互补式金属－氧化物－半导体影像传感器及影像传感器的形成方法与流程

本公开实施例涉及半导体装置及其制造方法，特别涉及互补式金属－氧化物－半导体影像传感器及影像传感器的形成方法。

背景技术：

数码相机及光学影像装置会使用影像传感器。影像传感器将光学影像转换为可以显示为数码影像的数码数据。一影像传感器包括一像素阵列(或栅格)，上述像素阵列或像素栅格用于检测光线并记录所检测的光线的强度(亮度)。上述像素阵列通过累积电荷而对光线做出反应。然后将所累积的电荷(例如，通过其他电路系统)用于对例如一数位相机等的适当的应用提供一颜色及亮度的信号。影像传感器的一个类型是背照式(backsideilluminated；bsi)影像传感器装置。背照式影像传感器装置是用于感应投射至一基底的一背侧(其与此基底的前侧为相反侧，其中在上述前侧上，建构有包括多个金属及多个介电层的互连结构)的一组光线。与前照式(frontsideilluminated；fsi)影像传感器装置比较，背照式影像传感器装置提高较少的破坏性干涉。

技术实现要素：

本公开一些实施例是关于一种互补式金属－氧化物－半导体影像传感器。上述影像传感器包括一基底，具有一前侧与一背侧，上述背侧与上述前侧相反。上述影像传感器又包括多个像素区，置于上述基底中，上述像素区分别具有一光学二极管，配置上述光学二极管而将从上述背侧进入上述基底的辐射转换成电性信号。上述影像传感器又包括一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构，置于相邻的像素区之间的一深沟槽的范围内，从上述基底的上述背侧延伸至上述基底的内部。上述背侧深沟槽隔离结构包括一掺杂层与一介电填充层，上述掺杂层具有第一掺杂形式，上述掺杂层顺着上述深沟槽的一侧壁表面排列，上述介电填充层填充上述深沟槽的剩余空间。

本公开一些替代性的实施例是关于一种互补式金属－氧化物－半导体影像传感器。上述影像传感器包括一基底，具有一前侧与一背侧，上述背侧与上述前侧相反。上述影像传感器又包括一光学二极管，排列于上述基底的内部。上述影像传感器又包括一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构，在上述光学二极管的二侧的位置，从上述基底的上述背侧延伸至上述基底的内部。上述影像传感器还包括一后段工艺(back-end-of-the-line；beol)金属堆叠，排列在上述基底的前侧，上述后段工艺金属堆叠包括多个金属互连层，上述金属互连层排列在一或多个层间介电层的范围内。上述背侧深沟槽隔离结构包括一掺杂层与一介电填充层，上述掺杂层具有第一掺杂形式，上述掺杂层顺着上述深沟槽的一侧壁表面排列，上述介电填充层填充上述深沟槽的剩余空间。

本公开其他实施例是关于一种影像传感器的形成方法。上述方法包括从一基底的一前侧，形成多个掺杂层，上述掺杂层对应于多个像素区的多个光学二极管。上述方法又包括经由多道注入工艺而将一掺杂物注入上述基底，藉此从上述基底的上述前侧形成一掺杂隔离层。上述掺杂隔离层包括一垂向部，上述垂向部在相邻的像素区之间。上述方法又包括旋转上述基底并从上述基底的一背侧进行蚀刻，以在相邻的像素区之间形成一深沟槽，且上述深沟槽延伸进入上述基底，其中上述基底的上述背侧与上述基底的上述前侧相反。上述方法还包括以掺杂层与一介电填充层填充上述深沟槽，以形成一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构，上述背侧深沟槽隔离结构置于相邻的像素区之间并将上述相邻的像素区的光学二极管分离。

附图说明

根据以下的详细说明并配合所附附图做完整公开。应注意的是，根据本产业的一般作业，图示并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。

图1是一剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体(complementarymetal–oxide–semiconductor；cmos)影像传感器的一些实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)围绕的一光学二极管。

图2是一剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的一些附加实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)围绕的一光学二极管。

图3是一剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的一些附加实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)围绕的一光学二极管。

图4是一剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的一些附加实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)围绕的一光学二极管。

图5a是一剖面图，显示包括一影像传感器的一集成晶片(integratedchip)的一些实施例，其中上述影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)围绕的一光学二极管。

图5b是一剖面图，显示包括一影像传感器的一集成晶片(integratedchip)的一些附加实施例，其中上述影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)围绕的一光学二极管。

图6～图11为一系列的剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的形成方法的一些实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)围绕的一光学二极管。

图12为一流程图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的形成方法的一些实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)围绕的一光学二极管。

