采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法_3

文档序号:8320773阅读:来源:国知局
较好,在后续工艺步骤中掺杂的导电材质能较好的分布,并可以根据需求掺杂阱区域,选择性外延衬底100之前,对衬底100和介质层200进行预掺杂,以便通过自掺杂使得选择性外延衬底100后,隔离结构101包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层,例如:形成光电二极管102的部分区域,该光电二极管102的部分区域掺杂更加平均,并且于器件形成之前形成该区域,能将光电二极管102的部分区域掺杂的更深,工艺控制自由度非常大,掺杂形成的图形的掺杂浓度具有梯度的不规则分布;光电二极管102的部分区域选择性外延最终覆盖隔离结构101,光电二极管的深度为:1微米至5微米之间,在本实施例中为2.8微米;浓度为:lel4CM3至5el7 CM3在本实施例中为采用lel6 CM3。现有的做法中光电二极管的做法:高能离子注入N型或P型掺杂,并利用高温退火工艺做掺杂离子激活,缺陷修复处理。此外,选择性外延能保护该隔离结构101,避免在后续的工艺步骤中对隔离结构101表面的损害。图21A中,对选择性外延后的硅表面进行研磨及表面清洁。
[0040]图22A中,在外延单晶硅层105中形成图像传感器的部分器件(未示出),以及对应于隔离结构101的若干浅沟槽隔离区域103,并且形成金属互连层。
[0041]请同时参考图23A、24A、25A、26A、27A,由衬底100的第一面A的方向上与支承晶圆400进行键合,对键合好的衬底100与支承晶圆400进行翻转,由衬底100的第二面B (即远离外延单晶硅层105的一侧)进行减薄,减薄的方式,可以通过化学机械研磨、物理机械研磨的方式进行,并结合刻蚀方式,最终减薄至暴露出隔离结构101的表面。采用刻蚀的方式(例如湿法刻蚀的方式)去除隔离结构101的介质层200的材质,进一步去除刻蚀阻挡层300,于是在外延单晶硅层105中形成若干开口结构,该开口结构即为深沟槽101B,深沟槽的深度为:1微米~5微米(本实施例为:2.5微米);关键尺寸为0.01微米~1微米(本实施例为0.1微米),由于该介质层200的材质与周边选择性外延的硅的材质不相同,仍然保持开口界面的良好性。在本实施例中,可选择的浅沟槽隔离区域103可以与深沟槽1lB连接导通。
[0042]请继续参考图28至图30依次沉积第一介质层500、带电介质层600、防反射层700覆盖于所述衬底100表面,并填充所述深沟槽1lB ;第一介质层500可采用二氧化硅层起到隔离衬底100表面与上层的作用,带电介质层600采用二氧化铪层和氧化钽层,由于该带电介质层600带有负电荷,能使得衬底100的内表面耗尽形成钉扎层,能有效防止界面表面的缺陷;防反射层防止光线的串扰。进一步形成金属栅格层800 ;形成彩色滤光层900、微透镜层1000,完成背照式图像传感器的制作。
[0043]图14 至图 18、图 19B、20B、21B、22B、23B、24B、25B、26B、图 28 至图 30 为本发明第四实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制造方法部分步骤对应的结构示意图。
[0044]本实施例中,图14至图18所示的步骤与第三实施例完全相同。图19B中,去除光阻层301之后,进一步去除刻蚀阻挡层300 ;后续的工艺步骤与第三实施例相同,在整个过程中仅未包含有刻蚀阻挡层300。
