互补式金属－氧化物－半导体影像传感器及影像传感器的形成方法技术

本公开实施例涉及具有被背侧深沟槽隔离结构围绕的光学二极管的互补式金属－氧化物－半导体影像传感器及相关形成方法。在一些实施例，多个像素区是置于基底中且分别具有光学二极管。背侧深沟槽隔离结构是置于相邻的像素区间，从基底的背侧延伸至基底内部。背侧深沟槽隔离结构包括掺杂层与介电填充层，掺杂层顺着深沟槽的侧壁表面排列，介电填充层填充深沟槽的剩余空间。通过形成所公开的背侧深沟槽隔离结构，其功能是作为掺杂阱与隔离结构，简化了从基底的前侧进行的注入工艺，因此改善了曝光分辨率、光学二极管的电荷满载量及销接电压。

Formation of Complementary Metal-oxide-Semiconductor Image Sensor and Image Sensor

The embodiment of the present disclosure relates to a complementary metal-oxide-semiconductor image sensor with an optical diode surrounded by a backside deep groove isolation structure and a related forming method. In some embodiments, a plurality of pixel regions are placed in a substrate and each has an optical diode. The dorsal deep groove isolation structure is located in adjacent pixel intervals and extends from the dorsal side of the basement to the interior of the basement. The back deep groove isolation structure consists of doping layer and dielectric filling layer. The doping layer is arranged along the side wall surface of the deep groove, and the dielectric filling layer fills the remaining space of the deep groove. By forming the disclosed backside deep groove isolation structure, its function is as a doping well and isolation structure, which simplifies the injection process from the front side of the substrate, thus improving the exposure resolution, the full load of the optical diode and pin voltage.

【技术实现步骤摘要】
互补式金属－氧化物－半导体影像传感器及影像传感器的形成方法
本公开实施例涉及半导体装置及其制造方法，特别涉及互补式金属－氧化物－半导体影像传感器及影像传感器的形成方法。
技术介绍
数码相机及光学影像装置会使用影像传感器。影像传感器将光学影像转换为可以显示为数码影像的数码数据。一影像传感器包括一像素阵列(或栅格)，上述像素阵列或像素栅格用于检测光线并记录所检测的光线的强度(亮度)。上述像素阵列通过累积电荷而对光线做出反应。然后将所累积的电荷(例如，通过其他电路系统)用于对例如一数位相机等的适当的应用提供一颜色及亮度的信号。影像传感器的一个类型是背照式(backsideilluminated；BSI)影像传感器装置。背照式影像传感器装置是用于感应投射至一基底的一背侧(其与此基底的前侧为相反侧，其中在上述前侧上，建构有包括多个金属及多个介电层的互连结构)的一组光线。与前照式(frontsideilluminated；FSI)影像传感器装置比较，背照式影像传感器装置提高较少的破坏性干涉。
技术实现思路
本公开一些实施例是关于一种互补式金属－氧化物－半导体影像传感器。上述影像传感器包括一基底，具有一前侧与一背侧，上述背侧与上述前侧相反。上述影像传感器又包括多个像素区，置于上述基底中，上述像素区分别具有一光学二极管，配置上述光学二极管而将从上述背侧进入上述基底的辐射转换成电性信号。上述影像传感器又包括一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)结构，置于相邻的像素区之间的一深沟槽的范围内，从上述基底的上述背侧延伸至上述基底的内部。上述背侧深沟槽隔离结构包括一掺杂层与一介电填充层，上述掺杂层具有第一掺杂形式，上述掺杂层顺着上述深沟槽的一侧壁表面排列，上述介电填充层填充上述深沟槽的剩余空间。本公开一些替代性的实施例是关于一种互补式金属－氧化物－半导体影像传感器。上述影像传感器包括一基底，具有一前侧与一背侧，上述背侧与上述前侧相反。上述影像传感器又包括一光学二极管，排列于上述基底的内部。上述影像传感器又包括一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)结构，在上述光学二极管的二侧的位置，从上述基底的上述背侧延伸至上述基底的内部。上述影像传感器还包括一后段工艺(back-end-of-the-line；BEOL)金属堆叠，排列在上述基底的前侧，上述后段工艺金属堆叠包括多个金属互连层，上述金属互连层排列在一或多个层间介电层的范围内。上述背侧深沟槽隔离结构包括一掺杂层与一介电填充层，上述掺杂层具有第一掺杂形式，上述掺杂层顺着上述深沟槽的一侧壁表面排列，上述介电填充层填充上述深沟槽的剩余空间。本公开其他实施例是关于一种影像传感器的形成方法。上述方法包括从一基底的一前侧，形成多个掺杂层，上述掺杂层对应于多个像素区的多个光学二极管。上述方法又包括经由多道注入工艺而将一掺杂物注入上述基底，藉此从上述基底的上述前侧形成一掺杂隔离层。上述掺杂隔离层包括一垂向部，上述垂向部在相邻的像素区之间。上述方法又包括旋转上述基底并从上述基底的一背侧进行蚀刻，以在相邻的像素区之间形成一深沟槽，且上述深沟槽延伸进入上述基底，其中上述基底的上述背侧与上述基底的上述前侧相反。上述方法还包括以掺杂层与一介电填充层填充上述深沟槽，以形成一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)结构，上述背侧深沟槽隔离结构置于相邻的像素区之间并将上述相邻的像素区的光学二极管分离。附图说明根据以下的详细说明并配合所附附图做完整公开。应注意的是，根据本产业的一般作业，图示并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。图1是一剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体(complementarymetal–oxide–semiconductor；CMOS)影像传感器的一些实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)围绕的一光学二极管。图2是一剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的一些附加实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)围绕的一光学二极管。图3是一剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的一些附加实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)围绕的一光学二极管。图4是一剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的一些附加实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)围绕的一光学二极管。图5A是一剖面图，显示包括一影像传感器的一集成晶片(integratedchip)的一些实施例，其中上述影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)围绕的一光学二极管。图5B是一剖面图，显示包括一影像传感器的一集成晶片(integratedchip)的一些附加实施例，其中上述影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)围绕的一光学二极管。图6～图11为一系列的剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的形成方法的一些实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)围绕的一光学二极管。图12为一流程图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的形成方法的一些实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；BDTI)围绕的一光学二极管。附图标记说明：100、200、300、400、500a、500b、剖面图600、700、800、900、1000、1100102基底103a、103b像素区104光学二极管104a第一区104b第二区106层间介电层108后段工艺金属堆叠110掺杂隔离层110a横向部110b垂向部111背侧深沟槽隔离结构112介电填充层113高介电常数介电衬垫114掺杂层116彩色滤光器118微透镜120入射辐射或入射光122前侧124背侧126、304共用中心线202转换栅极204浮置扩散阱302浅沟槽隔离结构(隔离结构)502逻辑栅装置504逻辑浅沟槽隔离结构506导体接点508金属线层802深沟槽1200方法1202、1204、1206、1208、1210、动作1212、1214、1216、1218具体实施方式要了解的是，以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开实施例的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定实施例或范例，以简化本公开实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种互补式金属－氧化物－半导体影像传感器，包括：一基底，具有一前侧与一背侧，该背侧与该前侧相反；多个像素区，置于该基底中，该些像素区分别具有一光学二极管，配置该光学二极管而将从该背侧进入该基底的辐射转换成电性信号；以及一背侧深沟槽隔离结构，置于相邻的像素区之间的一深沟槽的范围内，从该基底的该背侧延伸至该基底的内部；其中该背侧深沟槽隔离结构包括一掺杂层与一介电填充层，该掺杂层具有第一掺杂形式，该掺杂层顺着该深沟槽的一侧壁表面排列，该介电填充层填充该深沟槽的剩余空间。

