半导体结构制备方法及半导体结构技术

本申请涉及一种半导体结构制备方法及半导体结构，半导体结构制备方法包括：提供目标衬底；于外延层内形成沿第一方向间隔排布的第一沟槽结构，第一沟槽结构暴露出部分隔离层；对沿第一方向相邻的第一沟槽结构之间的外延层内，执行至少一次固相扩散后退火推阱工艺，以在外延层内形成目标掺杂区；形成位于第一沟槽结构正上方的复合金属格栅立柱，复合金属格栅立柱包括至少填充满第一沟槽结构的介质层；于相邻的复合金属格栅立柱之间形成滤光层。该制备方法采用至少一次固相扩散后退火推阱工艺形成目标掺杂区，减少对目标衬底的伤害，在不影响前段制程的情况下，避免半导体器件出现像素串扰问题，提高产品良率。提高产品良率。提高产品良率。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构制备方法及半导体结构


[0001]本申请涉及半导体制造
，特别是涉及一种半导体结构制备方法及半导体结构。

技术介绍

[0002]图像传感器按照感光元件与感光原理的不同，可分为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)图像传感器与互补金属
‑
氧化物
‑
半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器。CMOS图像传感器相较于CCD图像传感器具有价格便宜、带宽较大、防模糊、访问灵活和具有较大的填充系数的优点。其中，背照式入射（Back Side Illumination，BSI）CMOS图像传感器能够通过改变光线入射的方向，提高光线利用率与暗光成像质量。
[0003]传统技术在制造BSI CMOS图像传感器过程中，会因为等离子注入对传感器造成损伤，导致像素串扰问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述
技术介绍
中的问题，提供一种能解决像素串扰问题的半导体结构制备方法及半导体结构。
[0005]为实现上述目的及其他目的，根据本申请的各种实施例，本申请的一方面提供了一种半导体结构制备方法，包括：提供目标衬底，所述目标衬底具有沿其厚度方向相对的第一表面及第二表面，目标衬底具有沿其厚度方向层叠的基底及外延层，外延层内形成有沿第一方向间隔排布的第一隔离结构；第一隔离结构经由外延层的底面朝向外延层的顶面延伸；第一方向与厚度方向垂直；形成沿第一方向延伸的隔离层，隔离层覆盖第一隔离的第一表面，第一隔离结构的第一表面靠近目标衬底的第二表面；于外延层内形成沿第一方向间隔排布的第一沟槽结构，第一沟槽结构暴露出部分隔离层；对沿第一方向相邻的第一沟槽结构之间的外延层内，执行至少一次固相扩散后退火推阱工艺，以在外延层内形成目标掺杂区；形成位于第一沟槽结构正上方的复合金属格栅立柱，复合金属格栅立柱包括至少填充满第一沟槽结构的介质层；于相邻的复合金属格栅立柱之间形成滤光层。
[0006]于上述实施例中半导体结构制备方法中，通过对沿第一方向相邻的第一沟槽结构之间的外延层内，执行至少一次固相扩散后退火推阱工艺，以在外延层内形成目标掺杂区，减少掺杂区的形成过程中对目标衬底的伤害，传统的半导体结构制备方法会采用高能量的粒子植入的方式形成掺杂区，对衬底伤害大且会导致半导体器件出现像素串扰问题，本实施例的制备方法采用至少一次固相扩散后退火推阱工艺形成目标掺杂区，减少对目标衬底的伤害，在不影响前段制程的情况下，避免半导体器件出现像素串扰问题，提高产品良率。
[0007]在一些实施例中，执行至少一次固相扩散后退火推阱工艺，包括：采用固相扩散工艺沉积第一硅化物层，第一硅化物层覆盖外延层的裸露顶面，以及第一沟槽结构的底面与侧壁，第一硅化物层中包含第一目标元素；退火处理第一硅化物层，使得第一硅化物层中第
一目标元素扩散至外延层内并形成第一氧化硅层，第一氧化硅层覆盖外延层的裸露顶面，以及第一沟槽结构的底面与侧壁。
[0008]在一些实施例中，执行至少一次固相扩散后退火推阱工艺，包括：去除第一氧化硅层；采用固相扩散工艺沉积第二硅化物层，第二硅化物层覆盖外延层的裸露顶面，以及第一沟槽结构的底面与侧壁，第二硅化物层中包含第二目标元素；退火处理第二硅化物层，使得第二硅化物层中第二目标元素扩散至外延层内并形成第二氧化硅层，外延层中被掺杂的区域构成目标掺杂区；第二氧化硅层覆盖外延层的裸露顶面，以及第一沟槽结构的底面与侧壁。
[0009]在一些实施例中，目标掺杂区包括第一目标元素掺杂立柱及第二目标元素掺杂层，第一目标元素掺杂立柱位于相邻的第一沟槽结构之间，用于形成光电二极管（Photo
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Diode，PD）；第二目标元素掺杂层覆盖第一目标元素掺杂立柱的外表面，采用固相扩散后退火推阱工艺形成的第一目标元素立柱及第二元素掺杂层共同构成光电二极管，不需要高能量的离子植入，减少对目标衬底的伤害。
[0010]在一些实施例中，第一目标元素选自氮、磷、砷、锑、铋或其组合；第二目标元素选自氮、磷、砷、锑、铋或其组合。
[0011]在一些实施例中，形成沿第一方向延伸的隔离层包括：形成沿第一方向延伸的隔离材料层，隔离材料层覆盖第一隔离结构的第一表面；退火处理隔离材料层，形成隔离层。
[0012]在一些实施例中，形成目标掺杂区及第二氧化硅层之后，还包括：于第二氧化硅层远离基底的第一表面形成绝缘层，基底的第一表面远离所述目标衬底的第一表面，绝缘层与第二氧化硅层共同填充满第一沟槽结构，绝缘层的顶面齐平且高于第二氧化硅层的顶面；于绝缘层的顶面形成功能层；回刻功能层，得到复合金属格栅（Composite Metal Grid，CMG）立柱，剩余的第二氧化硅层及剩余的绝缘层构成介质层。
[0013]在一些实施例中，功能层包括沿厚度方向层叠的目标介电常数层、金属层及保护层；目标介电常数层与绝缘层相邻，每个复合金属格栅立柱都包括目标介电常数层及保护层，多层结构的复合金属格栅立柱可以降低暗电流的产生，提高产品良率。
[0014]在一些实施例中，滤光层包括红色滤光层、绿色滤光层及蓝色滤光层，滤光层可以拆分反射光中的红、绿、蓝成分，并通过感光元件形成拜尔阵列滤镜，将黑白的传感器图像转换成彩色。
[0015]本申请的另一方面提供一种半导体结构，采用上述制备方法制备而成。
[0016]于上述实施例中半导体结构中，通过对沿第一方向相邻的第一沟槽结构之间的外延层内，执行至少一次固相扩散后退火推阱工艺，以在外延层内形成目标掺杂区，减少掺杂区的形成过程中对目标衬底的伤害，传统的半导体结构会采用高能量的粒子植入的方式形成掺杂区，对衬底伤害大且会导致半导体器件出现像素串扰问题，本实施例的半导体结构采用至少一次固相扩散后退火推阱工艺形成目标掺杂区，减少对目标衬底的伤害，在不影响前段制程的情况下，避免半导体器件出现像素串扰问题，提高产品良率。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请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申请实施例的一些实施
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。
[0018]图1本申请一实施例中提供的一种半导体结构制备方法的流程示意图；图2为本申请第一实施例中半导体结构制备方法的截面结构示意图；图3为本申请第二实施例中半导体结构制备方法的截面结构示意图；图4为本申请第三实施例中半导体结构制备方法的截面结构示意图；图5为本申请第四实施例中半导体结构制备方法的截面结构示意图；图6为本申请第五实施例中半导体结构制备方法的截面结构示意图；图7为本申请第六实施例中半导体结构制备方法的截面结构示意图；图8为本申请第七实施例中半导体结构制备方法的截面结构示意图；图9为本申请第八实施例中半导体结构制备方法的截面结构示意图；图10为本本文档来自技高网...