附图标记说明：

100、200、300、400、500a、500b、剖面图600、700、800、900、1000、1100

102基底

103a、103b像素区

104光学二极管

104a第一区

104b第二区

106层间介电层

108后段工艺金属堆叠

110掺杂隔离层

110a横向部

110b垂向部

111背侧深沟槽隔离结构

112介电填充层

113高介电常数介电衬垫

114掺杂层

116彩色滤光器

118微透镜

120入射辐射或入射光

122前侧

124背侧

126、304共用中心线

202转换栅极

204浮置扩散阱

302浅沟槽隔离结构(隔离结构)

502逻辑栅装置

504逻辑浅沟槽隔离结构

506导体接点

508金属线层

802深沟槽

1200方法

1202、1204、1206、1208、1210、动作1212、1214、1216、1218

具体实施方式

要了解的是，以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开实施例的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定实施例或范例，以简化本公开实施例的说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，元件的尺寸并非受限于所公开的范围或值，但可能依存于工艺条件及/或装置所需求的性质。此外，若是本公开实施例叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包括上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包括了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。为了简洁，可能以任意的比例绘示各种特征。此外，本公开实施例可能会在各种实施例重复使用相同的元件符号。这样的重复是为了叙述上的简化与明确，而非意指所讨论的不同实施例及/或结构之间的关系。

此外，其与空间相关用词。例如「在…下方」、「下方」、「较低的」、「上方」、「较高的」及类似的用词，是为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包括使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。

集成电路(integratedcircuit；ic)科技正在持续进步。这样的进步通常包括缩减装置尺寸以达成降低制造成本、提高装置集积密度、较快的速度以及较佳的效能。由于装置尺寸的缩小，一影像传感器的像素阵列的像素具有较小的尺寸且彼此靠得更近。需要改善上述影像传感器的相邻像素之间的电性及光学上的隔离，以减少辉散现象(blooming)及串音(crosstalk)。可以制造介电沟槽与注入阱(implantwell)作为隔离结构，以隔离影像传感器的像素。

此外，起因于低杂讯的应用，销接式光学二极管(pinnedphotodiode；ppd)互补式金属－氧化物－半导体影像传感器在商业上的应用及科学上的应用都成为主流的影像传感器技术。上述销接式光学二极管是通过一双重p-n接面而形成，在上述双重p-n接面中，在上述基底的一表面上形成一表面p+注入(surfacep+implant)－亦称为销接式注入(pinned-implant)。这个双重p-n接面结构不仅仅减少暗电流(通过使集合埋设沟道(collectionburiedchannel)与在二氧化硅－硅的界面产生的电荷隔离)，亦限制最大销接式光学二极管的沟道势(ppdchannelpotential)，上述销接式光学二极管的沟道势常被称为销接电压，此销接电压对应于全空乏(fulldepletion)状态。一种现行的影像传感器工艺包括一系列的注入工艺，以形成用于销接式光学二极管结构的销接式注入以及形成作为隔离壁的注入阱。然而，除了制造上的复杂度之外，这些注入工艺需要较厚的光致抗蚀剂层而降低曝光分辨率。还有，上述光学二极管的电荷满载量(fullwellcapacity)亦受到限制且通过掺杂轮廓而形成较高的销接电压，而对上述影像传感器的效能造成不良影响。

本公开实施例是关于一种互补式金属－氧化物－半导体影像传感器及相关形成方法，上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被背侧深沟槽隔离结构围绕的光学二极管。在一些实施例，上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有一像素区，上述像素区是置于一基底中。上述像素区具有光学二极管，配置上述光学二极管而将辐射转换成一电性信号。一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构是置于上述基底的上述像素区中，从上述基底的背侧延伸至上述基底的内部。上述背侧深沟槽隔离结构包括一掺杂层与一介电填充层，上述掺杂层顺着一深沟槽的一侧壁表面排列，上述介电填充层填充上述深沟槽的剩余空间。上述背侧深沟槽隔离结构可以从上述基底的一背侧形成，且具有作为相邻的像素区之间的一隔离结构的功能并亦具有用于空乏的一掺杂阱的功能。藉此，在所公开的背侧深沟槽隔离结构具有一掺杂阱的功能之下，简化了从上述基底的一前侧进行的注入工艺，因此改善了曝光分辨率、上述光学二极管的电荷满载量及销接电压。在所公开的背侧深沟槽隔离结构具有一深隔离结构的功能之下，减少辉散现象及串音。

