【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像传感器领域，具体涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
1、图像传感器广泛地用于数字静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医学、汽车及其它应用中。图像传感器工作原理为：来自外部场景的图像光入射于图像传感器上；图像传感器包含多个像素单元，像素单元包括光敏元件，使得每一光敏元件吸收一部分入射图像光。图像传感器中所包含的光敏元件各自在吸收图像光之后即刻产生图像电荷，所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例，所产生的图像电荷可用于产生表示外部场景的图像。
2、图像传感器中相邻的像素单元之间设置有深沟槽隔离(dti)结构，深沟槽隔离结构用于防止相邻的像素单元之间的串扰。一种图像传感器结构中，深沟槽隔离结构的深沟槽中由掺杂多晶硅填充，图像传感器的相关电极加负压以使深沟槽隔离结构还起到电学隔离的作用。一方面，由于深沟槽隔离结构是在前段工艺(feol)中的有源区环工艺中形成，前段工艺有高温环节，高温下会损伤高k介质层的质量；另一方面，由于掺杂多晶硅和形成像素单元的硅衬底折射率相似，导致相邻像素单元之间的串扰问题较严重，亟需改善。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种图像传感器及其形成方法，使用工艺中必需的层间介质层作为形成深沟槽的硬掩膜，不需要沉积额外的氧化层作为硬掩膜，工艺简单。高k介质层的沉积是在前段工艺之后，避免了前段工艺高温下损伤高k介质层的质量。高k介质层和填充层均与硅衬底折射率相差较大，有效防止相邻像素单元之间的串扰。
2、本专利技术
3、提供包含衬底的像素晶圆，前段工艺中在所述衬底中形成有源区，所述有源区内形成若干像素单元；所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；
4、在所述衬底的所述第一表面一侧形成具有开口的层间介质层；
5、以所述层间介质层为硬掩膜刻蚀所述开口暴露出的部分厚度的所述衬底，形成位于相邻所述像素单元之间的深沟槽；
6、形成高k介质层和填充层，所述高k介质层位于所述开口的侧壁、所述深沟槽的侧壁；所述填充层填充形成所述高k介质层后的所述开口和所述深沟槽。
7、进一步的，形成所述深沟槽之后还包括：对所述衬底进行退火，退火温度为750℃～1000℃。
8、进一步的，形成所述高k介质层包括原子层淀积、化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积中的任意一种工艺。
9、进一步的，所述高k介质层的材质包括：al2o3、hfo2、ta2o5、zro2和tio2中的至少一种，所述k值大于7。
10、进一步的，形成所述高k介质层和所述填充层之后，还包括：
11、在所述层间介质层上依次形成介质互连层和键合层，所述介质互连层覆盖所述层间介质层、所述填充层和所述高k介质层；所述介质互连层将位于所述衬底上的晶体管的电信号引出。
12、进一步的，所述形成方法还包括：
13、提供逻辑晶圆，将所述像素晶圆的所述键合层与所述逻辑晶圆键合；
14、执行化学机械研磨工艺将所述像素晶圆的衬底的所述第二表面一侧减薄，减薄后的所述像素晶圆暴露出所述深沟槽中的所述填充层和所述高k介质层。
15、进一步的，所述形成方法还包括：
16、形成绝缘层，所述绝缘层覆盖减薄后的所述像素晶圆表面；
17、形成位于所述绝缘层上的滤光片，所述滤光片包括分别位于所述像素单元正上方的红色滤光片、绿色滤光片以及蓝色滤光片。
18、本专利技术还提供一种图像传感器，包括：
19、含衬底的像素晶圆，前段工艺中在所述衬底中形成有源区，所述有源区内形成若干像素单元；所述衬底具有相对的第一侧和第二侧；所述衬底中相邻所述像素单元之间形成有深沟槽；
20、所述衬底的所述第一侧形成有具有开口的层间介质层，所述开口与所述深沟槽对应设置；
21、高k介质层和填充层，所述高k介质层位于所述开口的侧壁和所述深沟槽的侧壁；所述填充层填充形成所述高k介质层后的所述开口和所述深沟槽。
22、进一步的，所述图像传感器还包括：
23、在所述层间介质层远离所述衬底的一侧依次层叠设置的介质互连层和键合层；
24、逻辑晶圆，所述像素晶圆的所述键合层与所述逻辑晶圆键合。
25、进一步的，所述图像传感器还包括：
26、绝缘层，所述绝缘层覆盖所述衬底远离所述层间介质层一侧的表面、还覆盖所述填充层和所述高k介质层；
27、位于所述绝缘层上的滤光片，所述滤光片包括分别位于所述像素单元正上方的红色滤光片、绿色滤光片以及蓝色滤光片。
28、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
29、本专利技术提供一种图像传感器及其形成方法，包括：提供像素晶圆，像素晶圆包括衬底；前段工艺(feol)在衬底中形成有源区，有源区内形成若干像素单元。接着，在衬底的第一表面一侧形成层间介质层(ild)，在层间介质层中形成对应深沟槽隔离(dti)的开口；接着，以形成开口后的层间介质层为硬掩膜刻蚀部分厚度的衬底，形成深沟槽；在深沟槽中形成高k介质层和填充层。使用工艺中必需的层间介质层作为形成深沟槽的硬掩膜，不需要沉积专门(额外)的氧化层作为硬掩膜。高k介质层的沉积是在前段工艺之后，避免了前段工艺高温下损伤高k介质层的质量。深沟槽隔离结构中的高k介质层和填充层均与形成像素单元的硅衬底折射率相差较大，深沟槽隔离结构在相邻像素单元之间起到很好的光学隔离和电学隔离作用，有效防止相邻像素单元之间的串扰。
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1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述深沟槽之后还包括：对所述衬底进行退火，退火温度为750℃～1000℃。
3.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述高K介质层包括原子层淀积、化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积中的任意一种工艺。
4.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述高K介质层的材质包括：Al2O3、HfO2、Ta2O5、ZrO2和TiO2中的至少一种，所述K值大于7。
5.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述高K介质层和所述填充层之后，还包括：
6.如权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述形成方法还包括：
7.如权利要求6所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述形成方法还包括：
8.一种图像传感器，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括：
10.如权利要求9
...【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述深沟槽之后还包括：对所述衬底进行退火，退火温度为750℃～1000℃。
3.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述高k介质层包括原子层淀积、化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积中的任意一种工艺。
4.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述高k介质层的材质包括：al2o3、hfo2、ta2o5、zro2和tio2中的至少一种，所述k...
【专利技术属性】
技术研发人员：施喆天，高喜峰，邢家明，于惟玮，
申请(专利权)人：豪威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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