专利名称：半导体装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置及其制造方法，特别涉及一种背照式传感器的感测元件的隔绝方法及装置。
背景技术：
在半导体工艺中，背照式传感器(backside illuminated sensors)用以感测投射至一基板或感测层的后表面的暴露光线的量。背照式传感器可形成于基板中，且光线投射至基板的后表面以到达至传感器。然而，朝向一感测像素的光线也会具有朝向其他感测像素的部分光线，上述情况会导致不同感测像素之间的光学和电串音，且尚未有解决方法。因此，在此技术领域中，有需要一种半导体装置及其制造方法，以满足上述需求且克服公知技术的缺点。特别是有需要改善背照式传感器及/或相应的基板。
发明内容
有鉴于此，本发明一实施例提供一种半导体装置的制造方法。上述半导体装置的制造方法包括提供一感测层，其具有一前表面和一后表面，且于上述感测层的上述前表面中形成多个前侧沟槽。上述方法可还包括将氧注入上述感测层中穿过上述前侧沟槽，且将注入的氧退火，以于上述感测层中形成多个第一氧化硅块状物，其中每一个上述第一氧化硅块状物设置大体上相邻于一各别的上述前侧沟槽，以形成一隔绝物。本发明另一实施例提供一种半导体装置的制造方法。上述半导体装置的制造方法半导体装置的制造方法可包括提供一感测层，其具有一前表面和一后表面，于上述感测层的上述前表面中形成多个前侧沟槽，且将氧注入上述感测层中穿过上述前侧沟槽，且将注入的氧退火，以于上述感测层中形成多个第一氧化硅块状物。上述方法可还包括于上述感测层的上述后表面中形成多个后侧沟槽，且将氧注入上述感测层中穿过上述后侧沟槽，且将注入的氧退火，以于上述感测层中形成多个第二氧化硅块状物，其中每一个由垂直对准的上述第一氧化硅块状物和上述第二氧化硅块状物构成的族群设置大体上邻接一垂直对准的其中一个上述前侧沟槽和其中一个上述后侧沟槽，以形成一隔绝物。本发明又另一实施例提供一种半导体装置。在一实施例中，上述半导体装置可包括一感测层，其具有一前表面和一后表面，多个光传感器，位于上述感测层中，多个前侧沟槽，位于该感测层的上述前表面中。上述半导体装置可包括多个氧化硅块状物，其中每一个上述氧化硅块状物大体上邻接且垂直对准于一个各别的上述前侧沟槽，以形成一隔绝物， 其中每一个上述光传感器设置于两个相邻上述隔绝物之间。本发明可抑制光电子漏至相邻像素，且因而降低或大体上消除感测元件之间的电串音。
图IA为依据本发明一实施例的半导体装置的制造方法的流程图。
图IB为依据本发明另一实施例的半导体装置的制造方法的流程图。图2A为依据本发明一实施例的半导体装置的剖面图，其具有多个背照传感器和传感器隔绝结构。图2B为依据本发明一实施例的半导体装置的俯视图，其具有多个背照传感器和传感器隔绝结构。图3为依据本发明一实施例的半导体装置的剖面图，其具有多个背照传感器和隔绝结构，上述隔绝结构包括一氧化硅块状物，其大体上邻接于一垂直对准的前侧和后侧沟槽。图4为形成依据本发明不同实施例的包括隔绝结构的半导体装置的材料折射系数。图5为依据本发明不同实施例的半导体装置的剖面图，其具有另一个隔绝结构， 上述隔绝结构包括一氧化硅块状物，其大体上邻接于一垂直对准的前侧和后侧沟槽。其中，附图标记说明如下100a、100b 方法；102a、104a、106a、108a、110a、102b、104b、106b、108b、110b、112b、114b 步骤；200 半导体装置；210 半导体基板；220 感测元件；230 多层内连线；240 层间介电质；250 光线；260 传感器隔绝物；270 保护层；300、300a、300b 隔绝物；302、302a、302b 掺杂块状物；304 前侧沟槽；306 后侧沟槽；304a、306a 填充材料；500 传感器隔绝结构；502a 第一掺杂块状物；502b 第二掺杂块状物；502 第三掺杂块状物；W 宽度；D 深度。