图1是一剖面图100，显示一互补式金属－氧化物－半导体(complementarymetal–oxide–semiconductor；cmos)影像传感器的一些实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器包括被一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构围绕的一光学二极管。上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器包括一基底102，基底102具有一前侧122与一背侧124。在各种实施例中，基底102可包括任何形式的半导体本体(例如：硅块/互补式金属－氧化物－半导体块、硅锗、绝缘层上覆硅等等)，例如一半导体晶圆或在一晶圆上的一或多个晶粒，同时可以在上述半导体本体上及/或以与上述半导体本体具有其他形式的相关性的方式，形成其他形式的半导体及/或外延层。基底102包括多个像素区，上述像素区可在基底102中排列成包括列及/或行的一阵列，例如示于图1的像素区103a、103b。像素区103a、103b分别具有一光学二极管104，配置光学二极管104而将入射辐射或入射光120(例如：光子)转换成一电性信号。在一些实施例中，光学二极管104包括一第一区104a与一相邻的第二区104b，第一区104a在基底102的内部并具有一第一掺杂形式(例如：p型掺杂)，第二区104b在基底102的内部并具有异于上述第一掺杂形式的一第二掺杂形式(例如：n型掺杂)。

一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构111是置于基底102中，并从背侧124延伸至基底102的内部的一位置。背侧深沟槽隔离结构111是置于相邻的像素区103a、103b之间并隔离相邻的像素区103a、103b。在一些实施例中，背侧深沟槽隔离结构111包括一掺杂层114与一介电填充层112(例如：一氧化物层)，掺杂层114具有上述第一掺杂形式(例如：p型掺杂)。掺杂层114顺着一深沟槽的一侧壁表面排列，且介电填充层112填充上述深沟槽的剩余空间。

在一些实施例中，一掺杂隔离层110是置于基底102中，掺杂隔离层110从前侧122延伸至基底102的内部的一位置。掺杂隔离层110可具有上述第一掺杂形式(例如：p型掺杂)。掺杂隔离层110可包括一横向部110a与一垂向部110b，垂向部110b的延伸较深入基底102。横向部110a沿着基底102的前侧122延伸。横向部110a可接触光学二极管104的一横向表面，并为光学二极管104提供作为一销接注入层的功能。垂向部110b从基底102的前侧122延伸至基底102的内部且在像素区103a、103b之间的一位置。横向部110a可被重掺杂(例如：所具有的电阻率低至milliohm/cm(毫欧姆/公分)的范围)，其掺杂浓度大于垂向部110b的掺杂浓度。在一些实施例中，垂向部110b是与背侧深沟槽隔离结构111垂直对准(例如：共有一共用中心线126)。垂向部110b可以在基底102的内部与背侧深沟槽隔离结构111相交。背侧深沟槽隔离结构111的一底部可置于掺杂隔离层110的垂向部110b的一凹入的顶表面的范围内。背侧深沟槽隔离结构111与掺杂隔离层110一起为像素区103a、103b提供隔离的功能，而可以减少像素区103a、103b之间的辉散现象(blooming)及串音(crosstalk)。背侧深沟槽隔离结构111与掺杂隔离层110亦在操作的过程中促进光学二极管104的空乏，而改善电荷满载量及销接电压。

在一些实施例中，在基底102的背侧124的上方，排列多个彩色滤光器116。配置上述多个彩色滤光器116，分别用来传播入射辐射或入射光120的特定波长成分。例如一第一彩色滤光器(例如：一红色的彩色滤光器)可传播在一第一范围内的波长成分；而一第二彩色滤光器可传播在一第二范围内的波长成分，上述第二范围异于上述第一范围。在一些实施例中，上述多个彩色滤光器116可排列在基底102上的一栅格结构的范围内。在一些实施例中，上述栅格结构可包括一堆叠栅格，此堆叠栅格具有被一介电材料围绕的一金属框。在一些实施例中，介电材料层与上述堆叠栅格可具有相同的介电材料(例如：二氧化硅(sio2))。

多个微透镜118是排列在上述多个彩色滤光器116的上方。微透镜118是分别与彩色滤光器116对准且在像素区103a、103b上。在一些实施例中，上述多个微透镜118具有一实质上平坦的底表面与一弯曲的上表面，此实质上平坦的底表面相邻于上述多个彩色滤光器116。配置上述弯曲的上表面，以将入射辐射或入射光120(例如：指向下层的像素区103a、103b的光)聚焦。在上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的操作的过程中，是通过微透镜118来将入射辐射或入射光120聚焦至下层的像素区103a、103b。当足够能量的入射辐射或入射光撞击光学二极管104，其产生一电子空穴对而制造一光电流。特别是虽然图1显示固定至上述影像传感器上的微透镜118，要了解的是上述影像传感器可能不包括微透镜，而可以在一不同的制造动作将上述微透镜贴附于上述影像传感器。

