背照式图像传感器的制备方法及背照式图像传感器与流程

本申请涉及集成电路，特别是涉及一种背照式图像传感器的制备方法及背照式图像传感器。

背景技术：

1、背照式(backsideillumination，bsi)图像传感器是图像传感器的一种类型，在低光照条件下，bsi图像传感器相较于前照式图像传感器具有更好的性能。

2、然而，现有的bsi图像传感器的制备方法制造的bsi图像传感器的感光性能并不能满足实际需求，因此，如何提高bsi图像传感器的感光性能成为当前急需解决的技术问题之一。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术中的bsi图像传感器的感光性能不足的问题提供一种背照式图像传感器的制备方法及背照式图像传感器。

2、第一方面，本申请提供了一种背照式图像传感器的制备方法，包括：

3、提供基底，所述基底包括衬底、位于所述衬底的第一表面上的多个间隔排列的第一隔离结构，以及多个位于所述衬底内与所述第一隔离结构对应设置的第二隔离结构；

4、基于所述第一隔离结构刻蚀所述衬底，于各所述第一隔离结构之间的衬底内形成多个沟槽；

5、至少于所述沟槽的内侧壁及底面形成隔离层；

6、于所述隔离层上形成感光叠层；其中，所述隔离层包围所述感光叠层与所述衬底接触的表面，且所述感光叠层的顶面所在的平面位于所述衬底的第一表面所在的平面与所述第一隔离结构的顶面所在的平面之间。

7、在其中一个实施例中，所述至少于所述沟槽的内侧壁及底面形成隔离层，包括：

8、采用选择性外延沉积工艺于所述沟槽的内侧壁及底面形成所述隔离层。

9、在其中一个实施例中，所述感光叠层包括第一感光层、第二感光层和第三感光层；所述于所述隔离层上形成感光叠层，包括：

10、于所述隔离层上形成所述第一感光层；所述第一感光层填充所述沟槽的剩余空间，且所述第一感光层的顶面与所述衬底的第一表面齐平；

11、于所述第一感光层和所述隔离层上形成所述第二感光层；

12、于所述第二感光层上形成所述第三感光层；其中，所述第三感光层的顶面所在的平面位于所述衬底的第一表面所在的平面与所述第一隔离结构的顶面所在的平面之间；所述第一感光层、所述第二感光层和所述第三感光层的材料不同，分别包括第va族元素的一种。

13、在其中一个实施例中，所述沟槽的纵截面的形状为长方形；所述基于所述第一隔离结构刻蚀所述衬底，于各所述第一隔离结构之间的衬底内形成多个沟槽，包括：

14、基于所述第一隔离结构，采用四氟化碳于第一预设时间内刻蚀所述衬底；

15、采用三氟甲烷于第二预设时间内刻蚀经所述四氟化碳刻蚀后的衬底，以形成所述多个沟槽。

16、第二方面，本申请提供了一种背照式图像传感器，包括：

17、基底，所述基底包括衬底、位于所述衬底的第一表面上的多个间隔排列的第一隔离结构，以及多个位于所述衬底内与所述第一隔离结构对应设置的第二隔离结构；

18、多个沟槽，位于各所述第一隔离结构之间的衬底内；

19、隔离层，至少覆盖所述沟槽的内侧壁及底面；

20、感光叠层，位于所述隔离层上；其中，所述隔离层包围所述感光叠层与所述衬底接触的表面，且所述感光叠层的顶面所在的平面位于所述衬底的第一表面所在的平面与所述第一隔离结构的顶面所在的平面之间。

21、在其中一个实施例中，所述背照式图像传感器包括如下特征中至少一个；

22、所述第一隔离结构的纵截面的形状为正梯形；

23、所述沟槽的深度包括2微米-2.5微米；

24、所述隔离层的材料包括第ⅲa族元素的一种；

25、所述隔离层的厚度包括5纳米-10纳米。

26、在其中一个实施例中，所述感光叠层包括：

27、第一感光层，位于所述隔离层上；所述第一感光层填充所述沟槽的剩余空间，且所述第一感光层的顶面与所述衬底的第一表面齐平；

28、第二感光层，位于所述第一感光层和所述隔离层上；

29、第三感光层，位于所述第二感光层上；其中，所述第三感光层的顶面所在的平面位于所述衬底的第一表面所在的平面与所述第一隔离结构的顶面所在的平面之间；所述第一感光层、所述第二感光层和所述第三感光层的材料不同，分别包括第va族元素的一种。

