[发明专利]一种半导体器件阱隔离形成方法及图像传感器

说明书

本发明提供一种半导体器件隔离阱形成方法，具体可通过在半导体衬底中形成深沟槽介质隔离结构、在器件层中形成浅层隔离结构的方式，或通过在半导体衬底中形成侧向PN结结构、在器件层中形成浅层隔离结构的方式，或通过在半导体衬底中形成深沟槽介质隔离结构、上面形成顶部外延隔离结构的方式，形成半导体器件中的阱隔离结构，并可以此形成图像传感器。本发明简化了工艺流程，底部阱隔离阻抗大，耐压高，提高了器件隔离效果，有效减少不同阱之间的信号影响，提高了器件的品质。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体器件阱隔离形成方法及图像传感器。

背景技术

在半导体器件中，通常会布置形成不同的器件区域，不同的器件区域之间往往通过隔离阱进行隔离。在现有的技术方案中，浅沟槽隔离是比较常用的方式，但是，浅沟槽隔离无法实现深层半导体衬底的需求，因此产生了采用离子注入，或者离子注入与浅沟槽隔离相结合的方式来形成隔离区。

但是，为了实现深度较深的隔离难度仍然很大，一般需要多次离子注入，离子注入对半导体衬底的破坏会影响暗电流和白像素，离子注入的P型半导体与衬底中的N型半导体在临界面的突变，使得该处的电场强度较高；此外，多次离子注入使得在深度上浓度分布很不均匀，不光滑的浓度变化产生的电子势垒会使得电子在此处聚集，很难完整地提取。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件隔离阱形成方法，工艺简单，实现容易。

具体地，本发明中提供一种半导体器件隔离阱形成方法，包括以下步骤：

在半导体衬底上刻蚀形成第一深沟槽；

通过填充介质，在所述第一深沟槽中形成深沟槽介质隔离结构；

在所述第一深沟槽和所述半导体衬底上方外延形成器件层；

在所述器件层中通过离子注入，和/或浅沟槽刻蚀和介质填充，在对应所述深沟槽介质隔离结构的区域形成浅层隔离结构；

所述深沟槽介质隔离结构和所述浅层隔离结构共同构成器件阱隔离结构。

进一步地，所述通过填充介质，在所述第一深沟槽中形成深沟槽介质隔离结构包括：

在所述第一深沟槽内通过外延工艺形成第一外延层；

通过热氧化在所述第一外延层表面形成第一氧化物层；

在所述第一氧化物层中填充多晶半导体，形成所述深沟槽介质隔离结构。

进一步地，所述在所述第一深沟槽内通过外延工艺形成第一外延层包括：

在所述第一深沟槽表面外延生长形成本征半导体层；

在所述本征半导体层表面外延与所述半导体衬底性质相反的半导体，形成所述第一外延层。

进一步地，所述在所述第一深沟槽和所述半导体衬底上方外延形成器件层之前，还包括：

在所述第一深沟槽和所述半导体衬底上沉积氧化物，形成第二氧化物层；

对所述半导体器件表面进行减薄和平整化处理。

进一步地，所述对所述半导体器件表面进行减薄和平整化处理包括：

对所述半导体器件表面进行无选择性的化学机械研磨；

对所述第二氧化物层进行湿法刻蚀，使所述第一深沟槽中的所述第二氧化物层表面低于所述第一深沟槽的开口；

以所述第二氧化物层为停止层，对所述半导体衬底进行化学机械研磨。

进一步地，所述在所述第一深沟槽和所述半导体衬底上方外延形成器件层包括：

在所述第二氧化物层表面进行选择性的外延，形成所述器件层；

对所述器件层表面进行平整化处理。

进一步地，对所述半导体器件的背面进行减薄，直至露出所述填充介质，以实现背部的完全隔离。