一种半导体器件及其制造方法和电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体器件及其制造方法和电子装置，涉及半导体技术领域。该方法包括：提供半导体衬底，在半导体衬底中形成有多个光电二极管，在半导体衬底的正面形成有介电层和图案化的硬掩膜层；依次刻蚀介电层和部分半导体衬底，以在光电二极管之间形成多个通孔开口；在通孔开口中填充金属层以形成多个通孔；对半导体衬底的背面进行减薄处理停止于通孔中；从半导体衬底的背面开始刻蚀半导体衬底，停止于介电层上，以形成多个位于光电二极管和通孔之间的隔离沟槽，其中每个隔离沟槽的俯视形状为环形，每一隔离沟槽包围一光电二极管。本发明专利技术的制造方法减少了氧化硅的使用量，降低了制造工艺的成本，提高了器件的可靠性和性能。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制造方法和电子装置
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法和电子装置。
技术介绍
光电二极管(photonicsdiode)是将光信号变成电信号的半导体器件，其在诸如光敏电阻、CMOS图像传感器、感光耦合元件以及光电倍增管等设备中有着广泛应用。它们能够根据所受光的照度来输出相应的模拟电信号(例如测量仪器)或者在数字电路的不同状态间切换(例如控制开关、数字信号处理)。在一些半导体器件例如CMOS图像传感器中，通常包括内部设置有多个光电二极管的半导体衬底，而相邻光电二极管之间通过设置于半导体衬底中的隔离环以使彼此之间绝缘，其中，该隔离环中填充有氧化硅，且氧化硅中形成有空气隙，且在每个隔离环的外侧还设置有通孔(TSV)。然而，在常规工艺中，隔离环和通孔102的制作过程正遭遇各种不利问题的挑战，例如，隔离环中填充的氧化物高于半导体衬底的表面，再者在隔离环的底部填充的氧化物层太薄，在之后进行半导体衬底的背部进行化学机械研磨(CMP)时，很容易研磨到隔离环的底部而暴露出空气隙，进而使得隔离环的绝缘作用失去效果，降低器件的性能。因此，鉴于上述问题的存在，有必要提出一种新的半导体器件及其制造方法。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了克服目前存在的问题，本专利技术一方面提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成有多个光电二极管，在所述半导体衬底的正面形成有介电层，以及在所述介电层上形成有图案化的硬掩膜层；以所述图案化的硬掩膜层为掩膜，依次刻蚀所述介电层和部分所述半导体衬底，以在所述光电二极管之间形成多个通孔开口；在所述通孔开口中填充金属层，以形成多个通孔；对所述半导体衬底的背面进行减薄处理，停止于所述通孔中；从所述半导体衬底的背面开始刻蚀所述半导体衬底，停止于所述介电层上，以形成多个位于所述光电二极管和所述通孔之间的隔离沟槽，其中，每个所述隔离沟槽的俯视形状为环形，每一所述隔离沟槽包围一所述光电二极管，使相邻的光电二极管相隔离。进一步，在形成所述隔离沟槽之后，还包括以下步骤：在所述半导体衬底的背面形成干膜，所述干膜密封所述隔离沟槽。进一步，形成所述通孔的步骤包括：在所述通孔开口的底部和侧壁上以及所述介电层的表面上依次沉积绝缘层、阻挡层和种晶层；在所述通孔开口中填充满所述金属层并溢出；对所述金属层、所述阻挡层和所述绝缘层进行化学机械研磨，停止于所述硬掩膜层的表面上。进一步，在形成所述通孔之后，还包括以下步骤：在所述半导体衬底的正面形成覆盖层，以覆盖暴露的所述通孔的顶面。进一步，所述环形为多边形。进一步，所述多边形为八边形，且相邻的所述环形共用一个边。进一步，所述通孔位于所述隔离沟槽未共用的边的外侧。本专利技术另一方面提供一种半导体器件，包括：半导体衬底，在所述半导体衬底中形成有多个光电二极管；在所述半导体衬底的正面形成有介电层，以及在所述介电层上形成有图案化的硬掩膜层；形成有位于所述图案化的硬掩膜层中，并依次贯穿所述介电层和所述半导体衬底的多个通孔，其中每个所述通孔中填充有金属层，所述通孔位于所述光电二极管之间；在所述半导体衬底中还形成有多个位于所述光电二极管和所述通孔之间的隔离沟槽，每个所述隔离沟槽从所述半导体衬底的背面贯穿到所述半导体衬底的正面，其中，每个所述隔离沟槽的俯视形状为环形，每一所述隔离沟槽包围一所述光电二极管，使相邻的光电二极管相隔离。进一步，在所述半导体衬底的背面还形成有干膜，所述干膜密封所述隔离沟槽。