具体实施例方式以下以各实施例详细说明并伴随着
的范例，做为本发明的参考依据。在附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各元件的部分将以分别描述说明之，值得注意的是，图中未示出或描述的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。请参考附图，图IA和图IB为依据本发明不同实施例的包括一隔绝结构的半导体装置的制造方法的流程图。图2A和图2B分别为包括传感器隔绝结构的半导体装置的概略部分剖面图和俯视图。图3显示依据本发明不同实施例的包括传感器隔绝结构的半导体装置更详细的剖面图。且图4为形成依据本发明不同实施例的包括隔绝结构的半导体装置的材料折射系数。图5为依据本发明不同实施例的包括一隔绝结构的半导体装置的剖面图。上述半导体装置可包括一集成电路(IC)芯片、系统单芯片(SoC)或上述的一部分，其可包括多种无源和有源微电子元件，例如电阻、电容、电感、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补式金属氧化物半导体晶体管(CMOS)、双载子晶体管(BJT)、 横向扩散MOS晶体管(LDMOS)、高功率MOS晶体管、鳍状场效应晶体管(FinFET)或其他类型的晶体管。请参考图1A，一方法IOOa起始于步骤102a，提供一基板，其具有一前表面和一后表面，例如形成于例如光传感器的感测元件中的感测层。接着进行方法IOOa的步骤104a， 于感测层中形成多个前侧沟槽，且穿过前表面。然后如步骤106a所示，于感测层中注入例如氧的一掺质，例如穿过前侧沟槽。在步骤108a中，对感测层中的注入掺质(例如氧)退火，以形成多个掺杂块状物(例如氧化硅块状物)，每一个掺杂块状物大体上邻接及/或垂直对准于一各别的前侧沟槽。每一个前侧沟槽和掺杂块状物形成一隔绝物，其可有助于隔绝位于感测层中的感测元件。可选择性进行方法IOOa的步骤IlOa (显示为虚线)，于感测层中形成多个后侧沟槽，且穿过后表面，且于一实施例中，后侧沟槽垂直对准于相应的前侧沟槽，以使每一个掺杂块状物大体上邻接一垂直对准的前侧沟槽和后侧沟槽。上述每一前侧沟槽、掺杂块状物和后侧沟槽形成另一隔绝物，其可有助于隔绝位于感测层中的感测元件。请参考图1B，一方法IOOb起始于步骤102b，提供一基板，其具有一前表面和一后表面，例如形成于例如光传感器的感测元件中的感测层。接着进行方法IOOb的步骤104b， 于感测层的前表面中形成多个前侧沟槽。然后如步骤106b所示，于感测层中注入例如氧的一第一掺质，例如穿过前侧沟槽。在步骤108b中，对感测层中的注入第一掺质(例如氧) 退火，以形成多个第一掺杂块状物(例如氧化硅块状物)，每一个第一掺杂块状物大体上邻接及/或垂直对准一各别的前侧沟槽。接着进行方法IOOb的步骤110b，于感测层中形成多个后侧沟槽，且穿过后表面，且于一实施例中，相应的前侧沟槽与后侧沟槽垂直对准。然后如步骤112b所示，于感测层中注入例如氧的一第二掺质，例如穿过后侧沟槽。在步骤114b 中，对感测层中的注入第二掺质(例如氧)退火，以形成多个第二掺杂块状物(例如氧化硅块状物)，每一个第二掺杂块状物大体上邻接及/或垂直对准一各别的后侧沟槽。以使每一个垂直对准的第一和第二掺杂块状物大体上邻接一垂直对准的前侧沟槽和后侧沟槽，且上述每一前侧沟槽、第一掺杂块状物、第二掺杂块状物和后侧沟槽形成又另一隔绝物，其可有助于隔绝位于感测层中的感测元件。请参考图2A，其显示依据本发明一实施例的半导体装置200的剖面图，其具有多个背照式传感器(backside illuminated sensors)和传感器隔绝物。