[发明专利]一种半导体器件及其制造方法和电子装置

说明书

本发明提供一种半导体器件及其制造方法和电子装置，涉及半导体技术领域。该方法包括：提供半导体衬底，在半导体衬底中形成有多个光电二极管，在半导体衬底的正面形成有介电层和图案化的硬掩膜层；依次刻蚀介电层和部分半导体衬底，以在光电二极管之间形成多个通孔开口；在通孔开口中填充金属层以形成多个通孔；对半导体衬底的背面进行减薄处理停止于通孔中；从半导体衬底的背面开始刻蚀半导体衬底，停止于介电层上，以形成多个位于光电二极管和通孔之间的隔离沟槽，其中每个隔离沟槽的俯视形状为环形，每一隔离沟槽包围一光电二极管。本发明的制造方法减少了氧化硅的使用量，降低了制造工艺的成本，提高了器件的可靠性和性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法和电子装置。

背景技术

光电二极管(photonics diode)是将光信号变成电信号的半导体器件，其在诸如光敏电阻、CMOS图像传感器、感光耦合元件以及光电倍增管等设备中有着广泛应用。它们能够根据所受光的照度来输出相应的模拟电信号(例如测量仪器)或者在数字电路的不同状态间切换(例如控制开关、数字信号处理)。

在一些半导体器件例如CMOS图像传感器中，通常包括内部设置有多个光电二极管的半导体衬底，而相邻光电二极管之间通过设置于半导体衬底中的隔离环以使彼此之间绝缘，其中，该隔离环中填充有氧化硅，且氧化硅中形成有空气隙，且在每个隔离环的外侧还设置有通孔(TSV)。

然而，在常规工艺中，隔离环和通孔102的制作过程正遭遇各种不利问题的挑战，例如，隔离环中填充的氧化物高于半导体衬底的表面，再者在隔离环的底部填充的氧化物层太薄，在之后进行半导体衬底的背部进行化学机械研磨(CMP)时，很容易研磨到隔离环的底部而暴露出空气隙，进而使得隔离环的绝缘作用失去效果，降低器件的性能。

因此，鉴于上述问题的存在，有必要提出一种新的半导体器件及其制造方法。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在的问题，本发明一方面提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成有多个光电二极管，在所述半导体衬底的正面形成有介电层，以及在所述介电层上形成有图案化的硬掩膜层；

以所述图案化的硬掩膜层为掩膜，依次刻蚀所述介电层和部分所述半导体衬底，以在所述光电二极管之间形成多个通孔开口；

在所述通孔开口中填充金属层，以形成多个通孔；

对所述半导体衬底的背面进行减薄处理，停止于所述通孔中；

从所述半导体衬底的背面开始刻蚀所述半导体衬底，停止于所述介电层上，以形成多个位于所述光电二极管和所述通孔之间的隔离沟槽，其中，每个所述隔离沟槽的俯视形状为环形，每一所述隔离沟槽包围一所述光电二极管，使相邻的光电二极管相隔离。

进一步，在形成所述隔离沟槽之后，还包括以下步骤：在所述半导体衬底的背面形成干膜，所述干膜密封所述隔离沟槽。

进一步，形成所述通孔的步骤包括：

在所述通孔开口的底部和侧壁上以及所述介电层的表面上依次沉积绝缘层、阻挡层和种晶层；

在所述通孔开口中填充满所述金属层并溢出；

对所述金属层、所述阻挡层和所述绝缘层进行化学机械研磨，停止于所述硬掩膜层的表面上。

进一步，在形成所述通孔之后，还包括以下步骤：在所述半导体衬底的正面形成覆盖层，以覆盖暴露的所述通孔的顶面。