；背面沟槽，位于所述半导体衬底的背面，其中，所述背面沟槽与所述正面沟槽一一对应连通，连通的正面沟槽和背面沟槽之间的半导体衬底用于形成光电二极管，所述背面沟槽内填充有介质材料。可选的，所述正面沟槽的深度为0.5μm至4μm，所述背面沟槽的深度为0.5μm至4μm。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：在本专利技术实施例中，提供半导体衬底，所述半导体衬底具有正面和背面；自所述半导体衬底的正面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽；在所述正面沟槽中填充介质材料；自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽，其中，所述背面沟槽与所述正面沟槽一一对应连通，连通的正面沟槽和背面沟槽之间的半导体衬底用于形成光电二极管；在所述背面沟槽中填充介质材料。采用上述方案，通过在半导体衬底的正面以及背面均形成沟槽，且背面沟槽与正面沟槽一一对应连通，使得在沟槽中填充介质材料后，形成贯通半导体衬底的介质材料，相比于现有技术中DTI深度仅占半导体衬底的厚度的一部分，致使光电二极管也受到限制，厚度较薄的情况，采用本专利技术实施例的方案，介质材料的深度更深，可以有效地降低电学串扰，并且可以提高光电二极管的厚度，从而提高满阱容量。进一步，自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽之前，还包括自背面对所述半导体衬底进行减薄至预设厚度的步骤。在本专利技术实施例中，通过对所述半导体衬底进行减薄，可以降低半导体衬底的厚度，有助降低使背面沟槽与正面沟槽一一对应连通的工艺实施难度。附图说明图1是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；图2至图8是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。具体实施方式在现有技术中，为防止不同区域的光生载流子扩散到相邻区域，需要在半导体衬底的内部形成DTI。然而由于DTI深度不够，导致电学串扰严重，并且受到DTI深度的限制，导致光电二极管的厚度不够，导致满阱容量过低。具体地，满阱容量是像素在导致信号劣化的饱和之前可以保持的最大电荷。当像素中的电荷超过饱和水平时，电荷开始填充相邻像素，这是被称为高光溢出(blooming)的过程。本专利技术的专利技术人经过研究发现，在现有技术中，仅在半导体衬底的单面形成DTI，受到现有工艺能力的限制，难以形成非常深的DTI。具体而言，例如现有的刻蚀工艺的技术难以形成非常深的DTI沟槽，现有的沉积工艺难以在非常深的DTI沟槽内均匀填充介质材料。在本专利技术实施例中，提供半导体衬底，所述半导体衬底具有正面和背面；自所述半导体衬底的正面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽；在所述正面沟槽中填充介质材料；自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽，其中，所述背面沟槽与所述正面沟槽一一对应连通，连通的正面沟槽和背面沟槽之间的半导体衬底用于形成光电二极管；在所述背面沟槽中填充介质材料。采用上述方案，通过在半导体衬底的正面以及背面均形成沟槽，且背面沟槽与正面沟槽一一对应连通，使得在沟槽中填充介质材料后，形成贯通半导体衬底的介质材料，相比于现有技术中DTI深度仅占半导体衬底的厚度的一部分，致使光电二极管也受到限制，厚度较薄的情况，采用本专利技术实施例的方案，介质材料的深度更深，可以有效地降低电学串扰，并且可以提高光电二极管的厚度，从而提高满阱容量。为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参照图1，图1是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图。所述图像传感器的形成方法可以包括步骤S11至步骤S15：步骤S11：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有正面和背面；步骤S12：自所述半导体衬底的正面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽；步骤S13：在所述正面沟槽中填充介质材料；步骤S14：自所述半导体衬底的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有正面和背面；自所述半导体衬底的正面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽；在所述正面沟槽中填充介质材料；自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽，其中，所述背面沟槽与所述正面沟槽一一对应连通，连通的正面沟槽和背面沟槽之间的半导体衬底用于形成光电二极管；在所述背面沟槽中填充介质材料。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有正面和背面；自所述半导体衬底的正面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽；在所述正面沟槽中填充介质材料；自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽，其中，所述背面沟槽与所述正面沟槽一一对应连通，连通的正面沟槽和背面沟槽之间的半导体衬底用于形成光电二极管；在所述背面沟槽中填充介质材料。2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，自所述半导体衬底的正面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽包括：在所述半导体衬底的正面形成保护层；在所述保护层的表面形成图案化的掩膜层；以所述图案化的掩膜层为掩膜，对所述保护层和半导体衬底进行刻蚀，以形成正面沟槽。3.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述介质材料选自：氧化硅、氮化硅、非掺杂多晶硅以及高K材料。4.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底的正面具有对准标记，自所述半导体衬底的背面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成背面沟槽包括：在所述半导体衬底的背面形成保护层；在所述保护层的表面形成图案化的掩膜层，所述掩膜层的图案根据所述对准标记进行对准；以所述图案化的掩膜层...

【专利技术属性】
技术研发人员：王连红，黄晓橹，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32