图像传感器及其制造方法技术

本公开涉及图像传感器及其制造方法。其中一个实施例提供了一种图像传感器，其包括：衬底，在所述衬底中形成有光电二极管，所述光电二极管由第一半导体材料构成；以及从所述衬底的一个主表面延伸到所述衬底中的深沟槽隔离部，所述深沟槽隔离部布置在所述光电二极管周围，且至少包括绝缘材料和第二半导体材料，其中所述绝缘材料隔离各光电二极管，所述第二半导体材料的带隙不同于所述第一半导体材料的带隙。

Image sensor and its manufacturing method

The present disclosure relates to an image sensor and a manufacturing method thereof. One of the embodiments provides an image sensor which comprises a substrate, a photodiode formed in the substrate, the photodiode consisting of a first semiconductor material, and a deep groove isolation section extending from a main surface of the substrate to the substrate in the substrate, and the deep groove isolation section is arranged at the same time. The photodiode is surrounded by at least an insulating material and a second semiconductor material, in which the insulating material isolates the various photodiodes, and the band gap of the second semiconductor material is different from the band gap of the first semiconductor material.

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其制造方法
本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及图像传感器及其制造方法。
技术介绍
在现有的图像传感器中，存在着暗电流问题，会影响图像传感器的性能。因此存在降低暗电流的需求。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供一种新型的图像传感器及其制造方法。特别地，本公开的一个目的涉及降低图像传感器的暗电流。根据本公开的第一方面，提供了一种图像传感器，其包括：衬底，在所述衬底中形成有光电二极管，所述光电二极管由第一半导体材料构成；以及从所述衬底的一个主表面延伸到所述衬底中的深沟槽隔离部，所述深沟槽隔离部布置在所述光电二极管周围，且至少包括绝缘材料和第二半导体材料，其中所述绝缘材料隔离各光电二极管，所述第二半导体材料的带隙不同于所述第一半导体材料的带隙。根据本公开的第二方面，提供了一种用于制造图像传感器的方法，其包括：通过从衬底的一个主表面对所述衬底进行刻蚀来形成深沟槽，其中所述衬底中已形成有光电二极管，所述光电二极管由第一半导体材料构成，所述深沟槽位于所述光电二极管周围；填充所述深沟槽以形成深沟槽隔离部，所述深沟槽隔离部至少包括绝缘材料和第二半导体材料，其中所述绝缘材料隔离各光电二极管，所述第二半导体材料的带隙不同于所述第一半导体材料的带隙。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得更为清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1示出了根据本公开一个示例性实施例的图像传感器的截面图。图2示出了根据本公开一个示例性实施例的图像传感器的制造方法的流程图。图3A-3G分别示出了在根据本公开一个示例性实施例来制造图像传感器的一个方法示例的各个步骤处的装置截面示意图。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，所公开的专利技术并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的图像传感器及其制造方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本专利技术的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。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授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。本申请的专利技术人经过研究发现，在现有的图像传感器中，部分暗电流是由于不期望波长的光(例如，红外光和紫外光)进入光电二极管而引起的。而且即使采用了滤色器，也还会有些红外光和紫外光进入光电二极管，从而引起暗电流。