图2是一剖面图200，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的一些附加实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器包括被一背侧深沟槽隔离结构111围绕的光学二极管104。除了与前文对图1所示的类似结构之外，在一些实施例中，如图2所示，背侧深沟槽隔离结构111还包括一高介电常数介电衬垫113，高介电常数介电衬垫113是置于掺杂层114与介电填充层112之间。高介电常数介电衬垫113可具有作为一钝化层的功能，并将掺杂层114与介电填充层112分离。高介电常数介电衬垫113可包括例如氧化铝(alo)、氧化铪(hfo)、氧化铪硅(hfsio)、氧化铪铝(hfalo)或氧化铪钽(hftao)。在一些实施例中，有别于图1所示的掺杂层114与介电填充层112所具有的顶表面是与基底102的背侧124的一横向表面共平面，在图2中，掺杂层114、高介电常数介电衬垫113与介电填充层112可以从上述深沟槽向上延伸至基底102的背侧124的上方并沿着基底102的背侧124横向配置。掺杂层114与高介电常数介电衬垫113可以是共形层。在图2所示的影像传感器可以是一中间结构，且可能或可能不使掺杂层114、高介电常数介电衬垫113与介电填充层112历经会改变上述层的顶表面的一平坦化步骤。

在一些实施例中，从基底102的前侧122至基底102的内部的一位置且在像素区103a、103b之间，配置一浮置扩散阱204。一转换栅极202是配置在基底102的前侧122上且横向地在光学二极管104与浮置扩散阱204之间的一位置。在操作的过程中，转换栅极202控制从光学二极管104转换至浮置扩散阱204的电荷。若在浮置扩散阱204的范围的电荷水平够高，则将一源极追随晶体管(sourcefollowertransistor)(未绘示)活化，并根据用于定址的列选择晶体管(rowselecttransistor)(未绘示)而选择性地输出电荷。可使用一重设晶体管(resettransistor)(未绘示)而在曝光的周期之间重设光学二极管104。

图3是一剖面图300，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的一些附加实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器包括被背侧深沟槽隔离结构111围绕的光学二极管104。除了与前文对图1与图2所作说明中的类似结构之外，在一些实施例中，如图3所示，一浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation；sti)结构302是置于相邻的像素区103a、103b之间，且在从基底102的前侧122至基底102的内部的位置。浅沟槽隔离结构302与背侧深沟槽隔离结构111是垂直对准(例如：共有一共用中心线304)，其可以或可以未与掺杂隔离层110的垂向部110b共有一中心线。在一些实施例中，掺杂隔离层110的垂向部110b是从基底102的前侧122延伸至基底102的内部的一位置且围绕浅沟槽隔离结构302。掺杂隔离层110的垂向部110b可使浅沟槽隔离结构302与背侧深沟槽隔离结构111分离。因此，背侧深沟槽隔离结构111、掺杂隔离层110与浅沟槽隔离结构302一起对像素区103a、103b提供隔离的功能，而可以减少像素区103a、103b之间的辉散现象及串音。背侧深沟槽隔离结构111与掺杂隔离层110亦一起在操作的过程中促进光学二极管104的空乏，而改善电荷满载量及销接电压。

图4是一剖面图400，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的一些附加实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器包括被背侧深沟槽隔离结构111围绕的光学二极管104。作为图3所示的掺杂隔离层110使浅沟槽隔离结构302与背侧深沟槽隔离结构111分离的替代性的实施例，如图4所示，背侧深沟槽隔离结构111的延伸更为深入基底102而与浅沟槽隔离结构302相交。在一些实施例中，背侧深沟槽隔离结构111的掺杂层114到达浅沟槽隔离结构302的一平坦或凹下的顶表面上，而背侧深沟槽隔离结构111的高介电常数介电衬垫113及/或介电填充层112进一步向下延伸至浅沟槽隔离结构302的一下凹的凹部。

图5a是一剖面图500a，显示包括一影像传感器的一集成晶片的一些实施例，其中上述影像传感器包括被一背侧深沟槽隔离结构111围绕的光学二极管104。除了与前文叙述的类似构件之外，在一些实施例中，如图5a所示，一后段工艺(back-end-of-the-line；beol)金属堆叠108是排列在基底102的前侧122上。后段工艺金属堆叠108包括多个金属互连层，上述金属互连层排列在一或多个层间介电(inter-leveldielectric；ild)层106的范围内。层间介电层106可包括一或多个低介电常数介电层(例如：具有小于约3.9的介电常数的一介电质)、超低介电常数介电层或氧化物(例如：氧化硅)。一逻辑栅装置502可置于上述影像传感器的相同的集成晶片的范围内并被一逻辑浅沟槽隔离结构504所隔离。多个导体接点506是排列在层间介电层106的范围内。导体接点506从转换栅极202与浮置扩散阱204延伸至一或多个金属线层508。在各种实施例中，导体接点506可包括例如铜或钨等的一导体金属。

图5b是一剖面图500b，显示包括一影像传感器的一集成晶片的一些附加实施例，其中上述影像传感器具有被背侧深沟槽隔离结构111围绕的光学二极管104。作为以上所公开者的替代性的实施例，上述影像传感器所具有的光学二极管104中，其第二区104b所具有的横向尺寸小于第一区104a的横向尺寸。浮置扩散阱204是置于浅沟槽隔离结构302之间且在转换栅极202的与光学二极管104相反的其他侧。逻辑浅沟槽隔离结构504可以与浅沟槽隔离结构302具有相同或不同的尺寸。

