在图像传感器中制造深沟槽隔离结构的方法及其器件技术

一种方法，该方法包括：在衬底上形成深沟槽隔离结构，该衬底具有与正面表面相对的背面表面，深沟槽隔离结构向着正面表面打开。氧化物层形成在衬底的正面表面上以及深沟槽隔离结构的侧壁和底部上。去除衬底的正面表面上的氧化物层。去除衬底的位于深沟槽隔离结构的开口处的部分并且在衬底上形成外延层。本发明专利技术实施例涉及在图像传感器中制造深沟槽隔离结构的方法及其器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及在图像传感器中制造深沟槽隔离结构的方法及其器件。
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)和电耦合器件(CCD)传感器可见于各种应用中，诸如数码相机或手机摄像头。这些器件采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。背照式(BSI)图像传感器件是一种类型的图像传感器件。由于晶体管的尺寸随着制造技术的改进而缩小，现有的BSI图像传感器可能受到与串扰和高光溢出(blooming)相关的问题的影响。这些问题可能是由BSI图像传感器的相邻的像素之间的不充分隔离造成的。因此，虽然制造BSI图像传感器件的现有的方法通常已经能够满足对于它们的预期的目的，但是它们不是在每个方面都已完全令人满意。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，提供了一种制造图像传感器件的方法，包括：在衬底上形成深沟槽隔离结构，所述衬底具有与正面表面相对的背面表面，所述深沟槽隔离结构向着所述正面表面打开；在所述衬底的所述正面表面上以及在所述深沟槽隔离结构的侧壁和底部上形成氧化物层；去除所述衬底的所述正面表面上的所述氧化物层；去除所述衬底的位于所述深沟槽隔离结构的所述开口处的部分；以及在所述衬底上形成外延层。根据本专利技术的另一实施例，还提供了一种图像传感器件，包括：衬底，具有正面表面和背面表面；深沟槽隔离结构，形成在所述衬底的所述正面表面处，所述深沟槽隔离结构具有侧壁、底部和开口；氧化物层，沿着所述深沟槽隔离结构的所述侧壁和所述底部设置；以及外延层，设置在所述衬底和所述氧化物层上方，其中，所述深沟槽隔离结构和所述外延层共同地限定空气室。根据本专利技术的另一实施例，还提供了一种图像传感器件，包括：衬底，具有正面表面和背面表面；深沟槽隔离结构，形成在所述衬底中，所述深沟槽隔离结构具有两个侧壁、位于所述侧壁之间的底部以及具有开口；氧化物层，设置在所述深沟槽隔离结构的所述侧壁和所述底部上；倒角部分，位于所述深沟槽隔离结构的所述开口处；第一材料，填充在所述深沟槽隔离结构中；以及外延层，设置在所述衬底和所述深沟槽隔离结构上方。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的实施例。应该强调的是，根据工业中的标准实践，对各种部件没有按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。图1是根据本专利技术的一些实施例示出在图像传感器中制造深沟槽隔离结构的方法的框图；图2A至图2H是根据本专利技术的一些实施例示出图1所示方法的示意性截面图；图2I是图2D所示的区域A的放大图；图3A至图3C是根据本专利技术示出图1所示方法的实施例的示意性截面图；图4A至图4F是根据本专利技术示出图1所示方法的实施例的示意性截面图；以及图5是根据本专利技术的一些实施例示出在图像传感器件中的深沟槽隔离结构的示意性截面图。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的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了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，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以便于描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。背照式图像传感器件给光学器件提供了益处。但是，衬底具有前侧和背侧，并且在晶圆接合至衬底之后，深沟槽隔离图案通常形成在衬底的背侧处。这能够导致有限热预算，因为在沟槽形成或随后的工艺中退火温度不能超过500℃。在深沟槽隔离结构的形成期间造成的损坏或缺陷由于温度限制几乎不能修复。因为在高于500℃的温度下不能执行修复机制，所以隔离层的质量可能下降。现在转到图1，示出了在图像传感器件中制造深沟槽隔离结构的方法10的实施例。图1中示出的方法10的实施例在图2A至图2H的示意图中进一步示出，并且在下文中参考这些图。如图1中的框110中所述，一个或多个深沟槽隔离结构形成在衬底的前侧上。