半导体图像传感器件及其制造方法技术

本发明专利技术的实施例公开了半导体图像传感器件及其制造方法。半导体图像传感器件包括衬底、第一像素和第二像素、以及隔离结构。第一像素和第二像素设置在衬底中，其中，第一和第二像素为相邻像素。隔离结构设置在衬底中并且介于第一和第二像素之间，其中，隔离结构包括介电层，并且介电层包括碳氧氮化硅(SiOCN)。并且介电层包括碳氧氮化硅(SiOCN)。并且介电层包括碳氧氮化硅(SiOCN)。

【技术实现步骤摘要】
半导体图像传感器件及其制造方法
[0001]本申请是于2017年02月10日提交的申请号为201710072602.1的名称为“半导体图像传感器件及其制造方法”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术的实施例涉及半导体领域，更具体地涉及半导体图像传感器件及其制造方法。

技术介绍

[0003]半导体图像传感器被用于检测辐射，例如光。互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电耦合器件(CCD)传感器广泛应用于各种应用，例如数码相机或手机摄像头应用。这些器件利用衬底中的像素阵列(包括光电二极管和晶体管)，像素阵列可以吸收投射到衬底上的辐射并将感测的辐射转化为电信号。
[0004]近年来，半导体集成电路(IC)行业经历了快速发展。IC材料和设计的技术进步产生了多代IC，其中，每一代都具有比先前一代更小且更复杂的电路。作为用于半导体图像传感器的IC演变的一部分，辐射敏感像素的尺寸一直在持续减小。由于像素和相邻像素之间的间隔继续收缩，诸如过量的电流泄漏的问题变得更加难以控制。已知来自感光(如，光电二极管)区的过量的电流泄漏导致CMOS图像传感器中的白点问题(即，白像素)。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例提供了一种半导体图像传感器件，包括：衬底；第一像素和第二像素，设置在所述衬底中，其中，所述第一像素和所述第二像素为相邻像素；以及隔离结构，设置在所述衬底中并且介于所述第一像素和所述第二像素之间，其中，所述隔离结构包括介电层，并且所述介电层包括碳氧氮化硅(SiOCN)。
[0006]本专利技术的实施例还提供了一种半导体图像传感器件，包括：衬底；多个辐射感测区，形成在所述衬底中；以及多个深沟槽隔离(DTI)结构，形成在所述衬底中，其中，每一对相邻的辐射感测区都通过相应的一个深沟槽隔离结构彼此分离，所述深沟槽隔离结构具有在从2至20的范围的深度与宽度的比率，所述深沟槽隔离结构包括介电层，以及所述介电层包括碳氧氮化硅(SiOCN)。
[0007]本专利技术的实施例还提供了一种半导体图像传感器件的制造方法，包括：在衬底中形成多个沟槽；通过原子层沉积(ALD)方法分别在所述沟槽中形成介电层，以在所述衬底中形成深隔离结构；以及在相邻的深隔离结构之间的衬底中形成辐射感测区。
附图说明
[0008]当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最好地理解本专利技术的各个实施例。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。
[0009]图1是根据一些实施例的示出了半导体图像传感器件的制造方法的流程图。
[0010]图2A至图2F是根据一些实施例的示出了制造半导体图像传感器件的方法的截面图。
[0011]图3是根据一些实施例的示出了半导体图像传感器件的截面图。
具体实施方式
[0012]以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。而且，本专利技术在各个实例中可以重复参考数字和/或字母。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0013]此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在
…
下方”、“在
…
下面”、“下部”、“在
…
