一种半导体外延的实现方法及半导体器件与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种半导体外延的实现方法及半导体器件。

背景技术：

1、图像传感器通过像素区域感光单元感知外界的光学信号，因而对像素矩阵周边的光信号非常敏感，此外，周边大功率器件工作中散发的热量也会产生红外辐射，这些噪声信号都容易使像素区域边缘感光，引起图像异常。

2、为了防止这种情况，现有的方案中，通常会在像素矩阵的外围周边布置金属遮蔽层，以屏蔽外围的电磁波信号干扰。但是，金属层的材料通常与半导体衬底的应变系数差异较大，容易产生应力。如果应力过大，很容易导致晶圆弯曲和器件异常，使得后续的工艺窗口和图像传感器的整体性能都发生异常。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种图像传感器形成方法，包括：

2、在栅极形成之前，通过刻蚀和外延工艺，在所述图像传感器的像素区域周围形成至少一层第一隔离层，通过在所述第一隔离层中填充介质并设置所述第一隔离层的形状，使光线从外部射向所述像素区域时在所述第一隔离层界面发生反射，减少光学透射，实现光学隔离。

3、进一步地，所述第一隔离层为折线波浪形。

4、进一步地，所述图像传感器的像素区域周围至少包括两层所述第一隔离层，各所述第一隔离层根据预设的偏移长度相错排布。

5、进一步地，所述第一隔离层与所述像素区域中各像素单元之间的第二隔离层同时形成。

6、进一步地，所述在所述第一隔离层中填充的介质的折射率小于所述半导体衬底的材料。

7、进一步地，所述填充的介质包括氧化物。

8、进一步地，在形成所述第一隔离层时，在所述第一隔离层中形成中空间隙。

9、进一步地，所述形成至少两层第一隔离层包括：

10、根据预设的光刻图形，刻蚀半导体衬底，形成第一沟槽；

11、通过外延工艺在所述第一沟槽表面形成第一外延层；

12、在所述第一外延层表面形成第一介质层；

13、通过外延工艺在所述第一介质层上方形成第二外延层，控制外延工艺的速率和生长方向，使所述第一沟槽快速封闭，在所述第一沟槽中形成中空间隙。

14、进一步地，所述第一外延层至少包括与所述半导体衬底掺杂类型相反的子外延层。

15、进一步地，所述第一外延层包括第一子外延层和第二子外延层，所述通过外延工艺在所述第一沟槽表面形成第一外延层包括：

16、通过外延工艺，在所述第一沟槽表面生长本征半导体，形成所述第一子外延层；

17、通过外延工艺，在所述第一子外延层表面生长与所述半导体衬底掺杂类型相反的半导体材料，形成所述第二子外延层。

18、进一步地，所述在所述第一外延层表面形成第一介质层包括：

19、在所述第一外延层表面形成第一子介质层；

20、在所述第一子介质层表面形成第二子介质层；

21、在所述第二子介质层上形成第二介质层，封闭所述第一沟槽，并在所述第一沟槽中留有第二中空间隙；

22、去除所述第二介质层以及所述第一子介质层和所述第二子介质层的上部，暴露所述第一外延层，所述第一子介质层和所述第二子介质层剩余的部分组成所述第一介质层。

23、进一步地，所述去除所述第二介质层以及所述第一子介质层和所述第二子介质层的上部包括：

24、对所述第二介质层表面进行平整化处理；

25、通过化学气相腐蚀刻蚀所述第二介质层，但不打开所述第一沟槽；

26、通过湿法刻蚀去除所述第二子介质层的上部；

27、通过化学气相腐蚀去除所述第二介质层和所述第一子介质层的上部。

28、进一步地，所述第一隔离层接地。

29、本发明还提供了一种图像传感器，采用如前述的图像传感器形成方法形成。

30、本发明提出了一种新的图像传感器形成方法，通过调整设置在像素区域周围隔离层的形状，使周围器件向像素区域入射的干扰信号发生全发射，从而减少外围光信号和热信号对像素区域感光的影响，实现光学与热学隔离，提高图像传感器的性能。同时，还可以避免金属材料带来的应力影响。 

技术特征：

1.一种图像传感器形成方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述第一隔离层为折线波浪形。

3.如权利要求1所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述图像传感器的像素区域周围至少包括两层所述第一隔离层，各所述第一隔离层根据预设的偏移长度相错排布。

4.如权利要求1所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述第一隔离层与所述像素区域中各像素单元之间的第二隔离层同时形成。

5.如权利要求1所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述在所述第一隔离层中填充的介质的折射率小于所述半导体衬底的材料。

6.如权利要求5所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述填充的介质包括氧化物。

7.如权利要求1所述的图像传感器形成方法，其特征在于，在形成所述第一隔离层时，在所述第一隔离层中形成中空间隙。

8.如权利要求1所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述形成至少两层第一隔离层包括：

9.如权利要求8所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述第一外延层至少包括与所述半导体衬底掺杂类型相反的子外延层。

10.如权利要求9所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述第一外延层包括第一子外延层和第二子外延层，所述通过外延工艺在所述第一沟槽表面形成第一外延层包括：

11.如权利要求8所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述在所述第一外延层表面形成第一介质层包括：

12.如权利要求11所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述去除所述第二介质层以及所述第一子介质层和所述第二子介质层的上部包括：

13.如权利要求1所述的图像传感器形成方法，其特征在于，所述第一隔离层接地。

14.一种图像传感器，其特征在于，采用如权利要求1~13所述的图像传感器形成方法形成。

技术总结
本发明提供一种图像传感器形成方法，包括：在栅极形成之前，通过刻蚀和外延工艺，在所述图像传感器的像素区域周围形成至少一层第一隔离层，通过在所述第一隔离层中填充介质并设置所述第一隔离层的形状，使光线从外部射向所述像素区域时在所述第一隔离层界面发生反射，减少光学透射，实现光学隔离。本发明通过设置像素区域周围隔离结构的形状，降低外围光信号和热信号对像素区域感光的影响，提高图像传感器的性能，同时还可以避免金属材料带来的应力影响。

技术研发人员：杨瑞坤
受保护的技术使用者：格科微电子（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17