图像传感器及制造图像传感器的方法技术

本公开涉及一种图像传感器，包括：形成在半导体衬底中的沟槽隔离结构，其中，所述沟槽隔离结构从其外层部分到内层部分依次包括沿所述半导体衬底的厚度方向延伸的第一氧化物层、氮化物层、第二氧化物层、以及半导体材料层，使得从所述半导体衬底经所述沟槽隔离结构外层部分到内层部分形成半导体‑氧化物‑氮化物‑氧化物‑半导体的结构。本公开还涉及一种制造图像传感器的方法。本公开能够减小图像传感器的暗电流。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及制造图像传感器的方法
本公开涉及半导体
，具体来说，涉及一种图像传感器及制造图像传感器的方法。
技术介绍
CMOS图像传感器中通常会形成沟槽隔离结构(包括深沟槽隔离(DTI)结构和浅沟槽隔离(STI)结构等)。因此，存在对新技术的需求。
技术实现思路
本公开的目的之一是提供一种新的图像传感器及制造图像传感器的方法。根据本公开的第一方面，提供了一种图像传感器，包括：形成在半导体衬底中的沟槽隔离结构，其中，所述沟槽隔离结构从其外层部分到内层部分依次包括沿所述半导体衬底的厚度方向延伸的第一氧化物层、氮化物层、第二氧化物层、以及半导体材料层，使得从所述半导体衬底经所述沟槽隔离结构外层部分到内层部分形成半导体-氧化物-氮化物-氧化物-半导体的结构。根据本公开的第二方面，提供了一种制造图像传感器的方法，包括：在半导体衬底中的沟槽中形成沟槽隔离结构，包括依次形成沿所述半导体衬底的厚度方向延伸的第一氧化物层、氮化物层、第二氧化物层和半导体材料层，以使得从所述半导体衬底经所述沟槽隔离结构外层部分到内层部分形成半导体-氧化物-氮化物-氧化物-半导体的结构。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是示意性地示出了现有技术中图像传感器的结构的示意图。图2是示意性地示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的图像传感器的结构的示意图。图3是示意性地示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的图像传感器的结构的示意图。图4是示意性地示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的图像传感器的结构的示意图。图5是示意性地示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的图像传感器的至少一部分的结构的示意图。图6A至6N是分别示意性地示出了在根据本公开一个或多个示例性实施例来制造图像传感器的方法示例的一些步骤处的图像传感器的截面的示意图。图7A至7G是分别示意性地示出了在根据本公开一个或多个示例性实施例来制造图像传感器的方法示例的一些步骤处的图像传感器的截面的示意图。图8A至8E是分别示意性地示出了在根据本公开一个或多个示例性实施例来制造图像传感器的方法示例的一些步骤处的图像传感器的截面的示意图。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。在一些情况中，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，本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，本文中的结构及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公开的示例性方式，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。为简便起见，本文中描述方位时，例如顶、底、上、下、侧等，均是以附图所示的方向为参考进行描述。例如，当提及半导体衬底的上表面时，是指以附图所示的方向的半导体衬底的上表面，其可以是用于接受光照射的表面也可以不是；类似地，当提及半导体衬底的下表面时，是指以附图所示的方向的半导体衬底的下表面，其可以是用于接受光照射的表面也可以不是。在CMOS图像传感器的半导体衬底中，通常排布有多个像素单元，每个像素单元包括光电二极管以及与光电二极管相关的晶体管。如图1所示，在半导体衬底1中形成有光电二极管区2和浮置扩散区3，在半导体衬底1的下表面形成有栅极结构4。在相邻的器件之间(例如光电二极管之间、晶体管之间、或光电二极管和晶体管之间等)，通常存在沟槽隔离结构(包括深沟槽隔离(DTI)结构6和浅沟槽隔离(STI)结构5)，以防止器件之间的干扰。