半导体结构及其制备方法、图像传感器技术

本公开涉及一种半导体结构及其制备方法、图像传感器。所述半导体结构的制备方法，包括以下步骤：提供衬底，于衬底内形成深沟槽；于深沟槽的表面形成化合物外延层；热处理化合物外延层，以基于化合物外延层分别形成扩散层和覆盖扩散层的修复层；于深沟槽内填充隔离材料，形成覆盖修复层的隔离层；隔离层、修复层和扩散层共同构成深沟槽隔离结构。上述隔离层、修复层和扩散层共同构成深沟槽隔离结构，不仅可以有效避免像素间的干扰，而且还可以有效避免暗电流或白色像素的产生。暗电流或白色像素的产生。暗电流或白色像素的产生。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其制备方法、图像传感器


[0001]本公开涉及半导体
，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法、图像传感器。

技术介绍

[0002]互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS）图像传感器是一种将光学图像转换成电信号的设备，其广泛应用于智能手机、监控安防、汽车电子及机器安防等领域。与电荷耦合元件（Charge Coupled Device，简称CCD）图像传感器相比，CMOS图像传感器具有低功耗、体积小等优点。
[0003]背照式（Back Side Illumination，简称BSI）CMOS图像传感器，通常在芯片的背面制作深沟槽隔离（Deep Trench Isolation，简称DTI）以将不同像素隔开，降低相邻像素之间的电学信号串扰。然而，随着工艺尺寸缩小至深亚微米，刻蚀后的深沟槽表面容易产生缺陷，导致CMOS图像传感器容易产生暗电流或白色像素。
[0004]目前，解决CMOS图像传感器暗电流或白色像素的方式包括：对深沟槽的表面采用P型离子植入。但是，这种解决方式还是会对深沟槽的表面造成损伤，不能从根本上解决CMOS图像传感器中存在的暗电流或白色像素问题。因此，如何有效地避免CMOS图像传感器产生暗电流或白色像素是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]基于此，本公开实施例提供了一种半导体结构及其制备方法、图像传感器，以有效避免CMOS图像传感器产生暗电流或白色像素。
[0006]本公开一些实施例提供了一种半导体结构的制备方法，包括：提供衬底，于衬底内形成深沟槽；于深沟槽的表面形成化合物外延层；热处理化合物外延层，以基于化合物外延层分别形成扩散层和覆盖扩散层的修复层；于深沟槽内填充隔离材料，形成覆盖修复层的隔离层；隔离层、修复层和扩散层共同构成深沟槽隔离结构。
[0007]上述半导体结构的制备方法，通过热处理深沟槽表面的化合物外延层，以形成扩散层和修复层，进而改善刻蚀后的深沟槽表面。其中，扩散到深沟槽内壁的扩散层可以进一步加强隔离效果，也即，进一步加强防止像素间串扰的作用；覆盖扩散层的修复层具有良好的形貌质量，故不须对深沟槽的表面进行P型离子植入，直接填充隔离材料即可得到无空洞的隔离层，避免产生暗电流或白色像素。上述隔离层、修复层和扩散层共同构成深沟槽隔离结构，不仅可以有效避免像素间的干扰，而且还可以有效避免暗电流或白色像素的产生。
[0008]在本公开一些实施例中，化合物外延层包括硅化物外延层；热处理化合物外延层，以基于化合物外延层分别形成扩散层和覆盖扩散层的修复层，包括：使硅化物外延层中硅元素以外的其他元素扩散至衬底中形成扩散层，使硅化物外延层中的硅元素形成修复层。
[0009]上述半导体结构的制备方法，经热处理后，硅化物外延层中硅元素以外的其他元素容易扩散至衬底中形成扩散层，使得硅化物外延层中的硅元素保留在深沟槽表面。这样
保留在深沟槽表面的硅元素容易形成质量良好的层结构；也即，经热处理后，硅化物外延层中的硅元素覆盖于深沟槽的表面，可以形成形貌质量良好的修复层，有利于后续的得到无空洞的隔离层。
[0010]在本公开一些实施例中，硅化物外延层中硅元素以外的其他元素包括三五族半导体元素。
[0011]上述半导体结构的制备方法，经热处理后，硅化物外延层中的三五族半导体元素容易扩散至衬底中，且容易形成质量良好的层结构；也即，经热处理后，硅化物外延层中的三五族半导体元素扩散至衬底中，且形成形貌质量良好的扩散层，可以进一步加强隔离效果，加强防止像素间串扰。
[0012]在本公开一些实施例中，提供衬底，于衬底内形成深沟槽包括于衬底上形成硬掩膜层，硬掩膜层和衬底内同步形成深沟槽。
