[发明专利]一种用于背照式图像传感器的深硅槽及其形成方法

说明书

本发明提供一种用于背照式图像传感器的深硅槽及其形成方法，硅外延层、位于该硅外延层上的深沟槽；该深沟槽由侧壁竖直的下半部分和侧壁倾斜的上半部分构成；其中下半部分填充有介质层；上半部分的侧壁设有与下半部分相同的介质层；上半部分剩余未填充介质层的部分填充有金属。本发明将深沟槽设计为填充有介质层的竖直部分和填充有介质层、金属垫层以及金属层的侧壁倾斜部分，通过该两个部分结构的不同，以及不同结构中沉积形成结构不同的介质层，以及沉积形成的金属结构层的不同，将传统的两种深沟槽的优点集合在一起，同时实现对光子和电子的有效隔离，提高了背照式图像传感器的产品性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种用于背照式图像传感器的深硅槽及其形成方法。

背景技术

目前现有的用于背照式图像传感器的深硅槽工艺有两种类型：填充金属的深硅槽和填充氧化硅介质层的深硅槽。这两种深沟槽各有优缺点：如图1a所示，金属钨填充深沟槽内部，能够对光子有很好的隔离作用，但是对电子隔离的能力较弱；如图1b所示，深沟槽内部填充介质层氧化硅，能够对电子有很好的隔离作用，但是对光子的隔离作用较弱。图1a和图1b中的e表示为电子，p表示为光子。采用这种深沟槽结构的背照式图像传感器，其产品性能有待提高。

因此，需要提出一种能够对光子和电子同时起隔离作用的深沟槽及其形成方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于背照式图像传感器的深硅槽及其形成方法，用于解决现有技术中的深沟槽不能同时对光子和电子起隔离作用的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于背照式图像传感器的深硅槽，至少包括：硅外延层；位于所述硅外延层上的深沟槽；所述深沟槽由侧壁竖直的下半部分和侧壁倾斜的上半部分构成；所述下半部分填充有介质层；所述上半部分的侧壁设有与所述下半部分相同的介质层；所述上半部分剩余未填充介质层的部分填充有金属。

优选地，所述介质层为氧化硅。

优选地，所述深沟槽的下半部分其纵截面形状为条形。

优选地，所述深沟槽的上半部分其纵截面形状为等腰倒梯形，该等腰倒梯形的底部宽度等于所述条形的下半部分深沟槽的宽度。

优选地，所述上半部分侧壁的介质层厚度等于所述条形的下半部分深沟槽宽度的一半。

优选地，所述深沟槽的上半部分填充的金属其纵截面形状为倒等腰三角形。

优选地，所述深沟槽上半部分填充的金属包含有金属垫层和金属层。

优选地，所述硅外延层的上表面设有所述介质层，该介质层的厚度等于所述深沟槽的所述上半部分的侧壁介质层的厚度。

优选地，所述深沟槽中上半部分填充的金属，其上表面与所述硅外延层上表面的所述介质层相齐平。

本发明还提供一种用于背照式图像传感器的深硅槽的形成方法，该方法包括以下步骤：步骤一、提供硅外延层，在所述硅外延层上经过光刻和刻蚀形成深沟槽；该深沟槽的下半部分纵截面形状为条形，上半部分纵截面形状为等腰倒梯形，所述等腰倒梯形的底部宽度等于纵截面为条形的所述上半部分深沟槽的宽度；步骤二、在所述深沟槽下半部分、上半部分侧壁以及硅外延层表面沉积介质层，直至所述深沟槽下半部分被填满为止；步骤三、在所述上半部分的剩余未被填充部分沉积金属垫层和金属层；步骤四、研磨去除所述硅外延层表面的金属垫层和金属层至所述金属垫层和金属层与该硅外延层表面的介质层相齐平为止。

优选地，步骤一中所述的刻蚀是通过干法刻蚀形成所述深沟槽。

优选地，步骤二中的在所述深沟槽下半部分、上半部分侧壁以及硅外延层表面沉积介质层的方法为原子层沉积法。

优选地，步骤三中的所述金属垫层和金属层为钨。