一种用于背照式图像传感器的深硅槽及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种用于背照式图像传感器的深硅槽及其形成方法，硅外延层、位于该硅外延层上的深沟槽；该深沟槽由侧壁竖直的下半部分和侧壁倾斜的上半部分构成；其中下半部分填充有介质层；上半部分的侧壁设有与下半部分相同的介质层；上半部分剩余未填充介质层的部分填充有金属。本发明专利技术将深沟槽设计为填充有介质层的竖直部分和填充有介质层、金属垫层以及金属层的侧壁倾斜部分，通过该两个部分结构的不同，以及不同结构中沉积形成结构不同的介质层，以及沉积形成的金属结构层的不同，将传统的两种深沟槽的优点集合在一起，同时实现对光子和电子的有效隔离，提高了背照式图像传感器的产品性能。

A deep silicon groove and its forming method for backlight image sensor

【技术实现步骤摘要】
一种用于背照式图像传感器的深硅槽及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种用于背照式图像传感器的深硅槽及其形成方法。
技术介绍
目前现有的用于背照式图像传感器的深硅槽工艺有两种类型：填充金属的深硅槽和填充氧化硅介质层的深硅槽。这两种深沟槽各有优缺点：如图1a所示，金属钨填充深沟槽内部，能够对光子有很好的隔离作用，但是对电子隔离的能力较弱；如图1b所示，深沟槽内部填充介质层氧化硅，能够对电子有很好的隔离作用，但是对光子的隔离作用较弱。图1a和图1b中的e表示为电子，p表示为光子。采用这种深沟槽结构的背照式图像传感器，其产品性能有待提高。因此，需要提出一种能够对光子和电子同时起隔离作用的深沟槽及其形成方法。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于背照式图像传感器的深硅槽及其形成方法，用于解决现有技术中的深沟槽不能同时对光子和电子起隔离作用的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种用于背照式图像传感器的深硅槽，至少包括：硅外延层；位于所述硅外延层上的深沟槽；所述深沟槽由侧壁竖直的下半部分和侧壁倾斜的上半部分构成；所述下半部分填充有介质层；所述上半部分的侧壁设有与所述下半部分相同的介质层；所述上半部分剩余未填充介质层的部分填充有金属。优选地，所述介质层为氧化硅。优选地，所述深沟槽的下半部分其纵截面形状为条形。优选地，所述深沟槽的上半部分其纵截面形状为等腰倒梯形，该等腰倒梯形的底部宽度等于所述条形的下半部分深沟槽的宽度。优选地，所述上半部分侧壁的介质层厚度等于所述条形的下半部分深沟槽宽度的一半。优选地，所述深沟槽的上半部分填充的金属其纵截面形状为倒等腰三角形。优选地，所述深沟槽上半部分填充的金属包含有金属垫层和金属层。优选地，所述硅外延层的上表面设有所述介质层，该介质层的厚度等于所述深沟槽的所述上半部分的侧壁介质层的厚度。优选地，所述深沟槽中上半部分填充的金属，其上表面与所述硅外延层上表面的所述介质层相齐平。本专利技术还提供一种用于背照式图像传感器的深硅槽的形成方法，该方法包括以下步骤：步骤一、提供硅外延层，在所述硅外延层上经过光刻和刻蚀形成深沟槽；该深沟槽的下半部分纵截面形状为条形，上半部分纵截面形状为等腰倒梯形，所述等腰倒梯形的底部宽度等于纵截面为条形的所述上半部分深沟槽的宽度；步骤二、在所述深沟槽下半部分、上半部分侧壁以及硅外延层表面沉积介质层，直至所述深沟槽下半部分被填满为止；步骤三、在所述上半部分的剩余未被填充部分沉积金属垫层和金属层；步骤四、研磨去除所述硅外延层表面的金属垫层和金属层至所述金属垫层和金属层与该硅外延层表面的介质层相齐平为止。优选地，步骤一中所述的刻蚀是通过干法刻蚀形成所述深沟槽。优选地，步骤二中的在所述深沟槽下半部分、上半部分侧壁以及硅外延层表面沉积介质层的方法为原子层沉积法。优选地，步骤三中的所述金属垫层和金属层为钨。优选地，步骤二中在所述深沟槽下半部分、上半部分侧壁以及硅外延层表面沉积介质层之前先将硅外延层进行清洗。优选地，步骤二中所述介质层为氧化硅层。如上所述，本专利技术的用于背照式图像传感器的深硅槽及其形成方法，具有以下有益效果：本专利技术将深沟槽设计为填充有介质层的竖直部分和填充有介质层、金属垫层以及金属层的侧壁倾斜部分，通过该两个部分结构的不同，以及不同结构中沉积形成结构不同的介质层，以及沉积形成的金属结构层的不同，将传统的两种深沟槽的优点集合在一起，同时实现对光子和电子的有效隔离，提高了背照式图像传感器的产品性能。附图说明图1a显示为现有技术中的用于背照式图像传感器的深沟槽中填充有金属的结构示意图；图1b显示为现有技术中用于背照式图像传感器的深沟槽中填充有介质层的结构示意图；图2显示本专利技术的用于背照式图像传感器的深沟槽的结构示意图；图3至图8显示为本专利技术的用于背照式图像传感器的深沟槽在各工艺流程下分别形成的结构示意图；图9显示为本专利技术的用于背照式图像传感器的深沟槽的形成方法流程示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图2至图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本专利技术提供一种用于背照式图像传感器的深硅槽，如图2所示，图2显示为本专利技术的用于背照式图像传感器的深沟槽的结构示意图。该用于背照式图像传感器的深硅槽在本专利技术中至少包括：硅外延层(EPISilayer)；位于所述硅外延层(EPISilayer)上的深沟槽；所述深沟槽由侧壁竖直的下半部分01和侧壁倾斜的上半部分02构成；所述下半部分01填充有介质层；所述上半部分02的侧壁设有与所述下半部分01相同的介质层；所述上半部分02剩余未填充介质层的部分填充有金属。如图2所示，该用于背照式图像传感器的深硅槽由两部分构成，下半部分01和上半部分02，所述上半部分和所述下半部分相通构成了整个深沟槽。并且所述深沟槽内部用介质层和金属填满，所述下半部分01被所述介质层填满，所述上半部分02中，依附侧壁的部分被介质层填满，除侧壁外的其他部分被金属填满。图2中，e表示为电子，p表示为光子。本专利技术进一步地，所述介质层的材料为氧化硅，所述介质层对电子有很好的隔离作用；在所述深沟槽的上半部分填充的金属为钨，并且金属钨对光子有很好的隔离作用。如图2所示，所述深沟槽的下半部分01其纵截面(将所述深沟槽自上向下切开的主视图)形状为条形。也就是说，图2中看到的所述深沟槽的下半部分即为该深沟槽的纵截面图形，该纵截面形状为竖直的条形结构。本专利技术进一步地，所述深沟槽的上半部分02其纵截面形状为等腰倒梯形，该等腰倒梯形的底部宽度等于所述条形的下半部分深沟槽的宽度。由图2可知，由于该深沟槽的上半部分和下半部分为相通的结构，所述上半部分的底部与所述下半部分的顶部连接，并且所述上半部分的纵截面形状(图2中看到的形状)为等腰倒梯形，由于所述深沟槽下半部分为条形结构，所述下半部分的宽度均匀，所述上半部分的底部宽度与所述下半部分的宽度相同，因此，所述上半部分02和所述下半部分01相接形成相通的整个所述深沟槽。本专利技术进一步地，所述上半部分02侧壁的介质层厚度等于所述条形的下半部分深沟槽宽度的一半。如图2所示，所述上半部分的侧壁倾斜，形成在所述深沟槽上半部分的介质层依附于所述侧壁，并且没有将所述上半部分深沟槽填满，而是留出中间一部分，留出的这部分用于填充金属，本专利技术进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于背照式图像传感器的深硅槽，其特征在于，至少包括：/n硅外延层；位于所述硅外延层上的深沟槽；所述深沟槽由侧壁竖直的下半部分和侧壁倾斜的上半部分构成；所述下半部分填充有介质层；所述上半部分的侧壁设有与所述下半部分相同的介质层；所述上半部分剩余未填充介质层的部分填充有金属。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于背照式图像传感器的深硅槽，其特征在于，至少包括：
硅外延层；位于所述硅外延层上的深沟槽；所述深沟槽由侧壁竖直的下半部分和侧壁倾斜的上半部分构成；所述下半部分填充有介质层；所述上半部分的侧壁设有与所述下半部分相同的介质层；所述上半部分剩余未填充介质层的部分填充有金属。


