背照式图像传感器及其制造方法技术

本公开涉及一种背照式图像传感器及其制造方法。该背照式图像传感器包括:衬底，所述衬底包括其中形成有光电二极管的第一部分以及其中形成有相邻的光电二极管之间的隔离区域的第二部分；形成在所述衬底的第二部分中并且邻近所述衬底的背表面的沟槽；以及形成在所述沟槽中以及所述衬底的背表面上的高K电介质材料层，其中所述高K电介质材料层在所述衬底中感应出的耗尽层与所述衬底的其余部分形成所述光电二极管。

【技术实现步骤摘要】
背照式图像传感器及其制造方法
本公开涉及背照式图像传感器及其制造方法。
技术介绍
图像传感器可用于感测辐射(例如，光辐射，包括但不限于可见光、红外线、紫外线等)。图像传感器按照其接收辐射的方式可以分为背照式(BSI)图像传感器和前照式(FSI)图像传感器。背照式(BSI)图像传感器能够从其背面接收辐射。不同于前照式(FSI)图像传感器，在背照式(BSI)图像传感器中，布线等可能影响辐射接收的部件基本位于衬底的正面，而光线从衬底的背面入射进入。对于BSI图像传感器，根据常规技术，通过离子注入在半导体衬底中制作光电感测器件(例如，光电二极管)。然而，离子注入的纵深限制了光电感测器件的面积，从而影响了光电感测器件的光电灵敏度，继而影响BSI图像传感器的光电灵敏度。因此，希望提供一种能够提高BSI图像传感器的光电灵敏度的技术。
技术实现思路
本公开的一些实施例的一个目的是提供一种新颖的技术，以提高BSI图像传感器的光电灵敏度。本公开的实施例的另一个目的是提供一种新颖的BSI图像传感器及其制造方法。根据本公开的一个方面，提供了一种BSI图像传感器，其包括：衬底，所述衬底包括其中形成有光电二极管的第一部分以及其中形成有相邻的光电二极管之间的隔离区域的第二部分；形成在所述衬底的第二部分中并且邻近所述衬底的背表面的沟槽；以及形成在所述沟槽中以及所述衬底的背表面上的高K电介质材料层，其中所述高K电介质材料层在所述衬底中感应出的耗尽层与所述衬底的其余部分形成所述光电二极管。根据本公开的另一方面，提供了一种制造BSI图像传感器的方法，其包括：提供衬底，所述衬底包括用于形成光电二极管的第一部分以及用于形成相邻的光电二极管之间的隔离区域的第二部分；在所述衬底的前表面上形成用于与光电二极管耦合的晶体管；从所述衬底的背表面在所述第二部分中形成沟槽；以及在所述沟槽中以及在所述衬底的背表面上形成高K电介质材料层，其中所述高K电介质材料层在所述衬底中感应出的耗尽层与所述衬底的其余部分形成所述光电二极管。根据本公开的实施例，可以通过利用在半导体衬底中的沟槽中以及在半导体衬底的背表面上的高K电介质材料层(具体而言，该高K电介质材料层在半导体衬底中感应出的耗尽层)与半导体衬底的其余部分形成光电二极管，从而增大光电二极管的面积，提高光电感测器件的光电灵敏度，继而提高BSI图像传感器的光电灵敏度。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理，在附图中：图1是根据本公开一些实施例的半导体装置的示意性的部分截面图；图2是根据本公开一些实施例的半导体装置的制造方法的流程图；图3A至3F示意性地示出了与图2所示的方法的部分步骤对应的半导体装置的截面图。注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式下面，参照附图对本说明书所公开的实施方式进行详细说明。但应理解，对各种实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不是对本申请所要求保护的专利技术的限制。除非另有具体说明或者上下文或其原理明示或者暗示，在示例性实施例中的组件和步骤的相对布置、表达式和数值等不作为对本申请所要保护的专利技术的限制。在本说明书中，对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。本文中所用的术语，仅仅是为了描述特定的实施例，而不意图限制本公开。应理解的是，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。在本公开中，诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数词是为了避免构成要素的混淆而标记的，而不用于在任何方面上的优先次序。