[发明专利]双轮廓浅沟槽隔离装置和系统有效

专利信息
申请号: 201210340217.8 申请日: 2012-09-13
公开(公告)号: CN103378110A 公开(公告)日: 2013-10-30
发明(设计)人: 洪嘉阳;陈柏仁;杨思宏;郑志成;赵志刚;郑易沂 申请(专利权)人: 台湾积体电路制造股份有限公司
主分类号: H01L27/146 分类号: H01L27/146;H01L21/762
代理公司: 北京德恒律治知识产权代理有限公司 11409 代理人: 章社杲;孙征
地址: 中国台*** 国省代码: 中国台湾;71
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摘要:
搜索关键词: 双轮 沟槽 隔离 装置 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及半导体器件,具体而言,涉及利用浅沟槽隔离的半导体器件。

背景技术

互补金属氧化物半导体(CMOS)二极管通常用于在照相机和其他视频或照相器件中感应图像。近来,CMOS器件通过使用背面照明(BSI)得到了改进。通常,光刻工艺在硅晶圆或其他衬底的顶面上沉积CMOS结构。早期CMOS器件从顶部(在施加CMOS结构的同一面)聚集光。沉积在CMOS衬底的顶面上的金属互连件可以阻挡部分感光CMOS结构,从而降低了图片的质量和个体CMOS的灵敏度。BSI从CMOS衬底的背面收集光,其中CMOS传感器沉积在衬底的顶面上,然后研磨或以其他方式减薄衬底容许光穿过衬底并影响CMOS器件的感光区域。理想情况下,减小了衬底的厚度使得光可以进入CMOS器件的背面并照到CMOS的感光区域,从而在图像采集期间消除来自沉积的结构和金属互连件的阻碍和干扰。

浅沟槽隔离(STI)是在CMOS图像传感器电路器件中用于隔离结构和区域的技术。可以在CMOS结构周围蚀刻物理沟槽至衬底中以物理分离CMOS结构和邻近的结构。此外,可以用诸如二氧化硅(SiO2)的氧化物来填充STI沟槽。外围中的结构诸如行选择晶体管、复位晶体管等也可以具有蚀刻至衬底中用于将它们与有源感光CMOS结构隔离开的STI沟槽。STI允许CMOS传感器更精确地运行,从而防止杂散电子(spurious electron)照到CMOS感光区域并模拟被检测的光子。通过消除CMOS传感器和任何其他结构之间的直线路径,STI沟槽有助于防止杂散电子影响CMOS传感器。

发明内容

为了解决上述技术问题,一方面,本发明提供了一种利用浅沟槽隔离(STI)的半导体器件,包括:半导体衬底,在所述半导体衬底上设置有第一半导体器件、第二半导体器件和第三半导体器件;有源区域,设置在所述半导体衬底上,并且在所述有源区域中设置有至少所述第一半导体器件;外围区域,设置在所述半导体衬底上,所述外围区域与所述有源区域分开,并且在所述外围区域中设置有至少所述第二半导体器件;第一STI沟槽,界定所述有源区域的至少一部分,所述第一STI沟槽至少部分地将所述第一半导体器件与至少所述第二半导体器件和所述第三半导体器件隔离开;以及第二STI沟槽,界定所述外围区域的至少一部分,其中,所述第二STI沟槽的深度基本深于所述第一STI沟槽的深度,并且所述第二STI沟槽将所述第二半导体器件与至少所述第三半导体器件隔离开。

在所述的半导体器件中,所述第一半导体器件是光电二极管。

在所述的半导体器件中,所述第一半导体器件是光电二极管,其中,所述第二STI沟槽的深度是所述第一STI沟槽的深度的至少约140%。

在所述的半导体器件中,所述第一STI沟槽的深度介于约1400埃和约1600埃之间,以及所述第二STI沟槽的深度介于约2300埃和约2600埃之间。

在所述的半导体器件中,所述半导体衬底的厚度与所述第一STI沟槽的深度的比值为约1400∶3,以及所述半导体衬底的厚度与所述第二STI沟槽的深度的比值为约280∶1。

在所述的半导体器件中,所述器件还包括沉积在所述半导体衬底上并且限定出所述第一STI沟槽和所述第二STI沟槽的氮化物层。

另一方面,本发明提供了一种利用浅沟槽隔离的半导体电路器件,包括:半导体衬底,在所述半导体衬底中设置有至少一个光电二极管和至少一个晶体管;有源区域浅沟槽隔离(STI)沟槽;有源区域,设置在所述半导体衬底上并具有通过所述有源区域STI沟槽限定的边界,并且在所述有源区域中设置有所述至少一个光电二极管;外围区域STI沟槽;外围区域,设置在所述半导体衬底上并具有通过所述外围区域STI沟槽限定的边界,并且在所述外围区域中设置有所述至少一个晶体管;以及氮化物层,限定所述有源区域STI沟槽的边缘和所述外围区域STI沟槽的边缘;其中,所述外围区域STI沟槽的深度是所述有源区域STI沟槽的深度的至少约140%;以及其中,所述有源区域STI沟槽和所述外围区域STI沟槽被配置成至少部分地电隔离所述光电二极管和所述晶体管。

在所述的半导体电路器件中,所述有源区域STI沟槽的深度介于约1400埃和约1600埃之间,以及所述外围区域STI沟槽的深度介于约2300埃和约2600埃之间。

在所述的半导体电路器件中,所述外围区域STI沟槽的深度是所述有源区域STI沟槽的深度的至少约167%。

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