【技术特征摘要】
2017.09.28 US 62/564,342;2017.10.27 US 15/795,6811.一种互补式金属－氧化物－半导体影像传感器，包括：一基底，具有一前侧与一背侧，该背侧与该前侧相反；多个像素区，置于该基底中，该些像素区分别具有一光学二极管，配置该光学二极管而将从该背侧进入该基底的辐射转换成电性信号；以及一背侧深沟槽隔离结构，置于相邻的像素区之间的一深沟槽的范围内，从该基底的该背侧延伸至该基底的内部；其中该背侧深沟槽隔离结构包括一掺杂层与一介电填充层，该掺杂层具有第一掺杂形式，该掺杂层顺着该深沟槽的一侧壁表面排列，该介电填充层填充该深沟槽的剩余空间。2.如权利要求1所述的互补式金属－氧化物－半导体影像传感器，其中该掺杂隔离层与该背侧深沟槽隔离结构交于该基底的内部。3.如权利要求1所述的互补式金属－氧化物－半导体影像传感器，其中该背侧深沟槽隔离结构的该掺杂层与该介电填充层从该深沟槽向上延伸且沿着该基底的该背侧横向排列。4.如权利要求1所述的互补式金属－氧化物－半导体影像传感器，还包括：一浅沟槽隔离结构，置于相邻的像素区之间－从该基底的该前侧至该基底的内部；其中该浅沟槽隔离结构与该背侧深沟槽隔离结构是垂直对准。5.如权利要求1所述的互补式金属－氧化物－半导体影像传感器，其中该掺杂隔离层将该浅沟槽隔离结构与该背侧深沟槽隔离结构分离。6.一种互补式金属－氧化物－半导体影像传感器，包括：一基底，具有一前侧与一背侧，该背侧与该前侧相反；一光学二极管，排列于该基底的内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：江彦廷，陈春元，曾晓晖，王昱仁，刘人诚，杨敦年，
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