2.根据权利要求1所述的用于背照式图像传感器的深硅槽，其特征在于：所述介质层为氧化硅。


3.根据权利要求1所述的用于背照式图像传感器的深硅槽，其特征在于：所述深沟槽的下半部分其纵截面形状为条形。


4.根据权利要求3所述的用于背照式图像传感器的深硅槽，其特征在于：所述深沟槽的上半部分其纵截面形状为等腰倒梯形，该等腰倒梯形的底部宽度等于所述条形的下半部分深沟槽的宽度。


5.根据权利要求4所述的用于背照式图像传感器的深硅槽，其特征在于：所述上半部分侧壁的介质层厚度等于所述条形的下半部分深沟槽宽度的一半。


6.根据权利要求5所述的用于背照式图像传感器的深硅槽，其特征在于：所述深沟槽的上半部分填充的金属，其纵截面形状为倒等腰三角形。


7.根据权利要求6所述的用于背照式图像传感器的深硅槽，其特征在于：所述深沟槽上半部分填充的金属包含有金属垫层和金属层。


8.根据权利要求7所述的用于背照式图像传感器的深硅槽，其特征在于：所述硅外延层的上表面设有所述介质层，该介质层的厚度等于所述深沟槽的所述上半部分的侧壁介质层的厚度。


9.根据权利要求8所述的用于背照式图像传感器的深硅槽，其特征在于：所述深沟槽中上半部分填充的金属，其上表面与所述硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏爱华，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31