沟槽隔离结构及其形成方法、图像传感器技术

本申请提供一种沟槽隔离结构及其形成方法、图像传感器，所述沟槽隔离结构包括：半导体衬底，包括若干像素单元区域；第一沟槽，形成在所述像素单元区域中，相邻第一沟槽之间的距离与入射光在所述相邻第一沟槽之间的半导体区域的反射率相关，所述入射光在不同关键尺寸的半导体区域的反射率不同。采用该沟槽隔离结构能够使不同波长的入射光在半导体区域中的反射率达到较高或最高，从而大幅度提高图像传感器的灵敏度和量子效率。

Groove isolation structure and its forming method, image sensor

The application provides a trench isolation structure, a forming method and an image sensor. The trench isolation structure includes: a semiconductor substrate, including a plurality of pixel unit areas; a first trench, formed in the pixel unit area, wherein the distance between the adjacent first trenches is related to the reflectivity of the semiconductor area between the adjacent first trenches of the incoming light, and the incident light The reflectivity is different in different key size semiconductor region. Using the trench isolation structure, the reflectivity of incident light with different wavelengths in the semiconductor region can be higher or highest, thus greatly improving the sensitivity and quantum efficiency of the image sensor.

【技术实现步骤摘要】
沟槽隔离结构及其形成方法、图像传感器
本申请涉及半导体制造领域，具体来说，涉及一种沟槽隔离结构及其形成方法、以及包括该沟槽隔离结构的图像传感器。
技术介绍
在图像传感器的半导体制造工艺中，经常会在半导体衬底中形成沟槽结构，一方面入射光在这些沟槽结构之间的半导体区域发生反射，以增加对光的吸收，从而提高量子效率(QE)，另一方面，各像素区域中横向扩散的光生电子在扩散的过程中可以受到沟槽结构的阻挡，对入射光从衬底背面激发形成的不同波长的光生电子均能起到有效的隔离作用，从而改善电学串扰。入射光的反射率决定着灵敏度和量子效率，而进入每一像素区中的入射光的波长是不同的，如何提高不同波长的光在半导体衬底的像素区域中的反射率以提高图像传感器的灵敏度和量子效率是亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请技术方案要解决的技术问题是提供一种能够使入射光的反射率得以提升的沟槽隔离结构。为解决上述技术问题，本申请一方面提供一种沟槽隔离结构，包括：半导体衬底，包括若干像素单元区域；第一沟槽，形成在所述像素单元区域中，相邻第一沟槽之间的距离与入射光在所述相邻第一沟槽之间的半导体区域的反射率相关，所述入射光在不同关键尺寸的半导体区域的反射率不同。在本申请的一些实施例中，不同波长的入射光进入不同的像素单元区域；不同像素单元区域的相邻第一沟槽之间的距离不同。在本申请的一些实施例中，所述像素单元区域包括绿色像素单元区域和红色像素单元区域，所述绿色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离与绿色光在绿色像素单元区域中的半导体区域的反射率相关，所述红色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离与红色光在红色像素单元区域中的半导体区域的反射率相关。在本申请的一些实施例中，所述绿色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离为100nm～120nm。在本申请的一些实施例中，所述红色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离为130nm～150nm。在本申请的一些实施例中，所述像素单元区域还包括蓝色像素单元区域，所述蓝色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离与蓝色光在蓝色像素单元区域中的半导体区域的反射率相关。在本申请的一些实施例中，所述蓝色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离为120nm～130nm。在本申请的一些实施例中，所述像素单元区域还包括红外光像素单元区域，所述红外光像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离与红外光在红外光像素单元区域中的半导体区域的反射率相关。在本申请的一些实施例中，所述红外光像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离为100nm～120nm。在本申请的一些实施例中，所述沟槽隔离结构还包括第二沟槽，形成于相邻像素单元区域之间，所述第二沟槽的深度大于所述第一沟槽的深度；所述第二沟槽与相邻的第一沟槽之间的距离与入射光在所述第二沟槽与相邻的第一沟槽之间的半导体区域的反射率相关。本申请的另一方面提供所述的沟槽隔离结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括若干像素单元区域；根据入射光在不同关键尺寸的半导体区域的反射率不同确定相邻第一沟槽之间的距离；根据所确定的相邻第一沟槽之间的距离在所述像素单元区域中形成第一沟槽。本申请的另一方面还提供一种图像传感器，包括：上述的沟槽隔离结构；第二沟槽，形成于相邻像素单元区域之间，所述第二沟槽的深度大于所述第一沟槽的深度；所述第二沟槽与相邻的第一沟槽之间的距离与入射光在所述第二沟槽与相邻的第一沟槽之间的半导体区域的反射率相关。在本申请的一些实施例中，所述图像传感器还包括：填充层，覆盖所述半导体衬底并填充所述第一沟槽和第二沟槽；滤色层，形成于所述填充层上，且与所述像素单元区域对应。采用本申请实施例所述的沟槽隔离结构及其形成方法、图像传感器，根据不同波长的入射光在不同关键尺寸的半导体区域的反射率不同来确定相邻第一沟槽之间的关键尺寸，使不同波长的入射光在半导体区域中的反射率达到较高或最高，半导体区域可以充分吸收不同波长的入射光，从而大幅度提高图像传感器的灵敏度和量子效率。本申请中另外的特征将部分地在下面的描述中阐述。通过该阐述，使以下附图和实施例叙述的内容对本领域普通技术人员来说变得显而易见。本申请中的专利技术点可以通过实践或使用下面讨论的详细示例中阐述的方法、手段及其组合来得到充分阐释。附图说明以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本公开的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的专利技术意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：图1为一种图像传感器剖面结构示意图。图2为本专利技术实施例的沟槽隔离结构的剖面结构示意图。图3为本专利技术另一实施例的沟槽隔离结构的剖面结构示意图。图4为本专利技术另一实施例的沟槽隔离结构的剖面结构示意图。图5为本专利技术实施例的沟槽隔离结构的形成方法的流程图。图6本专利技术实施例的图像传感器的剖面示意图。具体实施方式以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本公开不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。如图1所示，一种图像传感器包括：衬底10，所述衬底10上形成有若干像素的单元区域20；所述衬底背面形成有多个第一沟槽30和至少一个第二沟槽40，所述第二沟槽40的深度大于所述第一沟槽30的深度；填充层50，所述填充层50覆盖所述衬底背面并填充所述第一沟槽30和第二沟槽40；滤色层60，所述滤色层60位于所述填充层50上方，目前常规的滤光层包括多个滤色单元，每个滤色单元只允许特定颜色的入射光通过，通过滤色层60的入射光被过滤成相应波长的光；透镜层70，所述透镜层70位于所述滤色层60上方。研究发现，采用上述的图像传感器，能在一定程度上提高量子效率并防止电学串扰。这是因为，入射光在第一沟槽30之间的半导体区域发生反射，增加了对光的吸收，从而提高量子效率；而在衬底背面形成第二沟槽40，第二沟槽40位于相邻的像素单元区域之间，每个像素单元区域中的横向扩散的光生电子在扩散的过程中受到了第二沟槽40隔离的阻挡，对入射光从衬底背面激发形成的不同波长的光生电子均能起到有效的隔离作用，从而改善电学串扰。但是，上述的图像传感器并非全都具有较高的量子效率。因此，需要将上述结构的优势最大限度发挥出来，以使量子效率达到最大化。本申请专利技术人发现，不同波长的入射光在不同关键尺寸(CD，CriticalDimension)半导体区域的反射率不同，相同波长的入射光在不同CD半导体区域的反射率也不相同。目前的半导体器件均没有对相邻第一沟槽之间的半导体区域的CD进行个体化设计，均采用统一CD进行生产。因此，制作的半导体器件的灵敏度和量子效率提高并不明显。本专利技术技术方案提供了一种沟槽隔离结构及其形成方法，根据不同波长的入射光在不同关键尺寸的半导体区域的反射率不同来确定相邻第一沟槽之间的CD，使不同波长的入射光在半导体区域中的反射率达到较高或最高，从而大幅度提高图像传感器的灵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沟槽隔离结构，其特征在于，包括：半导体衬底，包括若干像素单元区域；第一沟槽，形成在所述像素单元区域中，相邻第一沟槽之间的距离与入射光在所述相邻第一沟槽之间的半导体区域的反射率相关，所述入射光在不同关键尺寸的半导体区域的反射率不同。