请参考图2B，其显示依据本发明一实施例的半导体装置200的俯视图，其具有形成于半导体装置后侧的多个背照式传感器(backside illuminated sensors)和传感器隔绝物。为了简明起见，在图2A的一些元件不会显示于图2B中。现在以图2A和2B描述半导体装置200。半导体装置200包括一半导体基板210，其也可视为一感测层。半导体基板210 可包括硅。半导体基板210可额外包括例如锗及/或钻石的其他元素半导体材料。半导体基板210也可包括例如碳化硅、锗化硅、砷化铟及/或磷化铟的化合物半导体。半导体基板 210可包括例如SiGe、SiGeC, GaAsP及/或feJnP的合金半导体。半导体基板210可包括多种P型掺杂区及/或η型掺杂区。在不同步骤和技术中可使用例如离子注入法或扩散法的一工艺进行所有掺杂步骤。半导体基板210可包括常用的隔绝物，以分隔形成于半导体基板210中不同的元件。半导体基板210可包括例如一外延层、一绝缘层上覆硅(SOI)结构或上述组合的其他元件。半导体装置200可包括形成于半导体基板210中的感测元件220 (或感测像素)。 在一实施例中，感测元件220可各自包括一感光线区，其可为利用例如扩散法或离子注入法的一方法，于半导体基板210中形成具有η型及/或ρ型掺质的一掺杂区。在一实施例中，感光线区的掺质浓度可介于1014atomS/Cm3至1021atomS/Cm3之间。感测元件220可包括光二极管、互补式金属氧化物半导体晶体管(CM0Q图像传感器、电荷耦合元件(CCD)传感器、有源传感器、无源传感器及/或上述组合。就其本身而论，感测元件220可包括常用及 /或先进的图像传感器。感测元件220可包括设置于一传感器阵列或其他适当结构中的多个像素。可设计上述多个像素具有多种感测类型。举例来说，感测元件的一个族群为CMOS 图像传感器，且感测元件的另一个族群为有源传感器。此外，感测元件220可包括彩色图像传感器及/或单色图像传感器。在一实施例中，设计半导体装置200以在应用期间接收直射至半导体基板210背面的光线(或辐射线)250，其可消除由例如栅极物或金属线的其他物体形成的光径阻挡物，且可感光线区对光线的暴露程度为最大。可薄化半导体基板210， 以使光线可直接穿过其后表面以有效地到达感测元件220。半导体装置200可还包括耦接至感测元件220的一多层内连线(MLI) 230，以使感测元件220对照光线(图像辐射)产生适当的反应。可于半导体基板210上形成多层内连线(MLI) 230，且设置于感测元件220上方的前表面上。多层内连线(MLI) 230可包括例如金属的导电材料。在一实施例中，可使用例如铝、铝/硅/铜合金、钛、氧化钛、钨、多晶硅、金属硅化物或上述组合的金属且可做为铝内连线。可利用包括物理气相沉积法(PVD)(或溅镀法)、化学气相沉积法(CVD)或上述组合的一工艺形成铝内连线。形成金属内连线的其他工艺可包括光刻工艺和蚀刻工艺，以图案化上述导电材料做为垂直连接物(介层孔插塞和接触孔插塞)和水平连接物(导线)。接着可使用例如热退火的其他工艺以形成金属硅化物。在多层内连线中的金属硅化物可包括镍硅化物、钴硅化物、钨硅化物、钽硅化物、钛硅化物、钼硅化物、铒硅化物、钯硅化物或上述组合。在其他实施例中，可使用铜内连线，且铜内连线可包括铜、铜合金、钛、氧化钛、钨、多晶硅、金属硅化物或上述组合。可利用包括化学气相沉积法(CVD)、溅镀法、电镀法、或其他适合的工艺形成铜内连线。半导体装置200可还包括层间介电质(以下简称ILD)240，以隔绝沉积于其中的多层内连线(MLI)230。