第6～11图为一系列的剖面图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的形成方法的一些实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)围绕的一光学二极管。

如图6的剖面图600所示，将掺杂物注入一基底102，以在基底102的一前侧122的范围内形成一掺杂区，上述掺杂区包括一光学二极管104与一掺杂隔离层110。在各种实施例中，基底102可包括任何形式的半导体本体(例如：硅块/互补式金属－氧化物－半导体块、硅锗、绝缘层上覆硅等等)，例如一半导体晶圆或在一晶圆上的一或多个晶粒，同时可以在上述半导体本体上及/或以与上述半导体本体具有其他形式的相关性的方式，形成其他形式的半导体及/或外延层。可将基底102准备为包括光学二极管104的一第一区104a，第一区104a将被形成为具有一第一掺杂形式(例如：p型)。然后，可施行一毯覆式注入或一分级外延成长(gradingepitaxialgrowth)工艺，以形成光学二极管104的一第二区104b，第二区104b将被形成为具有一第一掺杂形式(例如：p型)。然后，将一掺杂物注入基底102，以形成一掺杂隔离层110。在一些实施例中，上述掺杂物可包括上述第一掺杂形式(例如：硼等的p型掺杂物)，将其掺杂至基底102的前侧122中。在其他实施例中，上述掺杂物可包括一n型掺杂物(例如：磷)。在一些实施例中，可将上述掺杂物注入为一毯覆式的注入(例如：一未作掩模的注入)，以形成一横向部110a，横向部110a从前侧122延伸进入基底102到一第一深度，随后进行一选择性的注入(例如：一已作掩模的注入)，以形成一垂向部110b，垂向部110b包括多个柱体，上述柱体延伸进入基底102到一第二深度，上述第二深度比上述第一深度还深。与垂向部110b比较，横向部110a可具有较大的掺杂浓度。

如图7的剖面图700所示，在基底102的一前侧122的上方，形成一转换栅极202。可通过沉积一栅极介电膜与在此栅极介电膜的上方沉积一栅极电极膜，而形成转换栅极202。随后，将上述栅极介电膜与上述栅极电极膜图形化，以形成一栅极介电层与一栅极电极。在上述栅极电极的最外侧的侧壁上，可形成侧壁间隔物。在一些实施例中，可通过将氮化物沉积至基底102的前侧122上并选择性地蚀刻上述氮化物，而形成上述侧壁间隔物。如图7所示，在基底102的前侧122的范围内进行注入工艺，以沿着转换栅极202的一侧或是一对转换栅极202的相对侧，形成一浮置扩散阱204。在一些实施例中，可根据包括光致抗蚀剂的一图形化的掩模(未绘示)，选择性地对基底102作注入。

在一些实施例中，如图10的剖面图1000所示，可以在像素区103a、103b的相对侧且在基底102的前侧122的范围内，形成一或多个隔离结构302(例如：浅沟槽隔离结构)。可通过选择性地蚀刻基底102的前侧122以形成浅沟槽并随后在上述浅沟槽的范围内形成氧化物，以形成一或多个隔离结构302。可以在形成转换栅极202及/或浮置扩散阱204之前或之后，形成一或多个隔离结构302。

虽然未显示于图6或图10，可以在基底102的前侧122的上方，形成包括排列在一层间绝缘层中的多个金属互连层的一后段工艺金属堆叠(例如：请参考图5a或图5b的后段工艺金属堆叠108与层间介电层106)。在一些实施例中，可通过在基底102的前侧122的上方形成包括一或多层的层间介电材料的上述层间介电层，而形成上述后段工艺金属堆叠。后续，对上述层间介电层进行蚀刻，以形成多个介层孔及/或多个金属沟槽。然后，以一导体材料填入上述介层孔及/或金属沟槽，以形成上述多个金属互连层。在一些实施例中，可通过一物理气相沉积技术(例如：物理气相沉积、化学气相沉积等)，沉积上述层间介电层。可使用一沉积工艺及/或一镀制工艺(例如：电镀、无电解电镀等)，来形成上述多个金属互连层。在各种实施例中，上述多个金属互连层可包括例如钨、铜或铝铜(aluminumcopper)。然后，可以将上述层间介电层接合至一搬运基板(未绘示)。在一些实施例中，上述接合工艺可使用排列在上述层间介电层与上述搬运基板之间的一中间接合氧化物层。在一些实施例中，上述接合工艺可包括一熔融接合(fusionbonding)工艺。