对此，经过深入研究，本申请的专利技术人提出了一种新型的图像传感器的结构，其在深沟槽隔离(DeepTrenchIsolation，DTI)结构中形成具有与光电二极管材料不同的带隙的半导体材料，用来吸收不期望感测到的光(例如，红外光和/或紫外光)，从而减少其可能引起的暗电流。因此，使用本公开的技术可以降低暗电流。在本文中，术语“带隙”指的是半导体材料的导带与价带之间的能带间隙。本领域技术人员均理解，半导体材料的带隙与吸收的光的能量(即，波长)有关。为了更全面、清楚地理解本专利技术，下面将结合附图来阐述根据本公开的新颖的技术。图1示出了根据本公开一个示例性实施例的图像传感器的截面图。应注意，实际的图像传感器可能还存在之前/后续制造的其它部件，而为了避免模糊本公开的要点，附图没有示出且本文也不去讨论其它部件。本文主要关注DTI结构。如图1所示，图像传感器包括衬底101，在该衬底101中形成有光电二极管PD102。PD102由第一半导体材料构成。在一些情况下，衬底101可以为简单的半导体晶圆，例如硅晶圆，而PD102是通过对衬底101进行掺杂形成合适的N型区和/或P型区来形成的，此时，第一半导体材料即为衬底101的材料。但是本专利技术并不限制PD102的结构，而为了避免模糊本公开的要点，图中省略了PD102的具体结构。另外，虽然图中出于简洁的目的把衬底101画成了一个简单的块衬底，但是显然本专利技术不限于此。衬底101可以由适合于图像传感器的任何半导体材料(诸如Si、SiC、SiGe等)制成，例如可以是单晶硅衬底。在一些实施方式中，衬底101也可以为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上锗硅等各种复合衬底。本领域技术人员均理解衬底101不受到任何限制，而是可以根据实际应用进行选择。衬底101之中和之下还可以形成有其它的半导体器件构件，例如，在早期/后续处理步骤中形成的其它构件等。而且本专利技术并不限制图像传感器的类型，例如前照式(FSI)和背照式(BSI)都能适用。另外，如图1所示，图像传感器还包括深沟槽隔离部103，其从衬底101的一个主表面延伸到衬底中。深沟槽隔离部103布置在PD102周围。本领域技术人员均理解，对于CMOS图像传感器而言，通常在PD102与深沟槽隔离部103之间还会形成若干晶体管(例如4个晶体管)，其与PD102共同构成一个像素单元，而深沟槽隔离部103在各个像素单元之间实现隔离。然而，为了简单起见，图中未示出像素单元中的晶体管，而且深沟槽隔离部103也可以视为对各个PD102进行了隔离。另外，为了简单起见，图中只示出了三个PD和其间的两个深沟槽隔离部，但是本领域技术人员均明白，本专利技术不限于此。通常，一个图像传感器可以包括巨大数量的像素单元以及其间隔离用的深沟槽隔离部。此外，本领域技术人员均能理解，本专利技术也并不限于图1所示的深沟槽的形状。深沟槽隔离部103至少包括绝缘材料105和第二半导体材料104，其中绝缘材料105隔离各PD102，第二半导体材料104的带隙不同于PD102的第一半导体材料的带隙，用来吸收与待PD102检测的光不同波长的光。在一些实施方式中，第二半导体材料104的带隙小于第一半导体材料的带隙，以使得第二半导体材料104能吸收红外光。例如，第二半导体材料包括SiGe或者TiO2等等。在另一些实施方式中，第二半导体材料104的带隙大于第一半导体材料的带隙，以使得第二半导体材料104能吸收紫外光。例如，第二半导体材料包括GaN或GaAs之类的III-V族化合物半导体等。虽然图1中未示出，但是在一些情况下，深沟槽隔离部103不止包括绝缘材料105和第二半导体材料104，而是在第二半导体材料104和绝缘材料105之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：衬底，在所述衬底中形成有光电二极管，所述光电二极管由第一半导体材料构成；以及从所述衬底的一个主表面延伸到所述衬底中的深沟槽隔离部，所述深沟槽隔离部布置在所述光电二极管周围，且至少包括绝缘材料和第二半导体材料，其中所述绝缘材料隔离各光电二极管，所述第二半导体材料的带隙不同于所述第一半导体材料的带隙。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：衬底，在所述衬底中形成有光电二极管，所述光电二极管由第一半导体材料构成；以及从所述衬底的一个主表面延伸到所述衬底中的深沟槽隔离部，所述深沟槽隔离部布置在所述光电二极管周围，且至少包括绝缘材料和第二半导体材料，其中所述绝缘材料隔离各光电二极管，所述第二半导体材料的带隙不同于所述第一半导体材料的带隙。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第二半导体材料的带隙小于所述第一半导体材料的带隙，以使得所述第二半导体材料能吸收红外光。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第二半导体材料的带隙大于所述第一半导体材料的带隙，以使得所述第二半导体材料能吸收紫外光。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述深沟槽隔离部还包括第三半导体材料，其中所述第二半导体材料和所述第三半导体材料中一者的带隙大于所述第一半导体材料的带隙以致能吸收紫外光，而另一者的带...

【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