ILD 240可包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亚胺、旋涂玻璃(S0G)、掺氟硅玻璃(FSG)、掺碳的氧化硅(carbon dopedsilicon oxide)、黑钻石 (Black Diamond )(应用材料公司，加州Santa Clara)、干燥凝胶(Xerogel)、气凝胶(Aerogel)、非晶氟化碳(amorphous fluorinatedcarbon)、聚对二甲苯(Parylene)、BCB(bis-benzocyclobutenes)、SiLK 介电树月旨结构(Dow Chemical,Midland,Michigan)及 /或上述组合。可利用包括旋涂法、化学气相沉积法(CVD)、溅镀法、电镀法、或其他适合的一工艺形成ILDM0。可于包括例如双镶嵌工艺或单镶嵌工艺的镶嵌工艺的一结合工艺形成多层内连线(MLI) 230 ^P ILD 240。半导体装置200可还包括形成于半导体基板210中的传感器隔绝物沈0，其可用以通过隔绝朝向每一个感测元件的光线(辐射或信号)以降低或大体上消除感测元件之间的光学及/或电串音现象，且可使散布至其他感测元件中的光线减到最少。因此，可降低或大体上消除不同感测像素之间光学及/或电串音现象，上述感测像素可将图像辐射信号转换为电子信号，且可改善装置的量子效率因子(quantum efficiency (QE) factor)。可设置传感器隔绝物260垂直介于ILD 240和半导体基板210的后表面之间(图 2A)。在朝向后表面的俯视图中，也可设置传感器隔绝物260水平介于相邻的感测元件220 之间(图2B)。如图2B所示，在一实施例中，可由多个方形物构成传感器隔绝物沈0，且每一个方形物包括一个感测元件220。传感器隔绝物260可具有薄且深的尺寸，以占据较少面积的半导体基板210，且可提供足够的隔绝功能。如图2A和图2B所示，可设置传感器隔绝物260介于两个相邻的感测元件之间，且在一实施例中，传感器隔绝物260的宽度W可介于 0. Iym至0.5 μ m之间。传感器隔绝物260可垂直延伸使其大体上介于后表面和ILD 240之间。在一实施例中，可垂直延伸传感器隔绝物260 (深度D)至半导体基板210厚度的100 %。 在其他实施例中，可垂直延伸传感器隔绝物260至小于半导体基板210厚度的100%。在一实施例中，为了照度和图像效能，半导体基板210的厚度可介于1.(^111至5.(^111之间，且传感器隔绝物260的厚度也可介于Ι.Ομπι至5.0μπι之间，但并非限于本范围。传感器隔绝物260可还包括连接或不连接的多个部分，且以一结构形式设置，以大体上消除两个相邻的感测元件之间的串音。举例来说，可设计传感器隔绝物沈0以包括一栅栏结构，其具有介于相邻的感测元件之间且围绕每一个感测元件的多个杆状物。半导体装置200可还包括设置于多层内连线(MLI) 230和ILD 240上方的保护层270。半导体装置200可还包括与贴在半导体基板210的后表面上的一透明或反射层， 以提供半导体基板210的机械支撑强度，且选择允许背照式光线(backside-illuminated light)穿过半导体基板210。为了彩色图像的应用，半导体装置200也可包括彩色滤光片， 介于感测元件220和半导体基板210的后表面之间。半导体装置200可包括多个微透镜， 介于感测元件220和半导体基板210的后表面之间，如果使用彩色滤光片的话，微透镜可介于彩色滤光片和半导体基板210的后表面之间，以使背照式光线(backside-illuminated light)可对焦于感光线区上。可利用与常用技术相容和结合的多种工艺形成传感器隔绝物 260。在本发明实施例公开的半导体装置及其制造方法中，所应用的背照式光线 (backside-illuminated light)可不限于可见光束，也可延伸至例如红外线或紫外线的其他光学光线。因此，可适当地选择及设计传感器隔绝物沈0以有效地折射及/吸收相应的辐射光束。因此，在本发明一实施例中，提供一背照式(kickside-illuminated)半导体装置。