如图8的剖面图800所示，为了对与前侧122相反的一背侧124作进一步的加工，将基底102翻转。对基底102进行选择性蚀刻，以在基底102的背侧124中，形成多个深沟槽802。在一些实施例中，可通过将一掩模层形成至基底102的背侧124上，而对基底102进行蚀刻。然后，将基底102的未被上述掩模层覆盖的部分，曝露于一蚀刻剂。上述蚀刻剂对基底102进行蚀刻，以形成延伸至基底102的多个深沟槽802。在各种实施例中，上述掩模层可包括光致抗蚀剂或氮化物(例如：sin)，使用一光学光刻工艺将其图形化。在各种实施例中，上述蚀刻剂可包括一干蚀刻剂或一湿蚀刻剂(例如：氢氟酸(hydroflouricacid；hf)或氢氧化四甲铵(tetramethylammoniumhydroxide；tmah))，上述干蚀刻剂具有一蚀刻药剂，上述蚀刻药剂包括一氟类物质(例如：cf4、chf3、c4f8等等)。深沟槽802的延伸穿过掺杂隔离层110，到达基底102的内部的一位置，并横向分离光学二极管104。可将基底102薄化，以在形成上述深沟槽之前减少基底102的厚度并得以使辐射通过基底102的背侧124，到达光学二极管104。在一些实施例中，可通过对上述半导体基底的背侧124进行蚀刻，将基底102薄化。在其他实施例中，可通过对上述半导体基底的背侧124进行机械性的研磨，将基底102薄化。

如图9的剖面图900或图11的剖面图1100所示，沿着深沟槽802的侧壁，形成一自对准的掺杂层114。可通过一注入工艺、一等离子体掺杂工艺、一外延成长工艺、一原子层沉积工艺或其他适当的技术，形成掺杂层114。然后，以介电材料填入深沟槽802。在一些实施例中，在深沟槽802的范围内形成一高介电常数介电衬垫113并将其形成至掺杂层114上。可通过沉积技术来形成高介电常数介电衬垫113，且高介电常数介电衬垫113可包括氧化铝(alo)、氧化铪(hfo)、氧化钽(tao)或具有的介电常数高于氧化硅的介电常数的其他介电材料。掺杂层114与高介电常数介电衬垫113顺着深沟槽802的侧壁与底表面排列。在一些实施例中，掺杂层114与高介电常数介电衬垫113可延伸至基底102的背侧124的上方并在深沟槽802之间延伸。形成一介电填充层112，以填充深沟槽802的剩余部分。在一些实施例中，是在形成介电填充层112之后，进行一平坦化工艺，以形成沿着介电填充层112及高介电常数介电衬垫113的上表面延伸的一平坦表面。在一些实施例中，可使用一物理气相沉积技术，沉积高介电常数介电衬垫113与介电填充层112。其结果，在基底102中形成背侧深沟槽隔离结构111，且背侧深沟槽隔离结构111是从背侧124延伸至基底102的内部的一位置。背侧深沟槽隔离结构111是形成在相邻的像素区103a、103b之间，并隔离相邻的像素区103a、103b。

虽然未显示于附图，可在后续，在基底102的背侧124的上方，形成多个彩色滤光器(例如：请参考示于图1的彩色滤光器116)。在一些实施例中，可通过形成一彩色滤光器层及将上述彩色滤光器层图形化，形成上述多个彩色滤光器。上述彩色滤光器层是以允许具有一特定范围的波长的辐射(例如：光线)通过并阻挡上述特定波长范围以外的波长的光线的材料形成。另外，在一些实施例中，在形成之后，将上述彩色滤光器层图形化。在上述多个彩色滤光器的上方，可形成多个微透镜(例如：请参考示于图1的微透镜118)。在一些实施例中，可通过在上述多个彩色滤光器之上沉积一微透镜材料(例如：通过旋转涂布法或一沉积工艺)，形成上述多个微透镜。在上述微透镜材料上，图形化成一微透镜模板，上述微透镜模板具有一弯曲的上表面。在一些实施例中，上述微透镜模板可包括一光致抗蚀剂材料，以一曝光光线剂量分布(例如：对于一负型光致抗蚀剂，在此弯曲形状的底部曝露较多光线，而在此弯曲形状的顶部曝露较少光线)，对此光致抗蚀剂材料曝光，再对此光致抗蚀剂材料进行显影及烘烤，以形成一圆化的形状。然后，通过根据上述微透镜模板而对上述微透镜材料进行选择性蚀刻，而形成上述多个微透镜。

图12为一流程图，显示一互补式金属－氧化物－半导体影像传感器的形成方法1200的一些实施例，其中上述互补式金属－氧化物－半导体影像传感器具有被一背侧深沟槽隔离结构(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)围绕的一光学二极管。

