半导体结构和半导体结构制造方法技术

本发明专利技术一些实施例公开一种半导体结构和半导体结构制造方法。其中，半导体结构包含：半导体衬底，其具有前表面及背向所述前表面的后表面；填充材料，其从所述前表面延伸到所述半导体衬底中且不穿透所述半导体衬底，所述填充材料包含上部分及下部分，所述上部分与所述半导体衬底接触；及外延层，其加衬于所述填充材料的所述下部分与所述半导体衬底之间。本发明专利技术一些实施例还公开一种相关联制造方法。

Semiconductor Structure and Manufacturing Method of Semiconductor Structure

Some embodiments of the invention disclose a semiconductor structure and a semiconductor structure manufacturing method. The semiconductor structure includes: a semiconductor substrate having a front surface and a back surface facing the front surface; a filling material extending from the front surface to the semiconductor substrate without penetrating the semiconductor substrate; a filling material comprising an upper part and a lower part which are in contact with the semiconductor substrate; and an epitaxial layer which is lined with the filling. The lower part of the material is between the semiconductor substrate. Some embodiments of the invention also disclose an associated manufacturing method.

【技术实现步骤摘要】
半导体结构和半导体结构制造方法
本专利技术实施例涉及一种半导体结构和半导体结构制造方法。
技术介绍
图像传感器芯片(其包含前照式(FSI)图像传感器芯片及背照式(BSI)图像传感器芯片)广泛用于例如摄影机的应用中。在图像传感器芯片的形成中，使图像传感器(例如光二极管)及逻辑电路形成于晶片的硅衬底上，接着使互连结构形成于晶片的正面上。在FSI图像传感器芯片中，彩色滤光器及微透镜形成于互连器结构上方。在BSI图像传感器芯片的形成中，在形成互连结构之后，使晶片变薄，且使例如彩色滤光器及微透镜的背面结构形成于晶片的背面上。在操作中，光投射于图像传感器上且转换成电信号。图像传感器芯片通常采用布置成阵列的大量图像传感器。在图像传感器芯片中，深沟槽形成于硅衬底中以使图像传感器彼此分离。深沟槽填充有介电材料(其可包含氧化物)以使相邻装置彼此隔离。图像传感器芯片中的图像传感器响应于光子的激发而产生电信号。然而，可使由微透镜及下伏彩色滤光器接收的光倾斜。倾斜光可穿透用于分离图像传感器的深沟槽。因此，归因于不期望从相邻像素接收的光的干扰而发生串扰。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种半导体结构包括：半导体衬底，其具有前表面及背向所述前表面的后表面；填充材料，其从所述前表面延伸到所述半导体衬底中且不穿透所述半导体衬底，所述填充材料包含上部分及下部分，所述上部分与所述半导体衬底接触；及外延层，其加衬于所述填充材料的所述下部分与所述半导体衬底之间。根据本专利技术的实施例，一种半导体结构包括：半导体衬底，其具有第一表面及背向所述第一表面的第二表面；隔离结构，其从所述第一表面延伸到所述半导体衬底中且不穿透所述半导体衬底，所述隔离结构包含上部分及下部分，所述上部分及所述下部分与所述半导体衬底接触；及区域，其在所述半导体衬底中具有掺杂浓度的梯度转变，所述区域邻接所述隔离结构的所述下部分且不邻接所述隔离结构的所述上部分。根据本专利技术的实施例，一种制造半导体结构的方法包括：蚀刻半导体衬底以形成从所述半导体衬底的前表面延伸到所述半导体衬底中的沟槽；将氧化物层沉积于所述半导体衬底上以覆盖所述前表面及所述沟槽的侧壁的一部分；将外延层沉积于所述沟槽的暴露侧壁上；去除所述氧化物层；及使填充材料填充于所述沟槽中。附图说明从结合附图来阅读的[实施方式]最佳理解本公开的方面。应注意，根据业界常规做法，各个构件未按比例绘制。事实上，为使讨论清楚，可任意增大或减小各种构件的尺寸。图1到图17绘示根据本公开的各种实施例的DTI结构的形成中的中间阶段的横截面图；及图18绘示根据本公开的各种实施例的FSI图像传感器芯片的横截面图。具体实施方式以下公开提供用于实施本公开的不同特征的诸多不同实施例或实例。下文将描述组件及布置的特定实例以简化本公开。当然，此些仅为实例且不意在限制。例如，在以下描述中，使第一构件形成于第二构件上方或形成于第二构件上可包含其中形成直接接触的所述第一构件及所述第二构件的实施例，且还可包含其中额外构件可形成于所述第一构件与所述第二构件之间使得所述第一构件及所述第二构件可不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复是为了简化及清楚且其本身不指示所讨论的各种实施例及/或配置之间的关系。此外，为便于描述，空间相对术语(例如“底下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”及其类似者)可在本文中用于描述元件或构件与另一(些)元件或构件的关系，如图中所绘示。