在一实施例中，上述半导体装置包括一基板，其具有一前表面和一后表面，且具有形成于基板中的多个感测元件。设计且组成每一个此些感测元件以接收直射至后表面的光线。半导体装置200可还包括一传感器隔绝物，形成于基板中，以隔绝感测元件避免产生光学及/或电串音现象。在一实施例中，可设置传感器隔绝物水平介于此些感测元件的两个相邻的感测元件之间，且垂直介于后表面和前表面之间。请参考图3和图4，显示本发明实施例的具有多背照式传感器的一半导体装置中的隔绝物300(例如隔绝物300a和300b)的详细放大图，依据图IA的半导体装置的制造方法IOOa形成上述隔绝物300a和300b。上述半导体装置包括一半导体基板或一感测层 210，其具有一前表面和一后表面，且具有形成于半导体基板或感测层210中的多个感测元件。一多层内连线(MLI) 230和一 ILD 240结构，设置于半导体基板或感测层210的前表面的上方。并且如前所述，在使用半导体装置时，一光线(或辐射线)250直射至半导体基板或感测层210的后表面。依据本发明的实施例，隔绝物300a可包括一掺杂区或掺杂块状物30 ，其大体上邻接一各别的前侧沟槽304及/或垂直对准一各别的前侧沟槽304，且隔绝物300b可包括一掺杂区或掺杂块状物302b，其大体上与前侧沟槽304和后侧沟槽306垂直对准。可以一填充材料30 填充前侧沟槽304，可以一填充材料306a填充后侧沟槽306。图4显示用以形成依据本发明不同实施例的包括填充材料30 、填充材料306a、 掺杂区或掺杂块状物302a/302b和半导体基板或感测层210的半导体装置的材料折射系数和隔绝功能。如图3和图4所示，隔绝物300a可包括一前侧沟槽304和一掺杂块状物302a，且隔绝物300b可包括一前侧沟槽304、一掺杂块状物302b和一后侧沟槽306。可以例如空气、一介电材料、一不透明材料、一金属材料或上述组合的一适当材料填充前侧沟槽和后侧沟槽。且可以一适当材料掺入掺杂块状物，以使有效折射相应的辐射光束。上述介电材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低介电常数(low-k)材料或上述组合。可利用一系列的工艺步骤形成上述前侧沟槽和后侧沟槽。在一实施例中，可使用常用或先进工艺图案化半导体基板(感测层)210，以于前侧和后表面中形成多个沟槽。举例来说，可于半导体基板(感测层)210的前表面上施加一光致抗蚀剂层，且利用一光刻工艺图案化光致抗蚀剂层。可用例如一等离子体蚀刻工艺的一异向性蚀刻技术，以穿过图案化光致抗蚀剂层的开口，以蚀刻半导体基板(感测层)210且形成多个沟槽。然后以一介电材料、一不透明材料或上述组合的一适当材料填充沟槽。在其他实施例中，沟槽可保持空缺状态。在一实施例中，前侧沟槽304和后侧沟槽306可包括形成于半导体基板210中的浅沟槽隔绝(STI)物，浅沟槽隔绝(STI)物包括填入的一介电材料的浅沟槽隔绝凹陷，上述介电材料例如为折射系数为1. 46的二氧化硅。在其他实施例中，浅沟槽隔绝(STI)物的介电材料可包括氮化硅、氮氧化硅、掺氟硅玻璃(FSG)及/或常用的一低介电常数(low-k)材料。隔绝物300 (例如隔绝物300a或300b)可包括具有适当掺质的各别的掺杂块状物 302 (例如掺杂块状物30 或302b)，且可用例如离子注入法的常用的方法形成隔绝物300。 在一实施例中，掺杂块状物302可包括退火的氧掺杂区，以形成大体上邻接一前侧沟槽304 的一氧化硅块状物(例如掺杂块状物302a)，或形成大体上邻接垂直对准的一前侧沟槽304 和一后侧沟槽306的一氧化硅块状物(例如掺杂块状物302b)。