在此公开的方法1200是以一系列的动作或事件来作呈现及叙述，要了解的是所呈现的这样的动作或事件的顺序不应被解释为一限制的意向。例如，一些动作可以以不同的顺序发生及/或与此处呈现及/或叙述者分开的其他动作或事件一起发生。此外，不是所有所呈现的动作都被需要来实行在此叙述的一或多个态样或实施例。还有，可以在一或多个分开的动作及/或阶段，实行在此描述的一或多个动作。

在动作1202，在上述基底的上述前侧中，形成一光学二极管与一掺杂隔离层。在一些实施例中，可通过将掺杂物注入上述基底的上述前侧，而形成上述光学二极管及/或上述掺杂隔离层的一些部分。可以以毯覆性的注入，对上述掺杂隔离层作注入，以形成一横向部，随后以一选择性的注入来形成一垂向部，上述垂向部包括多个柱体，上述柱体比上述横向部还要更深入上述基底。比起上述垂向部，上述横向部具有较大的掺杂浓度。图6显示的剖面图是对应于动作1202所对应的一些实施例。

在动作1204，在上述基底的上述前侧中，形成一浮置掺杂阱与一转换栅极电极。在上述基底的上述前侧上的转换晶体管的上方，形成一后段工艺金属堆叠。图7显示的剖面图是对应于动作1204所对应的一些实施例。

在动作1206，通过对上述基底进行选择性蚀刻以形成多个浅沟槽并随后在上述浅沟槽的范围内形成一介电质(例如：氧化物)，而在上述基底的上述前侧中，形成一浅沟槽隔离区。上述一或多个隔离结构，可以在形成上述转换栅极及/或上述浮置掺杂阱之前或之后形成。图10显示的剖面图是对应于动作1206所对应的一些实施例。

在步骤1208，为了进一步加工，将上述基底翻转。对上述基底的一背侧进行选择性蚀刻，以形成延伸进入上述基底的多个深沟槽。上述深沟槽可具有一中心线，此中心线与上述掺杂隔离层的垂向部的中心线及/或上述浅沟槽隔离区的中心线对准。图8显示的剖面图是对应于动作1208所对应的一些实施例。

在动作1210，填充上述深沟槽，以形成多个背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构，通过上述掺杂隔离层，使上述背侧深沟槽隔离结构与上述光学二极管分离。图9显示的剖面图是对应于动作1210所对应的一些实施例。在动作1212，沿着上述深沟槽的侧壁，形成一掺杂层。在动作1214，在上述深沟槽的范围内形成一高介电常数介电衬垫，将上述高介电常数介电衬垫形成至上述掺杂层上。在动作1216，形成一介电填充层，以填充上述深沟槽的剩余部分。

在动作1218，在上述半导体基底的上述背侧的上方，形成多个彩色滤光器与多个微透镜。

因此，本公开实施例是关于具有被一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构围绕的一光学二极管的互补式金属－氧化物－半导体影像传感器及相关形成方法。上述背侧深沟槽隔离结构包括一掺杂层与一介电填充层，上述掺杂层顺着一深沟槽的一侧壁表面排列，上述介电填充层填充上述深沟槽的剩余空间。通过形成上述背侧深沟槽隔离结构，其功能是作为一掺杂阱与一隔离结构，简化了从基底的前侧进行的注入工艺，因此改善了曝光分辨率、光学二极管的电荷满载量及销接电压。

本公开一些实施例是关于一种互补式金属－氧化物－半导体影像传感器。上述影像传感器包括一基底，具有一前侧与一背侧，上述背侧与上述前侧相反。上述影像传感器又包括多个像素区，置于上述基底中，上述像素区分别具有一光学二极管，配置上述光学二极管而将从上述背侧进入上述基底的辐射转换成电性信号。上述影像传感器又包括一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构，置于相邻的像素区之间的一深沟槽的范围内，从上述基底的上述背侧延伸至上述基底的内部。上述背侧深沟槽隔离结构包括一掺杂层与一介电填充层，上述掺杂层具有第一掺杂形式，上述掺杂层顺着上述深沟槽的一侧壁表面排列，上述介电填充层填充上述深沟槽的剩余空间。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述影像传感器还包括：一掺杂隔离层，具有上述第一掺杂形式并包括彼此直接接触的一横向部与一垂向部，上述横向部沿着上述基底的上述前侧延伸，上述垂向部在相邻的像素区之间延伸且从上述基底的上述前侧延伸至上述基底的内部。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述光学二极管包括一第一区与一第二区，上述第一区具有上述第一掺杂形式，上述第二区具有异于上述第一掺杂形式的第二掺杂形式。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述第一区的二侧接触上述第二区与上述掺杂隔离层。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述掺杂隔离层与上述背侧深沟槽隔离结构交于上述基底的内部。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述背侧深沟槽隔离结构的一底部是置于上述掺杂隔离层的上述垂向部的一凹下的顶表面的范围内。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述背侧深沟槽隔离结构还包括一高介电常数衬垫层，上述高介电常数衬垫层置于上述掺杂层与上述介电填充层之间。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述背侧深沟槽隔离结构的上述掺杂层与上述介电填充层从上述深沟槽向上延伸且沿着上述基底的上述背侧横向排列。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述影像传感器还包括：一浮置扩散阱，置于相邻的像素区之间－从上述基底的上述前侧至上述基底的内部；以及一转换栅极，横向地在上述光学二极管与上述浮置扩散阱之间的位置，排列在上述基底的上述前侧上。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述影像传感器还包括：一浅沟槽隔离结构(shallowtrenchisolation；sti)，置于相邻的像素区之间－从上述基底的上述前侧至上述基底的内部；其中上述浅沟槽隔离结构与上述背侧深沟槽隔离结构是垂直对准。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述影像传感器还包括：一掺杂隔离层，具有上述第一掺杂形式，从上述基底的上述前侧延伸至上述基底的内部。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述掺杂隔离层将上述浅沟槽隔离结构与上述背侧深沟槽隔离结构分离。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述背侧深沟槽隔离结构的上述掺杂层到达上述浅沟槽隔离结构的一平坦的顶表面上，而上述背侧深沟槽隔离结构的上述介电填充层进一步向下延伸至上述浅沟槽隔离结构的一下凹的凹部。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述影像传感器还包括：一后段工艺(back-end-of-the-line；beol)金属堆叠，排列在上述基底的前侧，上述后段工艺金属堆叠包括多个金属互连层，上述金属互连层排列在一或多个层间介电层的范围内。