【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：提供目标衬底，所述目标衬底具有沿其厚度方向相对的第一表面及第二表面，所述目标衬底具有沿其厚度方向层叠的基底及外延层，所述外延层内形成有沿第一方向间隔排布的第一隔离结构；所述第一隔离结构经由所述外延层的底面朝向所述外延层的顶面延伸；所述第一方向与所述厚度方向垂直；形成沿所述第一方向延伸的隔离层，所述隔离层覆盖所述第一隔离结构的第一表面，所述第一隔离结构的第一表面靠近所述目标衬底的第二表面；于所述外延层内形成沿所述第一方向间隔排布的第一沟槽结构，所述第一沟槽结构暴露出部分所述隔离层；对沿所述第一方向相邻的第一沟槽结构之间的外延层内，执行至少一次固相扩散后退火推阱工艺，以在所述外延层内形成目标掺杂区；形成位于所述第一沟槽结构正上方的复合金属格栅立柱，所述复合金属格栅立柱包括至少填充满所述第一沟槽结构的介质层；于相邻的所述复合金属格栅立柱之间形成滤光层。2.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述执行至少一次固相扩散后退火推阱工艺，包括：采用固相扩散工艺沉积第一硅化物层，所述第一硅化物层覆盖所述外延层的裸露顶面，以及所述第一沟槽结构的底面与侧壁，所述第一硅化物层中包含第一目标元素；退火处理所述第一硅化物层，使得所述第一硅化物层中第一目标元素扩散至所述外延层内并形成第一氧化硅层，所述第一氧化硅层覆盖所述外延层的裸露顶面，以及所述第一沟槽结构的底面与侧壁。3.如权利要求2所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述执行至少一次固相扩散后退火推阱工艺，包括：去除所述第一氧化硅层；采用固相扩散工艺沉积第二硅化物层，所述第二硅化物层覆盖所述外延层的裸露顶面，以及所述第一沟槽结构的底面与侧壁，所述第二硅化物层中包含第二目标元素；退火处理所述第二硅化物层，使得所述第二硅化物层中第二目标元素扩散至所述外延层内并形成第二氧化硅层，所述外延...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维邦，郑志成，
申请(专利权)人：合肥晶合集成电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：