半导体结构及其制备方法、背照式图像传感器与流程

本申请涉及集成电路设计及制造，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法、背照式图像传感器。

背景技术：

1、互补金属氧化物半导体（complementary metal oxide semiconductor，简称cmos）图像传感器，是一种将光学图像转换成电信号的设备，其广泛应用于智能手机、监控安防、汽车电子及机器安防等领域。与电荷耦合元件（charge coupled device，简称ccd）图像传感器相比，cmos图像传感器具有低功耗、体积小等优点。例如，背照式入射（back sideillumination，bsi）cmos图像传感器能够通过改变光线入射的方向，提高光线利用率与暗光成像质量。

2、然而，传统的背照式图像传感器中，入射光线会直接照射至光电二极管附近的基底材料上，由于传统的背照式图像传感器的像素单元周围的绝缘效果不佳，在基底材料背面的光线可能漫射至邻近的像素单元，漫射光线与入射光线重新汇合，导致串扰不理想效应，降低输出图像的质量。

技术实现思路

1、基于此，本公开提供一种半导体结构及其制备方法、背照式图像传感器，至少能够加强功能层周围的绝缘效果，避免串扰不理想效应，从而提升输出图像的质量。

2、为了解决上述技术问题及其他问题，根据一些实施例，本公开的一方面提供一种半导体结构，半导体结构包括衬底、阻挡层、第二隔离结构、以及功能层；衬底具有沿其厚度方向相对的第一表面及第二表面，衬底内形成有沿第一方向间隔排布的第一隔离结构，第一隔离结构经由衬底的第一表面朝向衬底的第二表面延伸；第一方向与衬底的厚度方向垂直；阻挡层沿第一方向延伸，且覆盖第一隔离结构靠近衬底的第二表面的表面；第二隔离结构形成于衬底内，且沿第一方向间隔排布，第二隔离结构经由衬底的第二表面朝向衬底的第一表面至少延伸至阻挡层靠近衬底的第二表面的表面；功能层形成于衬底内，且位于沿第一方向相邻的第二隔离结构之间。

3、在上述实施例的半导体结构中，通过沿第一方向延伸，且覆盖衬底内的第一隔离结构靠近衬底的第二表面的表面的阻挡层、以及经由衬底的第二表面朝向衬底的第一表面至少延伸至阻挡层靠近衬底的第二表面的表面的第二隔离结构，从而在功能层与第一隔离结构之间、以及相邻的功能层之间，形成由第二隔离结构与阻挡层所构成的底部封闭的隔离结构，从而加强功能层周围的绝缘效果，避免光线漫射至邻近的像素单元产生漫射光线与入射光线重新汇合导致串扰等不理想效应，从而提升输出图像的质量。

4、在一些实施例中，阻挡层包括沿衬底的厚度方向依次层叠的第一阻挡层及第二阻挡层，第一阻挡层位于第二阻挡层与功能层之间；以及第二隔离结构至少延伸至第一阻挡层靠近衬底的第二表面的表面。

5、在一些实施例中，功能层沿衬底的厚度方向在衬底的第一表面的正投影，位于相邻的第一隔离结构之间。

6、在一些实施例中，半导体结构还包括介质层，介质层形成于衬底的第二表面，且覆盖第二隔离结构以及功能层靠近衬底的第二表面的表面。

7、在一些实施例中，功能层包括感光元件；半导体结构还包括感光电极，感光电极形成于介质层靠近衬底的第二表面的表面，且沿衬底的厚度方向的正投影位于第二隔离结构内。

8、在一些实施例中，第二隔离结构包括第一隔离层及第二隔离层；第一隔离层位于阻挡层靠近衬底的第二表面的表面，且沿衬底的厚度方向延伸；第二隔离层环绕第一隔离层的底部及侧壁。

9、根据一些实施例，本公开的另一方面提供一种背照式图像传感器，包括上述实施例中任一项的半导体结构。

10、在上述实施例的背照式图像传感器中，通过在功能层与第一隔离结构之间、以及相邻的功能层之间形成由第二隔离结构与阻挡层所构成的底部封闭的隔离结构，从而加强功能层周围的绝缘效果，避免光线漫射至邻近的像素单元产生漫射光线与入射光线重新汇合导致串扰等不理想效应，避免图像传感器中像素单元之间的干扰，并且，可以有效避免图像传感器中暗电流或白色像素的产生，从而提升输出图像的质量。