上面”、“上部”等的空间关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间关系术语旨在包括器件在使用或操作过程中的不同方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。
[0014]图1是根据一些实施例的示出了半导体图像传感器件的制造方法的流程图。图2A至图2F是根据一些实施例的示出了制造半导体图像传感器件的方法的截面图。
[0015]参考图1和图2A，在步骤10中，在衬底102中形成多个像素150。在一些实施例中，提供半导体图像传感器件100，其中，半导体图像传感器件100包括衬底102。在一些实施例中，例如，衬底102为掺杂诸如硼的p型掺杂剂的硅衬底，并且因此未p型衬底。可选地，衬底102可以是其他合适的半导体材料。例如，衬底102可以是掺杂有诸如磷或砷的n型掺杂剂的硅衬底，并因此为n型衬底。在可选实施例中，该衬底102可以由一些其他合适的元素半导体，诸如金刚石或锗；合适的化合物半导体，诸如砷化镓、碳化硅、砷化铟、或磷化铟；或合适的合金半导体材料，诸如碳化硅锗，磷砷化镓或磷铟化镓制成。此外，衬底102可以包括外延层(epi层)，可以被应变以用于性能增强。在一些实施例中，衬底102上具有一个或多个鳍(未示出)。
[0016]在一些实施例中，衬底102具有第一表面102a、与第一表面102a相对的第二表面102b。在一些实施例中，例如，第一表面102a为背面，并且例如，第二表面102b为正面。在一些实施例中，半导体图像传感器件100为背照式(BSI)图像传感器件，在减薄之后，辐射从背面(例如，第一表面102a)投射并且通过背面进入剩余的外延层。通过载体晶圆支撑翻转的器件。在一些实施例中，衬底102的初始厚度104介于约100微米(um)至约3000um的范围内，例如，初始厚度65介于约500um至约1000um的范围内。在一些实施例中，在衬底102中形成多个浅沟槽隔离(STI)结构(未示出)。在一些实施例中，通过下列工艺步骤形成STI结构70：从第二表面102b在衬底102内蚀刻开口；使用诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k材料或其他合适的介电材料的介电材料填充开口；以及之后实施抛光工艺(例如，化学机械抛光(CMP)工艺)以平坦化填充开口的介电材料的表面。
[0017]在一些实施例中，在衬底102中设置诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、高压晶体管和/或高频晶体管的有源器件、其他合适的组件和/或它们的组合。
[0018]在一些实施例中，像素150包括辐射感测掺杂区152。在一些实施例中，辐射感测掺杂区152形成在诸如STI的隔离结构之间。在一些实施例中，辐射感测掺杂区152通过一种或多种离子掺杂工艺或扩散工艺形成，并且可以掺杂有与衬底102的掺杂剂极性相反的掺杂剂。例如，如果衬底102是p型衬底，则辐射感测掺杂区152是n型掺杂区。在一些实施例中，每一个像素150都包括光电二极管。在可选实施例中，可以在每一个光电二极管下方形成深注入区。在可选实施例中，像素150可以包括钉扎(pinned)层光电二极管、光电门、复位晶体管、源极跟随器晶体管或转移晶体管。在一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体图像传感器件，包括：衬底，具有正面和与所述正面相对的背面；第一像素和第二像素，设置在所述衬底中，其中，所述第一像素和所述第二像素为相邻像素，其中，所述第一像素和所述第二像素的底面与所述衬底的正面齐平；隔离结构，设置在所述衬底中并且介于所述第一像素和所述第二像素之间，其中，所述隔离结构包括介电层，并且所述介电层包括碳氧氮化硅(SiOCN)，其中，所述隔离结构的顶面与所述衬底的所述背面齐平；滤色器层，覆盖所述衬底和所述隔离结构；互连结构，设置在所述衬底和所述滤色器层之间，其中，所述互连结构与所述衬底的正面以及所述第一像素和所述第二像素的底面均直接接触，并且所述互连结构通过缓冲层与所述滤色器层相接合，并且其中，所述隔离结构与所述互连结构间隔开并且所述隔离结构的宽度在朝向所述互连结构和所述滤色器层的方向上逐渐减小；以及微透镜层，形成在所述滤色器层上方并且包括多个微透镜，其中，所述多个微透镜以不同的安置方式被放置，并根据用于所述微透镜的材料的折射率和距离所述第一像素和所述第二像素的表面的距离具有不同形状，其中，设置在所述隔离结构之间的所述第一像素和所述第二像素的每个的整个底面的宽度大于所述第一像素和所述第二像素的每个的顶面的宽度，其中，在所述隔离结构与所述第一像素和所述第二像素横向重叠的层级处，所述隔离结构的宽度在第一方向上逐渐减小，所述第一像素和所述第二像素的宽度在与所述第一方向相反的第二方向上逐渐减小。