[发明专利]BSI结构图像传感器中氧化铝薄膜的形成方法及氧化铝薄膜

说明书

本发明涉及BSI结构图像传感器中氧化铝薄膜的形成方法及氧化铝薄膜，涉及半导体集成电路制造技术，在氧化铝薄膜的形成过程中调整铝原子和氧原子的量使得形成的氧化铝薄膜的铝原子和氧原子的比例小于2:3，增加了氧化铝薄膜中氧原子的含量，也即增加了BSI结构图像传感器中高介电常数层体内的固定的负电荷的量，则在后续经过UV照射工艺时即使负电荷被激发逃逸一部分，也能增加剩下的负电荷的的量，进而增强剩下的负电荷感应半导体衬底表面正电荷的量，从而改善BSI结构图像传感器的DC的性能。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种BSI结构图像传感器中氧化铝薄膜的形成方法及氧化铝薄膜。

背景技术

随着社会进步和技术的发展，图像传感器的需求量越来越大，且对图像传感器性能的要求越来越高，如希望其图案越来越清晰以为后续各种功能的实现带来可能性。

CMOS图像传感器为常用的图像传感器。目前的CMOS图像传感器的感光器根据进光方向与基板、金属连接层的位置关系主要分为前照式结构(FSI，Front sideillumination)和后照式结构(BSI，Backside illumination)。

随着像素单元的减小，BSI结构图像传感器的应用越来越广泛。BSI结构图像传感器的制造过程包括深沟槽隔离工艺(DTI，Deep Trench Isolation)，深沟槽隔离工艺包括在沟槽中沉积高介电常数层(HK层)。具体的，可参阅图1，图1为BSI结构图像传感器的示意图，如图1所示，BSI结构图像传感器包括半导体衬底100，如硅(Si)衬底；位于半导体衬底上的高介电常数层120，高介电常数层120包括氧化铝层(ALO)和氧化钽层(TaO)，在高介电常数层120与半导体衬底100之间还可包括一层氧化层，如DPO。BSI结构图像传感器后续通常会经过UV(紫外线)照射工艺。UV照射过程会让高介电常数层体内的固定的负电荷，在过强的UV能量下被激发逃逸，降低半导体衬底100表面的正感应电荷，从而影响BSI结构图像传感器的DC的性能。

高介电常数层中的负电荷只主存在于氧化铝薄膜中，由氧化铝的氧的成分提供。也即高介电常数层中的负电荷的量随氧化铝中氧元增多而增多，并随之减少而减少。

目前，业界一直致力于使氧化铝层(ALO)中的铝原子和氧原子比例尽量达到2:3(Al2O3)以形成理想形式的完美的氧化铝薄膜，并使其完美的附着在沟槽的表面。然而，如图1所示，在后续UV照射下，高介电常数层体内的固定的负电荷被激发逃逸一部分，导致剩下的负电荷能够感应半导体衬底100表面的正电荷的量变少，从而影响BSI结构图像传感器的DC的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种BSI结构图像传感器中氧化铝薄膜的形成方法，以改善BSI结构图像传感器的DC的性能。

本发明提供的BSI结构图像传感器中氧化铝薄膜的形成方法，包括：S1：提供一半导体衬底；以及S2：在半导体衬底上形成氧化铝薄膜，其中，在氧化铝薄膜的形成过程中调整铝原子和氧原子的量使得形成的氧化铝薄膜的铝原子和氧原子的比例小于2:3。

更进一步的，氧化铝薄膜为位于半导体衬底上的高介电常数层中的氧化铝薄膜层。

更进一步的，高介电常数层中还包括氧化钽薄膜层。

更进一步的，高介电常数层位于半导体衬底上经深沟槽隔离工艺形成的深沟槽内。

更进一步的，氧化铝薄膜经原子层沉积方式形成。

更进一步的，在氧化铝薄膜的形成过程中调整铝原子和氧原子的量使得形成的氧化铝薄膜的铝原子和氧原子的比例小于2:3，为基于形成化学式为Al2O3的氧化铝薄膜所需的铝原子和氧原子的量，减少铝源并增加氧源来实现氧化铝薄膜的铝原子和氧原子的比例小于2:3。

更进一步的，所述半导体衬底为硅衬底。