[发明专利]背照式图像传感器及其形成方法

说明书

本发明公开了一种背照式图像传感器及其形成方法。所述背照式图像传感器的形成方法包括：提供半导体衬底；刻蚀所述半导体衬底的正面，在所述半导体衬底内形成深沟槽；向所述深沟槽内填充硼硅玻璃；刻蚀所述半导体衬底的正面和所述硼硅玻璃，在所述半导体衬底内形成浅沟槽；向所述浅沟槽内填充绝缘材料；在所述半导体衬底的正面形成器件结构，在所述深沟槽的表面形成硼扩散层；减薄所述半导体衬底的背面至露出所述硼硅玻璃；去除所述深沟槽内的硼硅玻璃；在所述半导体衬底的背面形成介质层，所述介质层填充所述深沟槽；在所述半导体衬底背面的介质层上形成滤色层和微透镜。本发明可以减小背照式图像传感器的串扰和暗电流。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，具体来说，涉及一种背照式图像传感器及其形成方法。

背景技术

光电二极管是图像传感器上将光信号转化成电信号的器件，相邻光电二极管之间会产生串扰问题。随着集成电路高密度的发展趋势，图像传感器的尺寸也在相应的减小。光电二极管的尺寸在减小的过程中，串扰成为了不可忽视的问题。

在背照式图像传感器的制造工艺中，需要在半导体衬底内形成深沟槽隔离结构(DTI，Deep Trench Isolation)以实现光电二极管之间的隔离。现有的深沟槽通常是在半导体衬底背侧或者正面形成，然而，在深沟槽刻蚀的过程中，由于干法刻蚀的等离子体会造成沟槽的界面缺陷，缺陷产生的电子会进入光电二极管中，在光电二极管中产生暗电流，影响器件的性能。

在现有技术中，为了减少暗电流，在背侧或者正面形成深沟槽前，都需要在正面对形成深沟槽区域进行离子注入，由于注入的离子需要包裹沟槽表面，离子注入的面积大于形成沟槽的面积，同时离子注入的深度较深。这不仅需要增加一层光罩，同时使得工艺复杂，成本增加。

发明内容

本发明技术方案要解决的技术问题是减小背照式图像传感器的串扰和暗电流，并且降低工艺复杂度。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种背照式图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有正面和背面；刻蚀所述半导体衬底的正面，在所述半导体衬底内形成深沟槽；向所述深沟槽内填充硼硅玻璃；刻蚀所述半导体衬底的正面和所述硼硅玻璃，在所述半导体衬底内形成浅沟槽；向所述浅沟槽内填充绝缘材料；在所述半导体衬底的正面形成器件结构，在所述深沟槽的表面形成硼扩散层；减薄所述半导体衬底的背面至露出所述硼硅玻璃；去除所述深沟槽内的硼硅玻璃；在所述半导体衬底的背面形成介质层，所述介质层填充所述深沟槽；在所述半导体衬底背面的介质层上形成滤色层和微透镜。

可选的，采用化学气相沉积工艺在所述深沟槽内填充硼硅玻璃。

可选的，采用化学气相沉积在所述浅沟槽内填充绝缘材料，所述绝缘材料为二氧化硅。

可选的，所述硼扩散层在形成器件结构的过程中形成。

可选的，采用退火工艺形成所述硼扩散层。

可选的，采用化学机械抛光工艺和湿法工艺减薄所述半导体衬底的背面。

可选的，采用湿法工艺去除所述深沟槽内的硼硅玻璃。

可选的，采用化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺在所述半导体衬底的背面形成介质层。

可选的，所述的背照式图像传感器的形成方法还包括：在形成所述介质层前，在所述半导体衬底的背面和所述深沟槽表面依次形成氧化物层和高介电常数材料层。

可选的，采用原子层沉积工艺在所述深沟槽表面形成氧化物层和高介电常数材料层。

可选的，所述背照式图像传感器的形成方法还包括：在形成所述滤色层和微透镜前，在所述半导体衬底背面的介质层上形成平坦化层。