【技术特征摘要】
1.一种沟槽隔离结构，其特征在于，包括：半导体衬底，包括若干像素单元区域；第一沟槽，形成在所述像素单元区域中，相邻第一沟槽之间的距离与入射光在所述相邻第一沟槽之间的半导体区域的反射率相关，所述入射光在不同关键尺寸的半导体区域的反射率不同。2.如权利要求1所述的沟槽隔离结构，其特征在于，不同波长的入射光进入不同的像素单元区域；不同像素单元区域的相邻第一沟槽之间的距离不同。3.如权利要求1或2所述的沟槽隔离结构，其特征在于，所述像素单元区域包括绿色像素单元区域和红色像素单元区域，所述绿色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离与绿色光在绿色像素单元区域中的半导体区域的反射率相关，所述红色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离与红色光在红色像素单元区域中的半导体区域的反射率相关。4.如权利要求3所述的沟槽隔离结构，其特征在于，所述绿色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离为100nm～120nm。5.如权利要求3所述的沟槽隔离结构，其特征在于，所述红色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离为130nm～150nm。6.如权利要求3所述的沟槽隔离结构，其特征在于，所述像素单元区域还包括蓝色像素单元区域，所述蓝色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离与蓝色光在蓝色像素单元区域中的半导体区域的反射率相关。7.如权利要求6所述的沟槽隔离结构，其特征在于，所述蓝色像素单元区域中相邻第一沟槽之间的距离为120nm～130nm。8.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟仁杰，内藤达也，
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