11、根据一些实施例，本公开的又一方面提供一种半导体结构的制备方法，包括以下步骤：提供衬底，衬底具有沿其衬底的厚度方向相对的衬底的第一表面及衬底的第二表面，衬底内形成有沿第一方向间隔排布的第一隔离结构；第一隔离结构经由衬底的第一表面朝向衬底的第二表面延伸；第一方向与衬底的厚度方向垂直；形成沿第一方向延伸的阻挡层，阻挡层覆盖第一隔离结构靠近衬底的第二表面的表面；于衬底内形成沿第一方向间隔排布的第二隔离结构，第二隔离结构经由衬底的第二表面朝向衬底的第一表面至少延伸至阻挡层靠近衬底的第二表面的表面；于衬底内形成功能层，功能层位于沿第一方向相邻的第二隔离结构之间。

12、在上述实施例的半导体结构的制备方法中，通过沿第一方向延伸，且覆盖衬底内的第一隔离结构靠近衬底的第二表面的表面的阻挡层、以及经由衬底的第二表面朝向衬底的第一表面至少延伸至阻挡层靠近衬底的第二表面的表面的第二隔离结构，从而在功能层与第一隔离结构之间、以及相邻的功能层之间形成由第二隔离结构与阻挡层所构成的底部封闭的隔离结构，从而加强功能层周围的绝缘效果，避免光线漫射至邻近的像素单元产生漫射光线与入射光线重新汇合导致等串扰不理想效应，从而提升输出图像的质量。

13、在一些实施例中，形成沿第一方向延伸的阻挡层包括：沿衬底的厚度方向依次形成层叠的第一阻挡层及第二阻挡层，第一阻挡层位于第二阻挡层与功能层之间；第二隔离结构至少延伸至第一阻挡层靠近衬底的第二表面的表面。

14、在一些实施例中，于内形成沿第一方向间隔排布的第二隔离结构包括：于衬底内形成沟槽，沟槽经由所述第二表面朝向所述第一表面至少延伸至阻挡层靠近衬底的第二表面的表面；形成覆盖沟槽的表面的第二隔离层；于沟槽内填充形成覆盖第二隔离层的第一隔离层。

技术特征：

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述阻挡层包括沿所述厚度方向依次层叠的第一阻挡层及第二阻挡层，所述第一阻挡层位于所述第二阻挡层与所述功能层之间；以及

3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述功能层沿所述厚度方向在所述第一表面的正投影，位于相邻的所述第一隔离结构之间。

4.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括介质层，所述介质层形成于所述第二表面，且覆盖所述第二隔离结构以及所述功能层靠近所述第二表面的表面。

5.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述功能层包括感光元件；

6.如权利要求2-5任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述第二隔离结构包括第一隔离层及第二隔离层；

7.一种背照式图像传感器，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的半导体结构。

8.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成沿所述第一方向延伸的阻挡层，包括：

10.如权利要求8所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述于所述衬底内形成沿所述第一方向间隔排布的第二隔离结构，包括：

技术总结
本公开涉及集成电路设计及制造技术领域，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法、背照式图像传感器，半导体结构包括衬底、阻挡层、第二隔离结构及功能层；衬底具有第一表面及第二表面，衬底内形成间隔排布的第一隔离结构，第一隔离结构经由衬底的第一表面朝向衬底的第二表面延伸；阻挡层沿第一方向延伸，且覆盖第一隔离结构靠近衬底的第二表面的表面；第二隔离结构形成于衬底内，且沿第一方向间隔排布，第二隔离结构经由衬底的第二表面朝向衬底的第一表面至少延伸至阻挡层靠近衬底的第二表面的表面；功能层形成于衬底内，且位于沿第一方向相邻的第二隔离结构之间。能够加强功能层周围的绝缘效果，避免串扰等不理想效应，从而提升输出图像的质量。

技术研发人员：陈维邦
受保护的技术使用者：合肥新晶集成电路有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13