[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本公开一种半导体装置及其制造方法。半导体装置包括：衬底，包括沟槽以及由所述沟槽分隔开的透射区；缓冲层，形成在所述衬底之上并且覆盖所述沟槽的表面和所述透射区；以及辐射调节层，形成在所述缓冲层之上，所述辐射调节层包括在处于所述沟槽中的所述缓冲层之上的第一部分以及在处于所述透射区之上的所述缓冲层之上的第二部分，所述第一部分由辐射反射材料或者辐射吸收材料形成，所述第二部分由辐射透射材料形成。

技术领域

本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及半导体装置及其制造方法。

背景技术

图像传感器可用于对辐射(例如，光辐射，包括但不限于可见光、红外线、紫外线等)进行感测，从而生成对应的电信号(图像)。它被广泛地应用在数码相机、安保设施、和其他成像设备中。图像传感器按照其接收辐射的方式可以分为背照式(BSI)图像传感器和前照式(FSI)图像传感器。

背照式(BSI)图像传感器能够从其背面接收辐射。不同于前照式(FSI)图像传感器，在背照式(BSI)图像传感器中，辐射从衬底的背面入射进入，而布线等可能影响辐射接收的部件基本位于衬底的正面。

对于BSI图像传感器，暗电流是重要的指标，降低暗电流有助于直接提升拍照成像的品质和降低噪点。暗电流主要通过硅表面的各种缺陷、陷阱、电荷和悬挂键从感测元件中泄露。为防止暗电流的发生，在硅的各个表面使用离子注入来形成表面辐射，从而阻止电子跨过硅表面形成暗电流，但该方式会降低图像传感器的满阱电子容量(Full WellCapacity)。

另一方面，确保将各个感测元件之间的串扰最小化，对于图像传感器也是重要的。

因此，需要提出一种新的技术来解决上述现有技术中的一个或多个问题。

发明内容

本公开的一些实施例的目的之一是提供一种改进的半导体装置及其制造方法。根据本公开实施例的半导体装置可以提供可调节的表面辐射，从而大大抑制暗电流。根据本公开的一个实施例的半导体装置还可以减少感测单元(例如像素或者像素所包含的感光元件(如光电二极管))之间串扰，提高量子效率(QE)。

根据本公开一个方面，提供了一种半导体装置，包括：衬底，包括沟槽以及由所述沟槽分隔开的透射区；缓冲层，形成在所述衬底之上并且覆盖所述沟槽的表面和所述透射区；以及辐射调节层，形成在所述缓冲层之上，所述辐射调节层包括在处于所述沟槽中的所述缓冲层之上的第一部分以及在处于所述透射区之上的所述缓冲层之上的第二部分，所述第一部分由辐射反射材料或者辐射吸收材料形成，所述第二部分由辐射透射材料形成。

在一个实施例中，所述第一部分由金属相的高介电常数材料形成，并且所述第二部分由介质相的高介电常数材料形成。

在一个实施例中，所述介质相的高介电常数材料与所述金属相的高介电常数材料构成元素相同，但构成元素的化学配比不同。

在一个实施例中，所述衬底包括用于感测辐射的辐射感测单元，所述透射区与所述辐射感测单元对应。

在一个实施例中，在俯视图中，所述透射区与所述辐射感测单元至少部分重叠。

在一个实施例中，所述半导体装置是背照式图像传感器。在一个实施例中，其中所述辐射感测单元被形成为临近所述衬底的正面，所述沟槽和所述透射区位于所述衬底的背面，所述缓冲层形成在所述衬底的背面上。

在一个实施例中，所述半导体装置还包括：上部覆盖层，所述上部覆盖层至少包括抗反射材料层，所述上部覆盖层至少在所述辐射调节层之上。

在一个实施例中，所述沟槽的深宽比为5∶1或更大。