30、在其中一个实施例中，所述背照式图像传感器包括如下特征中至少一个；

31、所述第二感光层的厚度包括60纳米-80纳米；

32、所述第三感光层的厚度包括30纳米-40纳米。

33、在其中一个实施例中，所述第一隔离结构包括沿垂直于所述第一表面方向依次层叠的第一隔离层、第二隔离层和第三隔离层。

34、在其中一个实施例中，所述背照式图像传感器包括如下特征中至少一个；

35、所述第一隔离层的材料包括五氧化二钽；

36、所述第二隔离层的材料包括铝；

37、所述第三隔离层的材料包括氮化钛；

38、所述第一隔离层的厚度为30纳米-50纳米；

39、所述第二隔离层的厚度为150纳米-200纳米；

40、所述第三隔离层的厚度为30纳米-50纳米。

41、本申请的背照式图像传感器的制备方法及背照式图像传感器具有如下意想不到的效果：

42、本申请的背照式图像传感器的制备方法及背照式图像传感器，包括：提供基底，基底包括衬底、位于衬底的第一表面上的多个间隔排列的第一隔离结构，以及多个位于衬底内与第一隔离结构对应设置的第二隔离结构；基于第一隔离结构刻蚀衬底，于各第一隔离结构之间的衬底内形成多个沟槽；至少于沟槽的内侧壁及底面形成隔离层；于隔离层上形成感光叠层；其中，隔离层包围感光叠层与衬底接触的表面，且感光叠层的顶面所在的平面位于衬底的第一表面所在的平面与第一隔离结构的顶面所在的平面之间。相较于采用离子注入的方式形成感光叠层，本申请通过提供基底，然后基于基底中的第一隔离结构刻蚀衬底，于衬底内形成多个沟槽，然后于沟槽内形成隔离层和感光叠层，避免离子注入对衬底造成的损伤，且通过使隔离层包围感光叠层与衬底接触的表面，避免各感光区域之间的电子相互串扰，从而可提高bsi图像传感器的显示质量，此外，感光叠层不但填充沟槽的剩余空间，感光叠层的顶面所在的平面还位于衬底的第一表面所在的平面与第一隔离结构的顶面所在的平面之间，从而扩大了感光叠层形成的感光区域的空间，增加了感光区域的电子浓度，提高了bsi图像传感器的感光性能。

技术特征：

1.一种背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，所述至少于所述沟槽的内侧壁及底面形成隔离层，包括：

3.根据权利要求1所述的背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，所述感光叠层包括第一感光层、第二感光层和第三感光层；所述于所述隔离层上形成感光叠层，包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，所述沟槽的纵截面的形状为长方形；所述基于所述第一隔离结构刻蚀所述衬底，于各所述第一隔离结构之间的衬底内形成多个沟槽，包括：

5.一种背照式图像传感器，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述背照式图像传感器包括如下特征中至少一个；

7.根据权利要求5所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述感光叠层包括：

8.根据权利要求7所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述背照式图像传感器包括如下特征中至少一个；

9.根据权利要求5所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述第一隔离结构包括沿垂直于所述第一表面方向依次层叠的第一隔离层、第二隔离层和第三隔离层。

10.根据权利要求9所述的背照式图像传感器，其特征在于，所述背照式图像传感器包括如下特征中至少一个；

技术总结
本申请涉及一种背照式图像传感器的制备方法及背照式图像传感器，包括：提供基底，基底包括衬底、位于衬底的第一表面上的多个间隔排列的第一隔离结构，以及多个位于衬底内与第一隔离结构对应设置的第二隔离结构；基于第一隔离结构刻蚀衬底，于各第一隔离结构之间的衬底内形成多个沟槽；至少于沟槽的内侧壁及底面形成隔离层；于隔离层上形成感光叠层；其中，隔离层包围感光叠层与衬底接触的表面，且感光叠层的顶面所在的平面位于衬底的第一表面所在的平面与第一隔离结构的顶面所在的平面之间，从而扩大了感光叠层形成的感光区域的空间，增加了感光区域的电子浓度，提高了BSI图像传感器的感光性能。

技术研发人员：陈维邦
受保护的技术使用者：合肥晶合集成电路股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/26