于半导体基板(感测层)210中，例如穿过前侧沟槽304，注入例如氧的一掺质。将半导体基板(感测层)210中注入的掺质(例如氧)退火，以形成多个掺杂块状物302 (例如氧化硅块状物)，且每一个掺杂块状物302邻接及/或垂直对准于一各别的前侧沟槽。每一个前侧沟槽和掺杂块状物的组合形成例如隔绝物300a的一隔绝物，其可有助于隔绝位于感测层中的感测元件。可选择性于感测层中形成多个后侧沟槽306，且穿过后表面，且于一实施例中，后侧沟槽垂直对准于相应的前侧沟槽，以使每一个掺杂块状物302大体上邻接垂直对准的一前侧沟槽和一后侧沟槽。上述每一前侧沟槽、掺杂块状物和后侧沟槽形成另一隔绝物，其可有助于隔绝位于感测层中的感测元件。掺杂块状物302的功能至少为在电性上和光学上隔绝每一个感测元件。且在一实施例中，可在介于lOnatoms/cm3至1018atomS/Cm3之间的一掺质浓度(标准)下，且在介于 800°C至1500°C之间的一退火温度下形成掺杂块状物302。在又另一实施例中，可在低于 K^atoms/cm3的一掺质浓度(标准)下，且在低于1350°C的一退火温度下，在折射系数(N) 约为4. 6的半导体基板中形成折射系数(N)约介于4. 4至4. 6的掺杂块状物302。在一实施例中，掺杂块状物302的水平宽度可介于0. 1 μ m至0. 5 μ m之间，且掺杂块状物302的垂直厚度可介于1. 0 μ m至5. 0 μ m之间。在另一实施例中，可使用其他掺质以改变基板的折射系数，以于传感器隔绝物中形成掺杂区。如图3所示，可形成隔绝物300b以具有与半导体基板210相同的垂直厚度或深度，隔绝物300b含掺杂块状物302b，或者可形成不具有与半导体基板210相同的垂直厚度或深度的隔绝物300a，隔绝物300a含掺杂块状物30加。换言之，可依想要的半导体装置形成具有均一深度或不均一深度的掺杂块状物302。本发明实施例的氧化硅的掺杂块状物302有助于抑制光电子漏至相邻像素，且因而降低或大体上消除感测元件之间的电串音。此外，掺杂块状物的折射系数(N)比用以捕捉隔绝物300之间的光线的半导体基板(感测层)(如图4中的空白箭头所示)的折射系数(N)低(例如半导体基板(感测层)的折射系数(N)为4. 6，而掺杂块状物折射系数(N) 为4.幻，以降低或大体上消除感测元件之间的光学串音，可同时改善半导体(感测)装置的量子效率因子(quantumefficiencHQE) factor)。此外，因为氧化硅具有上述优点，不需完全氧化基板以形成掺杂块状物，因此允许较低的注入掺质标准和退火温度，因而可降低工艺成本且可改善工艺良率。请参考图5，其显示依据图IB的半导体装置的制造方法IOOb形成的本发明实施例的半导体装置的剖面图，其包括一传感器隔绝结构500。在本实施例中，上述半导体装置包括一半导体基板或一感测层210，其具有一前表面和一后表面，且具有形成于半导体基板或感测层210中的多个感测元件220。传感器隔绝结构500光学上和电性上隔绝感测元件 220。多层内连线(MLI)和ILD结构设置于半导体基板或感测层210的前表面的上方。 并且如前述的不同实施例所述，在使用半导体装置时，光线(或辐射线)可直射至半导体基板或感测层210的后表面。依据本发明的实施例，传感器隔绝结构500可包括邻接一各别的前侧沟槽的一第一掺杂区或掺杂块状物50 和邻接一各别的后侧沟槽的一第二掺杂区或掺杂块状物 502b。第一掺杂块状物50 和第二掺杂块状物502b的组合提供一第三掺杂块状物502，其
