一种背照式图像传感器及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种背照式图像传感器及其制备方法，包括硅衬底，所述硅衬底具有深沟道隔离，所述深沟道隔离的沟槽的底部通过填充绝缘材料生成绝缘材料隔离部件，所述深沟道隔离的沟槽的上部通过填充金属材料生成金属材料隔离部件，所述金属材料隔离部件的下表面与所述绝缘材料隔离部件的上表面紧密接触，所述金属材料隔离部件的上表面和硅衬底的上表面持平。本发明的有益效果是：能够有效利用到金属材料隔离部件对光线串扰的抑制性能以及绝缘材料隔离部件对电子串扰的抑制性能；且沟槽的底部采用绝缘材料填充工艺简单，能够实现较深沟槽的填充，从而更好的抑制电子串扰，并且保持长波长光线的量子效率；能够综合提高背照式图像传感器的像素性能。
【专利说明】
一种背照式图像传感器及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种背照式图像传感器及其制备方法。
【背景技术】
[0002 ]在图像传感器中存在三种形式的串扰，分别为光谱串扰、光线串扰和电子串扰。光谱串扰是有彩色滤光片的特征所引起。光线串扰是由于光线入射到相邻像素所引起的；尽管在背照式图像传感器中通过后端式堆栈，光线的反射或衍射得到改进，但是在硅衬底中由于不可能通过掺杂隔离抑制光线串扰，故在硅衬底中光线串扰仍然是一个严重问题。电子串扰是指电子扩散或漂移到其他像素;通过掺杂隔离抑制电子串扰也存在挑战，因为在控制深硅区杂质分布方面存在困难。
[0003]深沟道隔离(DTI)由于其相比于掺杂隔离具有的良好的隔离特性，而被认为是一种抑制光线串扰和电子串扰的最佳结构。然而，前端深沟道隔离受布局的限制，背部深沟道隔离是一个有效解决办法。采用背部深沟道隔离成形使简单的栅格深沟道隔离得以实现，其串扰噪声得到显著改变，并且有助于提高量子效率峰值。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种背照式图像传感器及其制备方法，其能够更好的降低光线串扰和电子串扰，并且不影响量子效率。
[0005]研究发现抑制长波长的光线串扰，并且提高量子效率峰值，需要0.5um深度的金属材料填充的深沟道隔离。然而，更好的减小电子串扰需要1.5um或大于1.5um深度的绝缘材料填充的深沟道隔离。但是，1.5um深度的绝缘材料填充的深沟道隔离不能满足如金属材料填充的深沟道隔离所提供的优越隔离性能所需的光学串扰抑制条件。另外，尽管深的金属材料填充的深沟道隔离可以减小法线光线串扰，但是，深的金属材料填充的深沟道隔离增加了工艺复杂程度且降低了长波长光线的量子效率，影响了像素性能。
[0006]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0007]—种背照式图像传感器，包括硅衬底，所述硅衬底具有深沟道隔离，所述深沟道隔离的沟槽的底部通过填充绝缘材料生成绝缘材料隔离部件，所述深沟道隔离的沟槽的上部通过填充金属材料生成金属材料隔离部件，所述金属材料隔离部件的下表面与所述绝缘材料隔离部件的上表面紧密接触，所述金属材料隔离部件的上表面和硅衬底的上表面持平。
[0008]本发明的有益效果是:将绝缘材料隔离部件和金属材料隔离部件相结合，沟槽的底部通过填充绝缘材料生成绝缘材料隔离部件，沟槽的上部通过填充金属材料生成金属材料隔离部件;能够有效利用到金属材料隔离部件对光线串扰的抑制性能以及绝缘材料隔离部件对电子串扰的抑制性能;且沟槽的底部采用绝缘材料填充工艺简单，能够实现较深沟槽的填充，从而更好的抑制电子串扰，并且保持长波长光线的量子效率;能够综合提高背照式图像传感器的像素性能。
[0009]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。[00?0]进一步，所述沟槽的深度大于等于1.5um,所述金属材料隔离部件的高度为0.5um。
[0011]采用上述进一步方案的有益效果是:沟槽的深度大于等于1.5um能够更好的抑制电子串扰，金属材料隔离部件的长度为0.5um能够有效兼顾降低光线串扰和保持长波长光线的量子效率。
[0012]进一步，所述绝缘材料为氧化物。
[0013]进一步，所述氧化物为氧化娃。
[0014]进一步，所述金属材料为铜、铝、钨或锡。
[0015]进一步，所述金属材料隔离部件的上表面设置有Pad层。
[0016]本发明的另一技术方案如下:
[0017]—种背照式图像传感器的制备方法，包括如下步骤:
[0018]步骤I，在背照式照明工艺处理的硅衬底上依次进行掩膜沉积获取深沟道隔离的构图，并进行刻蚀生成深沟道隔离的沟槽；
[0019]步骤2，对所述沟槽采用绝缘材料进行填充；
[0020]步骤3，对已填充的绝缘材料进行刻蚀，生成具有预设高度的绝缘材料隔离部件；
[0021]步骤4，对所述沟槽再采用金属材料进行填充；
[0022]步骤5，去除多余的金属材料，使生成的金属材料隔离部件的上表面和硅衬底的上表面持平。
[0023]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0024]进一步，还包括步骤6，在所述金属材料隔离部件的上表面生成Pad层。
[0025]进一步，所述沟槽的深度大于等于1.5um，所述金属材料隔离部件(212)的高度为