[0013]在本公开一些实施例中，于深沟槽内填充隔离材料，形成覆盖修复层的隔离层，还包括：沉积隔离材料形成隔离材料层，隔离材料层填充满深沟槽并覆盖硬掩膜层表面；研磨形成隔离材料层后的所得结构，直至暴露出衬底表面，以使保留于深沟槽内的隔离材料形成隔离层。
[0014]上述半导体结构的制备方法，先用隔离材料层填充满深沟槽并覆盖硬掩膜层表面，再研磨形成隔离材料层后的所得结构，直至暴露出衬底表面，如此，不须精确控制隔离材料的沉积参数，即可得到表面形貌良好的隔离层。
[0015]在本公开一些实施例中，硬掩膜层的材料和隔离材料层的材料相同。
[0016]上述半导体结构的制备方法，研磨形成隔离材料层后的所得结构时，由于硬掩膜层的材料和隔离材料层的材料相同，故研磨参数不需要改变，有利于提高研磨效率。
[0017]基于同样的专利技术构思，本公开一些实施例还提供了一种半导体结构，包括：衬底，衬底内具有深沟槽；以及，深沟槽隔离结构，设置于深沟槽内；深沟槽隔离结构包括：依次层叠设置的扩散层、修复层和隔离层，其中，扩散层设置于深沟槽内壁，修复层设置于深沟槽表面。
[0018]上述半导体结构，依次层叠设置的扩散层和修复层改善了刻蚀后的深沟槽表面。其中，设置于深沟槽内壁的扩散层可以进一步加强隔离效果，也即，进一步加强防止像素间串扰的作用。设置于深沟槽表面的修复层具有良好的形貌质量，使得覆盖修复层的隔离层没有空洞，有效避免产生暗电流或白色像素。上述隔离层、修复层和扩散层共同构成深沟槽隔离结构，不仅可以有效避免像素间的干扰，而且还可以有效避免暗电流或白色像素的产生。
[0019]在本公开一些实施例中，扩散层包括三五族半导体层；修复层包括硅层；隔离层包括氧化物层。
[0020]上述半导体结构中，深沟槽隔离结构采用多层结构，可以进一步加强隔离效果，加强防止像素间串扰。并且，采用硅层作为修复层，可以确保修复层具有良好的形貌质量，有利于于修复层表面形成无空洞的隔离层，以有效避免暗电流或白色像素的产生。此外，无空洞的氧化物层具有较好的光吸收特性，还可以进一步防止像素间发生光线串扰。
[0021]在本公开一些实施例中，深沟槽的深宽比的取值范围包括：10~40。
[0022]基于同样的专利技术构思，本公开一些实施例还提供了一种图像传感器，包括：如前述
实施例中任一所述的半导体结构，以及多个像素单元；像素单元设置于相邻深沟槽隔离结构之间。
[0023]上述图像传感器，采用了隔离层、修复层和扩散层共同构成深沟槽隔离结构，不仅可以有效避免图像传感器中像素单元间的干扰，而且还可以有效避免图像传感器中暗电流或白色像素的产生。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为一实施例中提供的一种半导体结构的制备方法的流程图；图2为一实施例提供的步骤S10中一种所得结构的剖面示意图；图3为一实施例提供的步骤S10中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，于所述衬底内形成深沟槽；于所述深沟槽的表面形成化合物外延层；热处理所述化合物外延层，以基于所述化合物外延层分别形成扩散层和覆盖所述扩散层的修复层；于所述深沟槽内填充隔离材料，形成覆盖所述修复层的隔离层；所述隔离层、所述修复层和所述扩散层共同构成深沟槽隔离结构。2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述化合物外延层包括硅化物外延层；所述热处理所述化合物外延层，以基于所述化合物外延层分别形成扩散层和覆盖所述扩散层的修复层，包括：使所述硅化物外延层中硅元素以外的其他元素扩散至所述衬底中形成所述扩散层，使所述硅化物外延层中的所述硅元素形成所述修复层。3.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述硅化物外延层中硅元素以外的其他元素包括三五族半导体元素。4.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述提供衬底，于所述衬底内形成深沟槽包括于所述衬底上形成硬掩膜层，所述硬掩膜层和所述衬底内同步形成所述深沟槽。5.根据权利要求4所述的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维邦，
申请(专利权)人：合肥新晶集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：