9大体上邻接垂直对准的前侧沟槽304和后侧沟槽306。且垂直对准的前侧沟槽304、第一掺杂块状物50 、第二掺杂块状物502b和后侧沟槽306的组合包括传感器隔绝结构500。可以一填充材料30 填充前侧沟槽304，可以一填充材料306a填充后侧沟槽 306。类似于前述的实施例，可利用一系列的工艺步骤形成上述前侧沟槽和后侧沟槽(例如光刻和蚀刻工艺)。并且可以例如空气、一介电材料、一不透明材料、一金属材料或上述组合的一适当材料填充前侧沟槽和后侧沟槽，且可以一适当材料掺入掺杂区，以使有效折射相应的辐射光束。上述介电材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低介电常数(low-k)材料或上述组合。传感器隔绝结构500可包括具有适当掺质的掺杂块状物50 和502b，且可用例如离子注入法的常用的方法形成传感器隔绝结构500。在一实施例中，掺杂块状物502可包括退火的氧掺杂区，以形成大体上邻接垂直对准的一前侧沟槽304和一后侧沟槽306的一氧化硅块状物。可于感测层中注入例如氧的一第一掺质，例如穿过前侧沟槽。然后，对感测层中的注入第一掺质(例如氧)退火，以形成多个第一掺杂块状物502a (例如氧化硅块状物)，每一个第一掺杂块状物50 大体上邻接及/或垂直对准于一各别的前侧沟槽304。接着，于感测层中形成多个后侧沟槽306，且穿过后表面，且于一实施例中，相应的前侧沟槽与后侧沟槽垂直对准。然后，于感测层中注入例如氧的一第二掺质，例如穿过后侧沟槽306。接着， 对感测层中的注入第二掺质(例如氧)退火，以形成对应于后侧沟槽306的多个第二掺杂块状物502b (例如氧化硅块状物)，每一个第二掺杂块状物502b大体上邻接及/或垂直对准于一各别的后侧沟槽。每一个垂直对准的第一和第二掺杂块状物的组合大体上邻接每一个垂直对准的前侧沟槽和后侧沟槽，且上述每一个垂直对准的前侧沟槽、第一掺杂块状物、 第二掺杂块状物和后侧沟槽的组合形成例如传感器隔绝结构500的一隔绝物，其可有助于隔绝位于感测层中的感测元件。可利用上述的类似的掺杂浓度和氧退火温度形成掺杂块状物50 和502b，以具有类似于前述的折射系数。掺杂块状物(包括掺杂块状物50 和 502b)的宽度和厚度尺寸可类似于前述掺杂块状物302的尺寸。本发明实施例提供一种半导体装置的制造方法。在一实施例中，上述方法可包括提供一感测层，其具有一前表面和一后表面，且于上述感测层的上述前表面中形成多个前侧沟槽。上述方法可还包括将氧注入上述感测层中穿过上述前侧沟槽，且将注入的氧退火， 以于上述感测层中形成多个第一氧化硅块状物，其中每一个上述第一氧化硅块状物设置大体上相邻于一各别的上述前侧沟槽，以形成一隔绝物。在另一实施例中，半导体装置的制造方法可包括提供一感测层，其具有一前表面和一后表面，于上述感测层的上述前表面中形成多个前侧沟槽，且将氧注入上述感测层中穿过上述前侧沟槽，且将注入的氧退火，以于上述感测层中形成多个第一氧化硅块状物。上述方法可还包括于上述感测层的上述后表面中形成多个后侧沟槽，且将氧注入上述感测层中穿过上述后侧沟槽，且将注入的氧退火，以于上述感测层中形成多个第二氧化硅块状物， 其中每一个由垂直对准的上述第一氧化硅块状物和上述第二氧化硅块状物构成的族群设置大体上邻接一垂直对准的其中一个上述前侧沟槽和其中一个上述后侧沟槽，以形成一隔绝物。本发明实施例也提供一种半导体装置。在一实施例中，上述半导体装置可包括一感测层，其具有一前表面和一后表面，多个光传感器，位于上述感测层中，多个前侧沟槽，位于该感测层的上述前表面中。上述半导体装置可包括多个氧化硅块状物，其中每一个上述氧化硅块状物大体上邻接且垂直对准于一个各别的上述前侧沟槽，以形成一隔绝物，其中每一个上述光传感器设置于两个相邻上述隔绝物之间。有助益地，传感器隔绝物的聚集的沟槽和邻接的掺杂区可具有光学上和电性上隔绝每一个感测元件的功能，可同时改善感测装置的量子效率因子(QE factor)。可以了解的是，可进行额外的工艺以完成制造半导体装置。举例来说，这些额外的工艺可包括沉积保护层、形成接触孔插塞、形成内连线结构(例如提供电性内连线的线和介层孔插塞、金属层和介电层)。为了简化起见，在此不叙述这些额外的工艺。虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，包括下列步骤 提供一感测层，其具有一前表面和一后表面； 于该感测层的该前表面中形成多个前侧沟槽； 将氧注入该感测层中穿过所述多个前侧沟槽；将注入的氧退火，以于该感测层中形成多个第一氧化硅块状物，其中每一个所述第一氧化硅块状物设置相邻于其中一个各别的所述前侧沟槽，以形成多个隔绝物；以及提供多个光传感器，每一个所述光传感器设置于两个所述隔绝物之间。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，还包括于该感测层的该后表面中形成多个后侧沟槽，其中每一个所述第一氧化硅块状物邻接于其中一个所述前侧沟槽和其中一个所述后侧沟槽。
3.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，还包括 于该感测层的该后表面中形成多个后侧沟槽；将氧注入该感测层中穿过所述多个后侧沟槽；以及将注入的氧退火，以于该感测层中形成多个第二氧化硅块状物，其中每一个所述第二氧化硅块状物设置相邻于其中一个各别的所述后侧沟槽和其中一个所述第一氧化硅块状物。
4.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中将氧注入该感测层中的步骤于介于lOnatoms/cm3至1018atoms/cm3之间的一掺质标准下进行。
5.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中将注入的氧退火的步骤于介于 800°C至1500°C之间的一退火温度下进行。
6.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中将氧注入该感测层中的步骤于低于K^atoms/cm3的一掺质标准下进行，且注入的氧退火的步骤于低于1350°C的一退火温度 下进行。
7.一种半导体装置，包括一感测层，其具有一前表面和一后表面； 多个光传感器，位于该感测层中； 多个前侧沟槽，位于该感测层的该前表面中；以及多个氧化硅块状物，其中每一个所述氧化硅块状物邻接且垂直对准于其中一个各别的所述前侧沟槽，以形成一隔绝物，其中每一个所述光传感器设置于两个所述隔绝物之间。
8.如权利要求7所述的半导体装置，其中每一个所述氧化硅块状物的折射系数介于 4. 4至4. 6之间，且以折射系数为1. 46的二氧化硅填充所述前侧沟槽和所述后侧沟槽，且该感测层包括折射系数为4. 6的结晶硅。
9.如权利要求7所述的半导体装置，其中所述氧化硅块状物的宽度介于0.Ιμπι至 0. 5 μ m之间，且所述氧化硅块状物的厚度介于1. 0 μ m至5. 0 μ m之间。
10.如权利要求7所述的半导体装置，还包括多个后侧沟槽，位于该感测层的该后表面中，其中每一个所述氧化硅块状物邻接垂直对准的其中一个所述前侧沟槽和其中一个所述后侧沟槽。
全文摘要
本发明提供一种背照式传感器的隔绝感测元件及其制造方法。在一实施例中，上述半导体装置的制造方法包括提供一感测层，其具有一前表面和一后表面，且于上述感测层的上述前表面中形成多个前侧沟槽。上述方法可还包括将氧注入上述感测层中穿过上述前侧沟槽，且将注入的氧退火，以于上述感测层中形成多个第一氧化硅块状物，其中每一个上述第一氧化硅块状物设置大体上相邻于一各别的上述前侧沟槽，以形成一隔绝物。本发明可抑制光电子漏至相邻像素，且因而降低或大体上消除感测元件之间的电串音。
文档编号H01L27/146GK102214664SQ20101025469
公开日2011年10月12日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年4月2日
发明者伍寿国, 曾建贤, 萧茹雄, 蔡昆佑, 郑乃文 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司