[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

一种图像传感器及其形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底；对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成隔离沟槽；形成介质薄膜，所述介质薄膜覆盖所述隔离沟槽的内壁；形成金属阻挡层，所述金属阻挡层覆盖所述介质薄膜；形成拉应力层，所述拉应力层填充所述金属阻挡层包围的沟槽空间的至少一部分。本发明方案可以降低深槽隔离中的填充材料对半导体衬底产生的压应力。

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

图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以CMOS图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件为例，在制造工艺中，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 TrenchIsolation，DTI)。

具体地，深槽隔离可以潜在地抑制高光溢出(blooming)，并且对于后照式(Back-side Illumination，简称BSI)CIS，采用金属材料填充隔离沟槽，形成深槽隔离，可以抑制光学串扰。其中，所述后照式CIS也可以称为背照式CIS。

在现有技术中，深槽隔离通常采用氮化钛(TiN)膜作为填充材料，或者采用氮化钛和钨(W)的叠层结构作为填充材料。然而，氮化钛和钨均会对半导体衬底产生较高的机械应力，例如为压应力(Compressive Stress)，可能导致隔离沟槽内的介质层薄膜与半导体衬底之间的界面陷阱密度的增加，影响半导体器件的性能。

亟需一种图像传感器及其形成方法，可以降低深槽隔离中的填充材料对半导体衬底产生的压应力。

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，可以降低深槽隔离中的填充材料对半导体衬底产生的压应力。

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；对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成隔离沟槽；形成介质薄膜，所述介质薄膜覆盖所述隔离沟槽的内壁；形成金属阻挡层，所述金属阻挡层覆盖所述介质薄膜；形成拉应力层，所述拉应力层填充所述金属阻挡层包围的沟槽空间的至少一部分。

可选的，所述拉应力层填充所述金属阻挡层包围的沟槽空间的全部。

可选的，所述图像传感器的形成方法还包括：刻蚀去除所述隔离沟槽内的拉应力层和金属阻挡层的一部分；形成第一介质层，所述第一介质层填充所述隔离沟槽并覆盖所述拉应力层和金属阻挡层。

可选的，所述拉应力层的材料为导电材料，所述方法还包括：形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述半导体衬底和第一介质层表面；对所述第二介质层和第一介质层进行刻蚀，以形成接触孔，所述接触孔的底部暴露出所述拉应力层；在所述接触孔中填充插塞。

可选的，所述形成拉应力层包括：在所述金属阻挡层包围的沟槽空间内填充金属层；刻蚀去除所述金属层和金属阻挡层的一部分，刻蚀后的金属层表面具有凹陷；形成拉应力层，所述拉应力层填充所述凹陷并覆盖所述凹陷以外的金属层表面。

可选的，所述的图像传感器的形成方法还包括：刻蚀去除所述隔离沟槽内的拉应力层的一部分；形成第三介质层，所述第三介质层填充所述隔离沟槽并覆盖所述拉应力层。

可选的，所述拉应力层的材料为导电材料，所述方法还包括：形成第四介质层，所述第四介质层覆盖所述半导体衬底和第三介质层表面；对所述第四介质层和第三介质层进行刻蚀，以形成接触孔，所述接触孔的底部暴露出所述拉应力层；在所述接触孔中填充插塞。

可选的，所述拉应力层的材料为硼掺杂的锗化硅。

可选的，所述金属阻挡层的材料为氮化钛或氮化钽。