这在图2A中示出，图2A显示了衬底200和沟槽210。衬底200可以是器件衬底或半导体衬底。衬底200可以是掺杂有诸如硼的P型掺杂剂的硅衬底。可选地，衬底200可以掺杂有诸如磷或砷的N型掺杂剂，在这种情况下，衬底200是N型衬底。衬底200可以包括诸如锗和金刚石的其他元素半导体。衬底200可以可选地包括化合物和/或合金。仍然参照图2A，衬底具有正面表面202(又称为前侧)和背面表面204(又称为背侧)。对于背照式图像(BSI)传感器件，入射辐射通过背面表面204进入衬底200。在一些实施例中，衬底200具有在从100μm至2000μm的范围内的厚度。衬底200包括各个区域，这些区域可以包括像素区域、周边区域、接合焊盘区域和划线区域。为了简洁，图2A至图2I仅显示了深沟槽隔离。图案化的硬掩模层(未示出)形成在衬底200的正面表面202上方。可以通过使用诸如化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)或原子层沉积(ALD)的本领域已知的沉积工艺在正面表面202上方形成硬掩模材料，来形成图案化的硬掩模层。然后，在光刻工艺中图案化硬掩模材料，光刻工艺可以包括光刻胶材料(未示出)和各种曝光、显影、烘烤、剥离和蚀刻工艺。结果，图案化的硬掩模形成有开口，例如，通过使用本领域已知的干蚀刻工艺进一步蚀刻开口以形成深沟槽隔离结构210。深沟槽隔离结构210在衬底200的正面表面202处打开。深沟槽隔离结构210具有在从约1μm至3μm的范围内的深度，并且在一些实施例中，深沟槽隔离结构不穿过衬底200的整个深度。深沟槽隔离结构210可以类似矩形、梯形、伸长的椭圆形或任何其他合适的几何配置。如框120所述，氧化物层形成在衬底的正面表面上以及形成在深沟槽隔离结构中。这示出在图2B中，其中，氧化物层220覆盖衬底的正面表面202并且作为深沟槽隔离结构210的侧壁和底部内衬。氧化物层可以是热氧化物层或任何其他合适的隔离材料。可以使用CVD工艺或PVD工艺沉积氧化物层220。CVD工艺可以是包括ICPECVD的等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)、低压化学汽相沉积(LPCVD)，或者具有或没有等离子体的原子层沉积(ALD)。在一些实施例中，不论深沟槽隔离结构的形状如何，在氧化物层220的沉积之后，空隙保持在深沟槽隔离结构210中。换言之，氧化物层220不填充入深沟槽隔离结构210中。如框130所述，氧化物层的部分从衬底的正面表面去除。这示出在图2C中，其中，通过，例如，蚀刻去除氧化物层220的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造图像传感器件的方法，包括：在衬底上形成深沟槽隔离结构，所述衬底具有与正面表面相对的背面表面，所述深沟槽隔离结构向着所述正面表面打开；在所述衬底的所述正面表面上以及在所述深沟槽隔离结构的侧壁和底部上形成氧化物层；去除所述衬底的所述正面表面上的所述氧化物层；去除所述衬底的位于所述深沟槽隔离结构的所述开口处的部分；以及在所述衬底上形成外延层。

【技术特征摘要】
2015.08.28 US 14/839,6171.一种制造图像传感器件的方法，包括：在衬底上形成深沟槽隔离结构，所述衬底具有与正面表面相对的背面表面，所述深沟槽隔离结构向着所述正面表面打开；在所述衬底的所述正面表面上以及在所述深沟槽隔离结构的侧壁和底部上形成氧化物层；去除所述衬底的所述正面表面上的所述氧化物层；去除所述衬底的位于所述深沟槽隔离结构的所述开口处的部分；以及在所述衬底上形成外延层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述深沟槽隔离结构和所述外延层共同地限定空气室。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述氧化物层位于所述衬底的所述正面表面的水平面下方。4.根据权利要求1所述的方法，其中，去除所述衬底的位于所述深沟槽隔离结构的所述开口处的部分进一步包括：将位于所述深沟槽隔离结构的所述开口处的氧化物层倒角以暴露下面的所述衬底。5.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述外延层进一步包括：从所述衬底的所述正面表面上的相对两端形成所述外延层；以及在所述深沟槽隔离结构的所述开口处合并所述外延层。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述半导体衬底上形成所述外延层进一步包括：在合并的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈信宏，杨敦年，刘人诚，亚历克斯·卡尔尼茨基，王文德，
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