空间相对术语除涵盖图中所描绘的定向之外，还打算涵盖装置在使用或操作中的不同定向。可依其它方式定向设备(旋转90度或呈其它定向)，且还可据此解译本文中所使用的空间相对描述词。尽管阐述本公开的广泛范围的数值范围及参数是近似值，但应尽可能精确地报告特定实例中所阐述的数值。然而，任何数值本身含有由各自测试测量中所发现的标准差必然所致的特定误差。此外，如本文中所使用，术语“约”一般意指在给定值或范围的10％、5％、1％或0.5％内。替代地，术语“约”意指在一般技术人员所考量的平均数的可接受标准误差内。除在操作/工作实例中之外，或除非另有明确规定，否则本文中所公开的全部数值范围、数量、值及百分比(例如材料数量、持续时间、温度、操作条件、数量比及其类似者的全部数值范围、数量、值及百分比)应被理解为在全部例项中由术语“约”修饰。据此，除非有相反指示，否则本公开及随附权利要求书中所阐述的数值参数是可根据期望变动的近似值。最终，应至少鉴于所报告的有效数的数目且通过应用一般舍入技术来解释各数值参数。本文中可将范围表示为从一端点到另一端点或在两个端点之间。除非另有明确规定，否则本文中所公开的全部范围包含端点。根据各种示范性实施例来提供深沟槽隔离(DTI)结构及其形成方法。绘示形成DTI结构的中间阶段。讨论实施例的一些变型。在全部各种视图及绘示性实施例中，相同元件符号用于标示相同元件。图1到图8绘示根据本公开的第一实施例的DTI结构的形成中的中间阶段的横截面图。DTI结构可用于图像传感器芯片(例如前照式(FSI)图像传感器芯片)中。参考图1，提供半导体衬底20。半导体衬底20包含前表面20a及与前表面20a对置的后表面20b。半导体衬底20可包含(例如)块状硅(掺杂或未掺杂)或绝缘体上覆半导体(SOI)衬底的主动层。一般来说，SOI衬底包含形成于绝缘体层上的一层半导体材料(例如硅)。绝缘体层可以是(例如)埋藏氧化物(BOX)层或氧化硅层。绝缘体层设置于例如硅或玻璃衬底的衬底上。替代地，半导体衬底20可包含：另一元素半导体，例如锗；化合物半导体，其包含碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟及/或锑化铟；合金半导体，包含SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP及/或GaInAsP；或其组合。还可使用例如多层或梯度衬底的其它衬底。根据一些实施例，衬垫层22及掩模层24可形成于半导体衬底20上。衬垫层22可以是由氧化硅组成的薄膜，其(例如)使用热氧化过程或化学气相沉积(CVD)来形成。衬垫层22的厚度可在约10埃到约100埃之间。然而，应了解，整个描述中所列举的值仅为实例且可改变为不同值。衬垫层22可充当用于蚀刻掩模层24的蚀刻停止层。根据一些实施例，可(例如)使用低压化学气相沉积(LPCVD)来形成由氮化硅组成的掩模层24。根据其它实施例，可使用硅的热氮化、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或其类似者来形成掩模层24。掩模层24的厚度可在约100埃到约1,000埃之间。掩模层24可在后续光刻过程期间用作硬掩模。在一些实施例中，掩模层24还可充当底部抗反射涂层。在形成衬垫层22及掩模层24之后，光致抗蚀剂26可形成于掩模层24上且接着根据所要DTI图案来界定以形成DTI结构。接着，参考图2，光致抗蚀剂26用作蚀刻掩模以蚀刻下伏掩模层24，且掩模层24用作蚀刻掩模以蚀刻下伏层。据此，形成穿过硬掩模层24、衬垫层22且进一步延伸到半导体衬底20中的深沟槽28。深沟槽28从前表面20a延伸到半导体衬底20中。深沟槽28的底部介于半导体衬底20的前表面20a与后表面20b之间。在一些实施例中，深沟槽28的底部位于半导体衬底20的前表面20a与后表面20b之间的中间高度处。在一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构，其包括：半导体衬底，其具有前表面及背向所述前表面的后表面；填充材料，其从所述前表面延伸到所述半导体衬底中且不穿透所述半导体衬底，所述填充材料包含上部分及下部分，所述上部分与所述半导体衬底接触；及外延层，其加衬于所述填充材料的所述下部分与所述半导体衬底之间。

【技术特征摘要】
2017.11.17 US 62/587,888;2018.02.23 US 15/903,5601.一种半导体结构，其包括：半导体衬底，其具有前表面及背向所述前表面的后表面；填充材料，其从所述前表面延伸到所述半导体衬底中且不穿透所述半导体衬底，所述填充材料包含上部分及下部分，所述上部分与所述半导体衬底接触；及外延层，其加衬于所述填充材料的所述下部分与所述半导体衬底之间。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述外延层包括硼，且所述半导体结构进一步包括在所述半导体衬底中具有硼掺杂浓度的梯度转变的区域，所述区域邻接所述外延层。3.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述填充材料的横截面图的纵横比是在约20到约100的范围内。4.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述填充材料的深度与所述填充材料的所述上部分的深度的比率是在约10到约70的范围内。5.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述填充材料的所述上部分包含第一填充材料，且所述填充材料的所述下部分包含不同于所述第一填充...

【专利技术属性】
技术研发人员：李升展，陈奕男，陈子祥，王昱仁，江彦廷，周正贤，蔡正原，
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