[发明专利]一种半导体结构及其形成方法

说明书

本申请涉及半导体技术领域，具体地涉及一种半导体结构及其形成方法。所述半导体结构用于图像传感器，包括：半导体衬底；隔离结构，位于所述半导体衬底内，所述隔离结构包括金属层和绝缘层，所述绝缘层包覆所述金属层的底部以及侧壁；遮光层，位于所述隔离结构上，所述遮光层包括金属格栅和保护层，其中，所述金属层与所述金属格栅一体化连接，所述保护层包覆所述金属格栅的侧壁以及顶部。本申请提供的一种半导体结构及其形成方法，在常规隔离结构中加入金属层，所述金属层可以对半导体衬底中的电子和空穴浓度进行有效地控制，且所述金属层和金属格栅可以同时制作出来，简化了工艺。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体地涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

图像传感器包括前照式图像传感器和背照式图像传感器。其中，背照式图像传感器是将光电转换区置于金属布线层上方从而光线不需穿过金属布线层就可到达光电转换区进行感测光线的结构。背照式图像传感器相对于前照式图像传感器具有更大的光电转换效率，因此背照式图像传感器得到了更广泛的运用。

在背照式图像传感器中，通常使用沟槽隔离结构来隔离相邻的像素，以避免相邻像素之间的光线串扰。所述沟槽隔离结构中通常包括二氧化硅层以及高介电常数材料层，所述高介电常数材料层可以使半导体衬底中的电子被吸引到半导体衬底的表面，形成富空穴层。但是这种富空穴层的空穴浓度完全由半导体结构材料本身的性质来决定，电路应用中不能进行调整。

因此，有必要开发一种新的半导体结构，可以对半导体衬底中的电子和空穴浓度进行有效的控制。

发明内容

本申请提供一种半导体结构及其形成方法，可以对半导体衬底中的电子和空穴浓度进行有效的控制。

本申请的一个方面提供一种半导体结构，所述半导体结构用于图像传感器，包括：半导体衬底；隔离结构，位于所述半导体衬底内，所述隔离结构包括金属层和绝缘层，所述绝缘层包覆所述金属层的底部以及侧壁；遮光层，位于所述隔离结构上，所述遮光层包括金属格栅和保护层，其中，所述金属层与所述金属格栅一体化连接，所述保护层包覆所述金属格栅的侧壁以及顶部。

在本申请的一些实施例中，所述隔离结构还包括缓冲层和介质层，所述缓冲层位于所述半导体衬底表面，所述介质层位于所述缓冲层表面。

在本申请的一些实施例中，所述隔离结构填充所述半导体衬底内的沟槽，其中，所述缓冲层与所述沟槽表面直接接触。

在本申请的一些实施例中，所述沟槽的深宽比大于0小于等于20，所述沟槽的深度大于等于所述半导体衬底内有源器件的深度。

在本申请的一些实施例中，所述隔离结构还包括阻挡层，所述阻挡层位于所述金属层与所述绝缘层之间。

在本申请的一些实施例中，所述金属层的材料包括铝或铜或者钨。

本申请的另一个方面提供一种半导体结构的形成方法，所述半导体结构用于图像传感器，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有沟槽；在所述半导体衬底以及沟槽上依次形成绝缘层和金属材料层，所述金属材料层填充所述沟槽并高出所述半导体衬底表面；刻蚀所述金属材料层高出半导体衬底表面的部分，形成金属格栅，位于所述沟槽内的金属材料层形成隔离结构的金属层；在所述绝缘层以及金属格栅表面形成保护层。

在本申请的一些实施例中，所述方法还包括：依次在所述半导体衬底和沟槽表面形成缓冲层和介质层，其中，所述绝缘层位于所述介质层表面。

在本申请的一些实施例中，所述方法还包括：在所述绝缘层表面形成阻挡层。

在本申请的一些实施例中，形成所述金属材料层的工艺为原子层沉积工艺。