[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术

在CMOS图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件的制造工艺中，为降低不同图像传感器件接收到的入射光的光学串扰，需要在半导体衬底的表面形成金属格栅(Metal Grid)以隔离入射光；为防止不同区域的光生载流子扩散到相邻区域，需要在半导体衬底的内部形成深槽隔离(Deep Trench Isolation，DTI)结构。

现有技术中，深槽隔离结构和金属格栅是分别进行图案化形成的。

具体地，在器件晶圆(Device Wafer)的晶面半导体衬底形成有源器件之后，在所述器件晶圆的晶背半导体衬底中形成深槽隔离结构。更具体地，图案化所述晶背半导体衬底以形成凹槽，然后在所述凹槽中填充绝缘材料(例如可以包括氧化硅或氮化硅)，然后平坦化所述晶背半导体衬底和所述绝缘材料。

进一步地，在晶背半导体衬底的表面依次形成衬底保护层、阻挡层、金属层等，图案化并刻蚀所述衬底保护层、阻挡层、金属层以形成所述金属格栅。

现有的形成深槽隔离结构和金属格栅的工艺复杂度和成本较高，工艺步骤较多。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以有效地减少工艺步骤，降低工艺复杂度和成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括以下步骤：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管有源层；在所述半导体衬底的表面形成牺牲层；刻蚀所述牺牲层以及所述半导体衬底，以形成深沟槽，所述深沟槽至少贯穿所述光电二极管有源层的一部分；形成深槽隔离层，所述深槽隔离层覆盖所述深沟槽的内壁；向所述深沟槽内填充金属，以形成金属格栅。

可选的，所述图像传感器的形成方法还包括：去除所述牺牲层；形成格栅保护层，所述格栅保护层覆盖所述金属格栅、所述深槽隔离层以及所述半导体衬底；在相邻的金属格栅之间设置滤镜。

可选的，所述去除所述牺牲层包括：平坦化所述牺牲层、所述深槽隔离层以及所述金属格栅；去除平坦化后的所述牺牲层。

可选的，所述形成深槽隔离层包括：采用原子层沉积工艺形成所述深槽隔离层。

可选的，在所述半导体衬底的表面形成牺牲层之前，所述图像传感器的形成方法还包括：形成衬底保护层；其中，所述牺牲层堆叠于所述衬底保护层。

可选的，所述牺牲层的材料包括多晶硅。

可选的，向所述深沟槽内填充金属之前，所述图像传感器的形成方法还包括：形成阻挡层，所述阻挡层覆盖所述深槽隔离层的表面。

可选的，所述阻挡层的材料包括氮化钛，其中，所述氮化钛是采用TiCl₄形成的。

可选的，向所述深沟槽内填充金属包括：采用化学气相沉积工艺，向所述深沟槽内填充钨。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管有源层；牺牲层，位于所述半导体衬底的表面；深沟槽，位于所述牺牲层和所述半导体衬底内，所述深沟槽至少贯穿所述光电二极管有源层的一部分；深槽隔离层，所述深槽隔离层覆盖所述深沟槽的内壁；金属格栅，所述金属格栅填充于所述深沟槽内。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

在本发明实施例中，提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有光电二极管有源层；在所述半导体衬底的表面形成牺牲层；刻蚀所述牺牲层以及所述半导体衬底，以形成深沟槽，所述深沟槽至少贯穿所述光电二极管有源层的一部分；形成深槽隔离层，所述深槽隔离层覆盖所述深沟槽的内壁；向所述深沟槽内填充金属，以形成金属格栅。采用上述方案，通过在半导体衬底的表面形成牺牲层，进而在所述牺牲层和半导体衬底内形成深沟槽，从而通过形成覆盖所述深沟槽的内壁的深槽隔离层，以及向所述深沟槽内填充金属，可以在形成深槽隔离层后无需再次图案化即可形成金属格栅，相比于现有技术中通过两次图案化工艺分别形成深槽隔离结构和金属格栅，采用本发明实施例的方案可以有效地减少工艺步骤，降低工艺复杂度和成本。进一步地，由于金属格栅的金属是向所述深沟槽内填充形成的，相比于现有技术中通过刻蚀形成，可以有效避免刻蚀过程中的金属倒塌或剥落的问题。更进一步地，现有技术中的深槽隔离结构内填充的是绝缘层，当深槽隔离结构受到损伤时可能会发生载流子扩散到相邻区域，而在本发明实施例中，由于深槽隔离层内填充有金属，当深槽隔离层受到损伤时，载流子会随金属的布线导出，降低扩散危害性。