进一步，所述通孔还包括：在所述通孔的底部和侧壁与所述金属层之间还依次形成有绝缘层、阻挡层和种晶层。进一步，在所述半导体衬底的正面形成有覆盖层，以覆盖所述通孔的顶面。进一步，所述环形为多边形。进一步，所述多边形为八边形，且相邻的所述环形共用一个边。进一步，所述通孔位于所述隔离沟槽未共用的边的外侧。本专利技术再一方面提供一种电子装置，包括前述的半导体器件。综上所述，根据本专利技术的半导体器件的制造方法，先在半导体衬底的正面进行通孔工艺，再在半导体衬底的背面进行隔离沟槽的刻蚀工艺，完全避免了常规工艺中由于对半导体衬底背面进行CMP，而造成的隔离环中空气隙暴露的问题的出现，且在本专利技术的半导体器件的制造方法中，不使用氧化物填充隔离沟槽，而以空气隙完全替代，因此，减少了氧化硅的使用量，以及相应的CMP成本，进而降低了整体器件制造工艺的成本，并提高了器件的可靠性和性能。本专利技术的半导体器件，由于采用了上述制造方法，因而同样具有上述优点。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1A-图1B为常规的隔离环和TSV的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图；图2A-图2D为本专利技术的一实施例中的一种半导体器件的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图，其中，图2D中上方的图为形成的结构的俯视图；图3为本专利技术的一个实施例的一种半导体器件的制造方法的示意性流程图；图4示出了根据本专利技术一实施方式的电子装置的示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成有多个光电二极管，在所述半导体衬底的正面形成有介电层，以及在所述介电层上形成有图案化的硬掩膜层；以所述图案化的硬掩膜层为掩膜，依次刻蚀所述介电层和部分所述半导体衬底，以在所述光电二极管之间形成多个通孔开口；在所述通孔开口中填充金属层，以形成多个通孔；对所述半导体衬底的背面进行减薄处理，停止于所述通孔中；从所述半导体衬底的背面开始刻蚀所述半导体衬底，停止于所述介电层上，以形成多个位于所述光电二极管和所述通孔之间的隔离沟槽，其中，每个所述隔离沟槽的俯视形状为环形，每一所述隔离沟槽包围一所述光电二极管，使相邻的光电二极管相隔离。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成有多个光电二极管，在所述半导体衬底的正面形成有介电层，以及在所述介电层上形成有图案化的硬掩膜层；以所述图案化的硬掩膜层为掩膜，依次刻蚀所述介电层和部分所述半导体衬底，以在所述光电二极管之间形成多个通孔开口；在所述通孔开口中填充金属层，以形成多个通孔；对所述半导体衬底的背面进行减薄处理，停止于所述通孔中；从所述半导体衬底的背面开始刻蚀所述半导体衬底，停止于所述介电层上，以形成多个位于所述光电二极管和所述通孔之间的隔离沟槽，其中，每个所述隔离沟槽的俯视形状为环形，每一所述隔离沟槽包围一所述光电二极管，使相邻的光电二极管相隔离。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在形成所述隔离沟槽之后，还包括以下步骤：在所述半导体衬底的背面形成干膜，所述干膜密封所述隔离沟槽。3.如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，形成所述通孔的步骤包括：在所述通孔开口的底部和侧壁上以及所述介电层的表面上依次沉积绝缘层、阻挡层和种晶层；在所述通孔开口中填充满所述金属层并溢出；对所述金属层、所述阻挡层和所述绝缘层进行化学机械研磨，停止于所述硬掩膜层的表面上。4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在形成所述通孔之后，还包括以下步骤：在所述半导体衬底的正面形成覆盖层，以覆盖暴露的所述通孔的顶面。5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述环形为多边形。6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述多边形为八边形，且相邻的所述环形共用一个边。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明军，汪新学，邢超，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31