2.根据权利要求1所述的半导体图像传感器件，其中，所述隔离结构还包括SiO2、SiC和SiCN中的至少一个。3.根据权利要求1所述的半导体图像传感器件，其中，所述隔离结构包括深沟槽隔离(DTI)结构。4.根据权利要求1所述的半导体图像传感器件，其中，所述隔离结构的深度在从0.5um至1.5um的范围内。5.根据权利要求1所述的半导体图像传感器件，其中，所述隔离结构的深度与宽度的比率在从2至20的范围内。6.一种半导体图像传感器件，包括：衬底，具有正面和与所述正面相对的背面；多个辐射感测区，形成在所述衬底中，其中，所述多个辐射感测区的底面与所述衬底的正面齐平；多个深沟槽隔离(DTI)结构，形成在所述衬底中，其中，每一对相邻的辐射感测区都通过相应的一个深沟槽隔离结构彼此分离，所述深沟槽隔离结构具有在从2至20的范围的深度与宽度的比率，所述深沟槽隔离结构包括介电层，以及所述介电层包括碳氧氮化硅(SiOCN)，其中，所述深沟槽隔离结构的顶面与所述衬底的背面齐平；滤色器层，覆盖所述衬底和所述深沟槽隔离结构；互连结构，设置在所述衬底和所述滤色器层之间，其中，所述互连结构与所述衬底的正面以及所述多个辐射感测区的底面均直接接触，并且所述互连结构通过缓冲层与所述滤色
器层相接合，并且其中，所述多个深沟槽隔离结构与所述互连结构间隔开并且所述多个深沟槽隔离结构的宽度在朝向所述互连结构和所述滤色器层的方向上逐渐减小；以及微透镜层，形成在所述滤色器层上方并且包括多个微透镜，其中，所述多个微透镜以不同的安置方式被放置，并根据用于所述微透镜的材料的折射率和距离所述辐射感测区的表面的距离具有不同形状，其中，设置在所述多个深沟槽隔离结构之间的所述多个辐射感测区的每个的整个底面的宽度大于所述多个辐射感测区的每个的顶面的宽度，其中，在多个所述深沟槽隔离结构与所述多个辐射感测区横向重叠的层级处，所述深沟槽隔离结构的宽度在第一方向上逐渐减小，所述辐射感测区的宽度在与所述第一方向相反的第二方向上逐渐减小。7.一种半导体图像传感器件的制造方法，包括：在衬底中形成多个沟槽，其中，所述衬底具有正面和与所述正面相对的背面；通过原子层沉积(ALD)方法分别在所述沟槽中形成介电层，以在所述衬底中形成深隔离结构；以及在相邻的深隔离结构之间的衬底中形成辐射感测区，其中，所述辐射感测区的底面与所述衬底的正面齐平；以及形成覆盖所述衬底和所述深隔离结构的滤色器层，其中，所述深隔离结构的顶面与所述衬底的背面齐平，其中，由所述衬底限定的所述多个沟槽的宽度在远离所述辐射感测区的第一方向上逐渐增大，其中，在所述深隔离结构与所述辐射感测区横向重叠的层级处，所述辐射感测区的宽度在所述第一方向上逐渐减小，所述深隔离结构的宽度在与所述第一方向相反的第二方向上逐渐减小，其中，互连结构设置在所述衬底和所述滤色器层之间，其中，所述互连结构与所述衬底的正面以及所述辐射感测区的底面均直接接触，并且所述互连结构通过缓冲层与所述滤色器层相接合，并且其中，所述深隔离结构与所述互连结构间隔开并且所述深隔离结构的宽度在朝向所述互连结构和所述滤色器层的方向上逐渐减小，其中，在形成所述滤色器层之前，对所述衬底进行激光退火工艺。8.一种半导体图像传感器件，包括：衬底，具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；第一像素和第二像素，设置在所述衬底中，其中，所述第一像...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朝钦，李昇展，黄志辉，蔡建欣，吴正一，周佳兴，林艺民，林明辉，李锦思，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：