[0045]参见图20B,对衬底100进行选择性外延工艺以形成覆盖隔离结构101的外延单晶娃层105。从衬底100的第一面A向上延伸,对娃进行选择性外延,于最初时米用N型掺杂的外延,在结束时采用无掺杂的外延;选择性外延步骤中,选择同一晶向方向进行外延,形成的外延单晶硅层105的晶格较好,在后续工艺步骤中掺杂的导电材质能较好的分布,并可以根据需求掺杂阱区域,选择性外延衬底100之前,对衬底100和介质层200进行预掺杂,以便通过自掺杂使得选择性外延衬底100后,隔离墙101包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层,例如:形成光电二极管102的部分区域,该光电二极管102的部分区域掺杂更加平均,并且于器件形成之前形成该区域,能将光电二极管102的部分区域掺杂的更深,工艺控制自由度非常大,掺杂形成的图形的掺杂浓度具有梯度的不规则分布;光电二极管102的部分区域选择性外延最终覆盖隔离结构101,光电二极管的深度为:1微米至5微米之间,在本实施例中为2.8微米;浓度为:lel4CM3至5el7 CM3在本实施例中为采用lel6 CM3。现有的做法中光电二极管的做法:高能离子注入N型或P型掺杂,并利用高温退火工艺做掺杂离子激活,缺陷修复处理。此外,选择性外延能保护该隔离结构101,避免在后续的工艺步骤中对隔离结构101表面的损害。图21B中,对选择性外延后的硅表面进行研磨及表面清洁。
[0046]图22B中,在外延单晶硅层105中形成图像传感器的部分器件(未示出),以及对应于隔离结构101的若干浅沟槽隔离区域103,并且形成金属互连层。
[0047]请同时参考图23B、24B、25B、26B,由衬底100的第一面A的方向上与支承晶圆400进行键合,对键合好的衬底100与支承晶圆400进行翻转,由衬底100的第二面B (即远离外延单晶硅层105的一侧)进行减薄,减薄的方式,可以通过化学机械研磨、物理机械研磨的方式进行,并结合刻蚀方式,最终减薄至暴露出隔离结构101的表面。采用刻蚀的方式(例如湿法刻蚀的方式)去除隔离结构101的介质层200的材质,于是在外延单晶硅层105中形成若干开口结构,该开口结构即为深沟槽101B,深沟槽的深度为:1微米~5微米(本实施例为:2.5微米);关键尺寸为0.01微米~1微米(本实施例为0.1微米),由于该介质层200的材质与周边选择性外延的硅的材质不相同,仍然保持开口界面的良好性。本实施例中的浅沟槽隔离区域103未与深沟槽1lB连接导通。
[0048]请继续参考图28至图30依次沉积第一介质层500、带电介质层600、防反射层700覆盖于所述衬底100表面,并填充所述深沟槽1lB ;第一介质层500可采用二氧化硅层起到隔离衬底100表面与上层的作用,带电介质层600采用二氧化铪层和氧化钽层,由于该带电介质层600带有负电荷,能使得衬底100的内表面耗尽形成钉扎层,能有效防止界面表面的缺陷;防反射层防止光线的串扰。进一步形成金属栅格层800 ;形成彩色滤光层900、微透镜层1000,完成背照式图像传感器的制作。
[0049]图14 至图 18、图 19A、20A、21A、22A、23A、24A、25A、26A、27A、图 31 至图 35 为本发明第五实施例所提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制造方法各步骤对应的结构示意图。
[0050]本实施例中,图14 至图 18、图 19A、20A、21A、22A、23A、24A、25A、26A、27A 所示的步骤与第三实施例完全相同。
[0051]请继续参考图31中沉积第二介质层(未标明)覆盖于衬底100表面,第二介质层也覆盖深沟槽101B,沉积导电材质层1100于第二介质层上,导电材质层1100的材质为:多晶硅、金属或多晶硅和金属的组合,在本实施例中采用N型掺杂多晶硅材质;导电材质层1100填充深沟槽101B,研磨导电材质层1100暴露出衬底100的表面。
[0052]请参考图32、图33,依次沉积第三介质层(未标明)、带电介质层600、防反射层700覆盖于所述衬底100表面,并填充所述深沟槽1lB ;在一实施例中在沉积第三介质层、带电介质层600、防反射层700覆盖于所述衬底100表面之后,蚀刻若干深沟槽1lB对应的上层区域并暴露出导电材质层1100。
[0053]请参考图34、35,进一步铺设形成金属栅格层800 ;形成彩色滤光层900、微透镜层1000,完成背
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