本公开一些替代性的实施例是关于一种互补式金属－氧化物－半导体影像传感器。上述影像传感器包括一基底，具有一前侧与一背侧，上述背侧与上述前侧相反。上述影像传感器又包括一光学二极管，排列于上述基底的内部。上述影像传感器又包括一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构，在上述光学二极管的二侧的位置，从上述基底的上述背侧延伸至上述基底的内部。上述影像传感器还包括一后段工艺(back-end-of-the-line；beol)金属堆叠，排列在上述基底的前侧，上述后段工艺金属堆叠包括多个金属互连层，上述金属互连层排列在一或多个层间介电层的范围内。上述背侧深沟槽隔离结构包括一掺杂层与一介电填充层，上述掺杂层具有第一掺杂形式，上述掺杂层顺着上述深沟槽的一侧壁表面排列，上述介电填充层填充上述深沟槽的剩余空间。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述背侧深沟槽隔离结构横向地邻接上述光学二极管的侧壁。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述影像传感器还包括：一掺杂隔离层，具有上述第一掺杂形式并包括一垂向部，上述垂向部从上述基底的上述前侧延伸并在上述基底的内部与上述背侧深沟槽隔离结构相交。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述影像传感器还包括：一浅沟槽隔离结构(shallowtrenchisolation；sti)，从上述基底的上述前侧延伸至至上述掺杂隔离层的内部；其中上述浅沟槽隔离结构与上述背侧深沟槽隔离结构是垂直对准。在前述或接下来的一或多个实施例中，上述影像传感器还包括：一高介电常数衬垫层，置于上述掺杂层与上述介电填充层之间。

本公开其他实施例是关于一种影像传感器的形成方法。上述方法包括从一基底的一前侧，形成多个掺杂层，上述掺杂层对应于多个像素区的多个光学二极管。上述方法又包括经由多道注入工艺而将一掺杂物注入上述基底，藉此从上述基底的上述前侧形成一掺杂隔离层。上述掺杂隔离层包括一垂向部，上述垂向部在相邻的像素区之间。上述方法又包括旋转上述基底并从上述基底的一背侧进行蚀刻，以在相邻的像素区之间形成一深沟槽，且上述深沟槽延伸进入上述基底，其中上述基底的上述背侧与上述基底的上述前侧相反。上述方法还包括以掺杂层与一介电填充层填充上述深沟槽，以形成一背侧深沟槽隔离(back-sidedeeptrenchisolation；bdti)结构，上述背侧深沟槽隔离结构置于相邻的像素区之间并将上述相邻的像素区的光学二极管分离。在前述或接下来的一或多个实施例中，在旋转上述基底之前，上述方法还包括：在上述基底的前侧上形成一后段工艺(back-end-of-the-line；beol)金属堆叠，其中上述后段工艺金属堆叠包括多个金属互连层，上述金属互连层排列在一或多个层间介电层的范围内。

前述内文概述了许多实施例的特征，使本领域普通技术人员可以从各个方面更佳地了解本公开实施例。本领域普通技术人员应可理解，且可轻易地以本公开实施例为基础来设计或修饰其他工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本领域普通技术人员也应了解这些均等的结构并未背离本公开实施例的发明精神与范围。在不背离本公开实施例的发明精神与范围的前提下，可对本公开实施例进行各种改变、置换或修改。