[发明专利]用于钝化全正面深沟槽隔离结构的方法

说明书

本申请案涉及一种用于钝化全正面深沟槽隔离结构的方法。所述方法包含提供从半导体衬底的第一面朝向第二面延伸的沟槽。所述沟槽具有在所述第一面上的开口以及底部及侧面。在所述沟槽的所述底部和所述侧面上沉积掺杂B氧化物的保形层，且所述掺杂B氧化物的保形层的厚度小于所述沟槽宽度的一半从而在所述沟槽中留下纵深凹陷。在所述沟槽中的所述掺杂B氧化物的保形层上沉积第二材料，从而将所述沟槽中的所述凹陷填充到所述第一面。对掺杂B氧化物的所述保形层进行退火，从而将硼从所述掺杂B氧化物的保形层推动到所述半导体衬底，从而形成掺杂B区域作为与具有负的固定电荷的所述掺杂B氧化物的保形层并列的钝化层。

技术领域

本公开大体涉及图像传感器，且特定来说，但非排他性地涉及图像传感器中的隔离结构。

背景技术

CMOS图像传感器(CIS)已经变得无处不在。其广泛应用于数字静态相机、蜂窝式电话、监控摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。典型的图像传感器响应于从外部场景反射的图像光入射到图像传感器上而光操作。图像传感器包含具有光敏元件(例如，光电二极管)的像素阵列，所述光敏元件吸收入射图像光的部分并在吸收图像光后产生图像电荷。像素中的每一者的图像电荷可经测量为每一光敏元件的输出电压，所述输出电压随入射图像光而变。换句话说，产生的图像电荷量与图像光的强度成比例，其用于产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。

用于制造图像传感器的技术继续飞速发展。高分辨率和低功耗的要求促使这些装置进一步小型化且集成化。随着对图像传感器需求不断提高，图像传感器中的像素单元的带有隔离的组装装密度以及低噪声性能越来越具有挑战性。

发明内容

在一个方面中，本申请案涉及一种用于形成CMOS图像传感器的深沟槽隔离结构的方法，所述方法包括：提供具有沟槽的半导体衬底，其中所述沟槽从所述半导体衬底的第一面朝向所述半导体衬底的第二面延伸，其中所述沟槽在所述第一面上具有开口且所述沟槽的底部及侧面由所述半导体衬底形成；至少在所述沟槽的所述底部和所述侧面沉积掺杂硼(B)氧化物的保形层，其中所述掺杂B氧化物的保形层的厚度小于所述沟槽宽度的一半以在所述沟槽中留下纵深凹陷；至少在所述沟槽中的所述掺杂B氧化物的保形层上沉积第二材料，其中所述第二材料将所述沟槽中的所述凹陷填充到至少所述第一面；及对所述掺杂B氧化物的保形层进行退火以将硼从所述掺杂B氧化物的保形层推动到所述半导体衬底，其形成掺杂B区域作为与所述掺杂B氧化物的保形层并列的钝化层，且所述掺杂B氧化物的保形层具有负的固定电荷。

在另一方面中，本申请案涉及一种用于CMOS图像传感器的半导体结构，其包括：半导体衬底，其具有第一面及第二面；及深沟槽隔离结构，其从所述半导体衬底的所述第一面朝向所述第二面延伸，其中所述深沟槽隔离结构包含：沟槽，其具有由所述半导体衬底形成的底部及侧面；掺杂硼(B)氧化物层，其在所述沟槽的所述底部及侧面上；及第二材料，其将所述沟槽至少填充到所述半导体衬底的所述第一面，其中在所述沟槽的所述底部及侧面上的所述半导体衬底的区域中存在作为钝化层的硼，其中所述掺杂B氧化物层具有形成围绕所述沟槽的孔积累层的负的固定电荷，且其中所述第二材料与所述掺杂B氧化物层并列且在所述沟槽的中心纵深延伸。

附图说明

参考附图描述本发明的非限制性及非穷举性实施例，其中除非另外指定，否则贯穿各个视图的类似的元件符号指代类似的部分。

图1到7是根据本发明的教示展示用于钝化CMOS图像传感器的全正面深沟槽隔离(DTI)结构的过程的实例的半导体结构的横截面说明。

图8是根据本发明的教示的经布置在半导体材料层中的像素阵列中的具有经钝化全正面深沟槽隔离结构的像素单元的一个实例的平面图。

图9A是根据本发明的教示的经布置在半导体材料层中的像素阵列中的具有经钝化全正面深沟槽隔离结构的像素单元的一个实例的平面图。

图9B到9C是根据本发明的教示展示CMOS图像传感器的实例像素结构的半导体结构的横截面说明。