0.5umo
[0026]进一步，所述去除多余的金属材料的具体实现采用化学机械抛光(CMP)工艺。
【附图说明】
[0027]图1为本发明一种背照式图像传感器的深沟道隔离的俯视结构示意图；
[0028]图2为本发明一种背照式图像传感器的深沟道隔离的A-A剖视结构示意图；
[0029]图3为本发明一种背照式图像传感器的制备方法的方法流程图。
[0030]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0031 ] 1、硅衬底，2、深沟道隔离，21、沟槽，211、绝缘材料隔离部件，212、金属材料隔离部件。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0033]如图1和图2所示，一种背照式图像传感器，包括硅衬底I，所述硅衬底I具有深沟道隔离2，所述深沟道隔离2的沟槽21的底部通过填充绝缘材料生成绝缘材料隔离部件211，所述深沟道隔离2的沟槽21的上部通过填充金属材料生成金属材料隔离部件212，所述金属材料隔离部件212的下表面与所述绝缘材料隔离部件211的上表面紧密接触，所述金属材料隔离部件212的上表面和硅衬底I的上表面持平。
[0034]所述沟槽21的深度大于等于1.5um，所述金属材料隔离部件212的高度为0.5um0
[0035]所述绝缘材料为氧化物，如氧化硅。所述金属材料为铜、铝、钨或锡。
[0036]所述金属材料隔离部件212的上表面设置有Pad层。
[0037]如图3所示，一种背照式图像传感器的制备方法，包括如下步骤:
[0038]步骤I，在背照式照明工艺处理的硅衬底I上依次进行掩膜沉积获取深沟道隔离2的构图，并进行刻蚀生成深沟道隔离2的沟槽21 ；
[0039]步骤2，对所述沟槽21采用绝缘材料进行填充；
[0040]步骤3，对已填充的绝缘材料进行刻蚀，生成具有预设高度的绝缘材料隔离部件211；
[0041]步骤4，对所述沟槽21再采用金属材料进行填充；
[0042]步骤5，去除多余的金属材料，使生成的金属材料隔离部件212的上表面和硅衬底I的上表面持平;所述去除多余的金属材料的具体实现采用化学机械抛光工艺；
[0043]步骤6，待金属材料隔离部件212的上表面和硅衬底I的上表面持平后，再在所述金属材料隔离部件212的上表面生成Pad层。
[0044]所述沟槽21的深度大于等于1.5um，所述金属材料隔离部件(212)的高度为0.5um0
[0045]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种背照式图像传感器，其特征在于，包括硅衬底(I)，所述硅衬底(I)具有深沟道隔离(2)，所述深沟道隔离(2)的沟槽(21)的底部通过填充绝缘材料生成绝缘材料隔离部件(211)，所述深沟道隔离(2)的沟槽(21)的上部通过填充金属材料生成金属材料隔离部件(212)，所述金属材料隔离部件(212)的下表面与所述绝缘材料隔离部件(211)的上表面紧密接触，所述金属材料隔离部件(212)的上表面和硅衬底(I)的上表面持平。2.根据权利要求1所述一种背照式图像传感器，其特征在于，所述沟槽(21)的深度大于等于1.5um,所述金属材料隔离部件(212)的高度为0.51111103.根据权利要求1所述一种背照式图像传感器，其特征在于，所述绝缘材料为氧化物。4.根据权利要求3所述一种背照式图像传感器，其特征在于，所述氧化物为氧化硅。5.根据权利要求1所述一种背照式图像传感器，其特征在于，所述金属材料为铜、铝、钨或锡。6.根据权利要求1至5任一所述一种背照式图像传感器，其特征在于，所述金属材料隔离部件(212)的上表面设置有Pad层。7.—种背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤I，在背照式照明工艺处理的硅衬底(I)上依次进行掩膜沉积获取深沟道隔离(2)的构图，并进行刻蚀生成深沟道隔离(2)的沟槽(21); 步骤2，对所述沟槽(21)采用绝缘材料进行填充； 步骤3，对已填充的绝缘材料进行刻蚀，生成具有预设高度的绝缘材料隔离部件(211); 步骤4，对所述沟槽(21)再采用金属材料进行填充； 步骤5，去除多余的金属材料，使生成的金属材料隔离部件(212)的上表面和硅衬底(I)的上表面持平。8.根据权利要求7所述一种背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，还包括步骤6，在所述金属材料隔离部件(212)的上表面生成Pad层。9.根据权利要求7所述一种背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，所述沟槽(21)的深度大于等于1.5um,所述金属材料隔离部件(212)的高度为0.5um。10.根据权利要求7至9任一所述一种背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，所述去除多余的金属材料的具体实现采用化学机械抛光工艺。
【文档编号】H01L27/146GK105826301SQ201610182183
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】吴关平, 陈保友, 梅绍宁
【申请人】武汉新芯集成电路制造有限公司