本公开的专利技术人通过研究现有技术发现，这些沟槽隔离结构的一些缺陷，例如在形成沟槽的刻蚀处理中产生的刻蚀界面缺陷，易导致暗电流的产生。因此，在本公开的第一方面，提供了一种图像传感器，能够减轻或消除沟槽的刻蚀界面缺陷引起的暗电流。根据本公开的一些实施例的图像传感器包括形成在半导体衬底中的沟槽隔离结构，其中，沟槽隔离结构从其外层部分到内层部分依次包括沿半导体衬底的厚度方向延伸的第一氧化物层、氮化物层、第二氧化物层、以及半导体材料层，使得从半导体衬底经沟槽隔离结构外层部分到内层部分形成半导体-氧化物-氮化物-氧化物-半导体(SONOS)的结构。在一些实施例中，如图2所示，在半导体衬底21中形成有光电二极管区22和浮置扩散区23，在半导体衬底21的下表面形成有栅极结构24。在像素单元的周围(指的是在与图像传感器的主表面平行的平面图中位于像素单元的周围)形成有第一沟槽隔离结构26和第二沟槽隔离结构25，第一沟槽隔离结构26和第二沟槽隔离结构25在与图像传感器的主表面平行的平面图中具有重叠的部分。其中，第一沟槽隔离结构26形成在位于半导体衬底21的上表面的第一沟槽中并从半导体衬底21的上表面向半导体衬底21的下表面延伸，第二沟槽隔离结构25形成在位于半导体衬底21的下表面的第二沟槽中并从半导体衬底21的下表面向半导体衬底21的上表面延伸。其中，从半导体衬底21经第一沟槽隔离结构26的外层部分到第一沟槽隔离结构26的内层部分形成半导体-氧化物-氮化物-氧化物-半导体的结构。此外，半导体衬底21包括区域27，区域27为第一沟槽隔离结构26使得半导体衬底21中的空穴在第一沟槽隔离结构26的周围聚集而形成的。图2中图像传感器的区域A的结构如图5所示，其中第一沟槽隔离结构26在区域A中的部分相当于图5中的沟槽隔离结构56，区域27在区域A中的部分相当于图5中的区域57，半导体衬底21在区域A中的部分相当于图5中的半导体衬底51。如图5所示，沟槽隔离结构56从其外层部分到内层部分依次包括沿半导体衬底51的厚度方向延伸的第一氧化物层561、氮化物层562、第二氧化物层563、以及半导体材料层564，使得半导体衬底51、第一氧化物层561、氮化物层562、第二氧化物层563、以及半导体材料层564一起(例如以图5所示的方向，从左部到中部、或从右部到中部)形成半导体-氧化物-氮化物-氧化物-半导体的结构。对半导体材料层564施加相对于半导体衬底51的正电压时，氮化物层562用于俘获从半导体衬底51隧穿进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：形成在半导体衬底中的沟槽隔离结构，其中，所述沟槽隔离结构从其外层部分到内层部分依次包括沿所述半导体衬底的厚度方向延伸的第一氧化物层、氮化物层、第二氧化物层、以及半导体材料层，使得从所述半导体衬底经所述沟槽隔离结构的外层部分到所述沟槽隔离结构的内层部分形成半导体‑氧化物‑氮化物‑氧化物‑半导体的结构。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：形成在半导体衬底中的沟槽隔离结构，其中，所述沟槽隔离结构从其外层部分到内层部分依次包括沿所述半导体衬底的厚度方向延伸的第一氧化物层、氮化物层、第二氧化物层、以及半导体材料层，使得从所述半导体衬底经所述沟槽隔离结构的外层部分到所述沟槽隔离结构的内层部分形成半导体-氧化物-氮化物-氧化物-半导体的结构。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述半导体衬底包括一个或多个区域，所述区域为所述沟槽隔离结构使得所述半导体衬底中的空穴在所述沟槽隔离结构的周围聚集而形成的。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述区域位于所述沟槽隔离结构的周围并被所述沟槽隔离结构覆盖，其中，所述区域中的空穴的密度高于所述半导体衬底的位于所述区域周围的部分中的空穴的密度。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述沟槽隔离结构为第一沟槽隔离结构，所述第一沟槽隔离结构从所述半导体衬底的第一表面向所述半导体衬底的第二表面延伸，其中所述第二表面为与所述第一表面相对的表面，所述图像传感器还包括：第二沟槽隔离结构，其与第一沟槽隔离结构在与图像传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓彤，钟伟明，金子贵昭，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