图1是根据本公开一些实施例的背照式(BSI)图像传感器的示意性的部分截面图。为描述方便起见，图1中仅示意性示出了BSI图像传感器的一个完整像素单元。如图1所示，BSI图像传感器100包括衬底101。衬底101可以由一元半导体材料(诸如，硅或锗等)或化合物半导体(诸如碳化硅、硅锗、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟)或其组合构成。对于衬底101没有特别的限制，只要其适于在其中形成用于感测辐射的光电二极管即可。在一个示例中，衬底101可以为N型衬底。如图1所示，衬底101可以具有前表面1011和与前表面相对的背表面1013。在一些实施例中，衬底101可以是通过外延生长方法获得的半导体外延层。衬底101可以为均匀掺杂或不均匀掺杂的。例如，可以通过在形成半导体外延层的过程中调节外延生长的工艺参数来使得衬底101(即该外延半导体层)为均匀掺杂的或不均匀掺杂的。在衬底101为不均匀掺杂的情况下，存在于衬底101的从前表面到背表面之间的浓度梯度可以促进光生载流子的移动。在一些实施例中，衬底101的厚度可以大于等于5微米。由于通过外延工艺来获得衬底101，衬底101(例如外延半导体层)的厚度不受离子注入纵深的限制。本领域技术人员可以理解，可以根据应用类型和设计需求来配置衬底101的厚度。在一些实施例中，如图1所示，衬底101可以包括其中形成有光电二极管的第一部分103以及其中形成有形成相邻光电二极管之间的隔离区域的第二部分105(如图1中虚线矩形所示出的部分)。如图1所示，一个第一部分103对应于BSI图像传感器的一个像素单元。在一些实施例中，如图1所示，衬底101的第二部分105中可以形成有沟槽。在图1所示出的例子中，沟槽从衬底101的背表面1013向衬底101的前表面1011延伸。在一个具体示例中，可以通过从衬底101的背表面1013对衬底101的第二部分105进行蚀刻来形成沟槽。在图1所示的例子中，在衬底的第二部分105中形成沟槽不会占用衬底的用于光电二极管的第一部分103的面积，从而有利于提高光电二极管的光电灵敏度，继而提高BSI图像传感器的光电灵敏度。在一些实施例中，如图1所示，BSI图像传感器100还可以包括在沟槽中以及在衬底的背表面1013上的高K电介质材料层1055。例如，高K电介质材料层10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种背照式图像传感器，其特征在于，包括:衬底，所述衬底包括其中形成有光电二极管的第一部分以及其中形成有相邻的光电二极管之间的隔离区域的第二部分；形成在所述衬底的第二部分中并且邻近所述衬底的背表面的沟槽；以及形成在所述沟槽中以及所述衬底的背表面上的高K电介质材料层，其中所述高K电介质材料层在所述衬底中感应出的耗尽层与所述衬底的其余部分形成所述光电二极管。

【技术特征摘要】
1.一种背照式图像传感器，其特征在于，包括:衬底，所述衬底包括其中形成有光电二极管的第一部分以及其中形成有相邻的光电二极管之间的隔离区域的第二部分；形成在所述衬底的第二部分中并且邻近所述衬底的背表面的沟槽；以及形成在所述沟槽中以及所述衬底的背表面上的高K电介质材料层，其中所述高K电介质材料层在所述衬底中感应出的耗尽层与所述衬底的其余部分形成所述光电二极管。2.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述高K电介质材料层完全填充所述沟槽。3.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述高K电介质材料层部分填充所述沟槽，并且还包括在所述高K电介质材料层上并且填充所述沟槽的第二绝缘材料层。4.根据权利要求1所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述第一部分中还形成用于与所述光电二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盛鑫，北村阳介，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