本發(fā)明涉及自對準(zhǔn)背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件制造是用于形成集成電路的工藝，集成電路存在于日常的電氣和電子設(shè)備中。制造工藝是光刻和化學(xué)處理步驟的多步序列，在光刻和化學(xué)處理步驟期間，電子電路逐漸形成在由半導(dǎo)體材料組成的晶圓上。

電子電路可以通過漏電流或電荷至鄰近的器件中而干擾鄰近的電路。減輕這樣泄漏的一個技術(shù)是通過在鄰近的器件之間形成隔離結(jié)構(gòu)。通常地，在形成集成電路(諸如晶體管)之前形成隔離結(jié)構(gòu)。

一種隔離結(jié)構(gòu)是淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)。通常地，STI結(jié)構(gòu)通過在硅襯底中形成淺溝槽來形成。用二氧化硅填充溝槽。然后，使用化學(xué)機械平坦化工藝以去除過量的二氧化硅。然后，形成諸如晶體管的集成電路并且通過STI結(jié)構(gòu)減輕鄰近的電路之間的泄漏。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種像素傳感器器件，包括：

淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；

二極管區(qū)域，至少部分地鄰近所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；

阱區(qū)域，位于所述二極管區(qū)域內(nèi)并且鄰近所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；以及

背面隔離結(jié)構(gòu)，與所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)自對準(zhǔn)并且布置在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上方，所述背面隔離結(jié)構(gòu)鄰近所述二極管區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述背面隔離結(jié)構(gòu)包括背面填充材料。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述背面填充材料是導(dǎo)電的。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述背面填充材料是絕緣的。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，從包括鎢、鋁和氧化物的組選擇所述背面填充材料。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括多晶硅區(qū)，所述多晶硅區(qū)鄰近所述阱區(qū)域、位于所述背面隔離結(jié)構(gòu)下方和位于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述阱區(qū)域包括源極/漏極區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述二極管區(qū)域的背面與所述背面隔離結(jié)構(gòu)的底部共面。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括柵極，所述柵極鄰近所述阱區(qū)域的至少一部分設(shè)置并且位于所述阱區(qū)域的至少一部分下方。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括位于所述阱區(qū)域下方的層間介電層(ILD)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括位于所述阱區(qū)域下方的接觸蝕刻停止層。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于制造像素傳感器器件的方法，所述方法包括：

在襯底中形成深溝槽；

用填充材料填充所述深溝槽，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；

在所述襯底中形成二極管區(qū)域；

從所述器件的背面去除所述襯底的至少一部分；

暴露出所述深溝槽的背面；

從所述深溝槽去除所述填充材料的一部分；以及

用背面填充材料填充所述深溝槽的所述背面。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，填充所述深溝槽的所述背面包括用鎢填充所述背面以形成背面深溝槽隔離(BDTI)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括：在所述二極管區(qū)域內(nèi)形成阱區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括：在所述阱區(qū)域內(nèi)形成源極/漏極區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括：在所述阱區(qū)域的至少一部分上方形成柵極。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括：在所述源極/漏極區(qū)域和所述深溝槽上方形成接觸蝕刻停止層。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括：在從所述器件的背面去除所述襯底之前，在所述接觸蝕刻停止層上方形成層間介電(ILD)層。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，從所述深溝槽去除所述填充材料的一部分包括：使用氫氟酸浸漬以從所述深溝槽的所述背面去除暴露的氧化物。

根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種像素傳感器器件，包括：

淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；

多晶硅區(qū)，設(shè)置在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之上；

二極管區(qū)域，鄰近所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；

阱區(qū)域，鄰近所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)并且位于所述二極管區(qū)域內(nèi)；

源極/漏極區(qū)域，鄰近所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)并且位于所述阱區(qū)域內(nèi)；以及

背面隔離結(jié)構(gòu)，與所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)自對準(zhǔn)并且布置在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上方，所述背面隔離結(jié)構(gòu)鄰近所述二極管區(qū)域并且所述背面隔離結(jié)構(gòu)的底部與襯底的背面共面。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，沒有按比例繪制各個部件。實際上，為了清楚地討論，可以任意地增加或減小各個部件的尺寸。

圖1是具有自對準(zhǔn)背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)的像素傳感器半導(dǎo)體器件的一些實施例的截面圖。

圖2是示出了形成具有自對準(zhǔn)背面深溝槽隔離(BDTI)結(jié)構(gòu)的像素傳感器器件的方法的一些實施例的流程圖。

圖3至圖11示出了半導(dǎo)體器件在各個制造階段的一些實施例的一系列截面圖，半導(dǎo)體器件包括背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

下列發(fā)明提供了多種用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實施例或?qū)嵗?。以下將描述組件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅是實例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，使得第一部件和第二部件不直接接觸的實施例。另外，本發(fā)明可以在各個實例中重復(fù)參考符號和/或字符。這種重復(fù)用于簡化和清楚的目的，并且其本身不表示所述各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對術(shù)語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。

此外，為了易于描述，本文中可以使用“第一”、“第二”、“第三”等以區(qū)分一個或一系列圖的不同元件。“第一”、“第二”、“第三”等不旨在為相應(yīng)的元件的描述。因此，結(jié)合第一圖描述的“第一介電層”不必對應(yīng)于結(jié)合其他圖描述的“第一介電層”。

制造半導(dǎo)體器件以在相對較小的面積中具有包括晶體管在內(nèi)的許多電子電路。通過使用隔離區(qū)或隔離結(jié)構(gòu)減輕電子電路之間的泄漏或干擾。隔離結(jié)構(gòu)包括諸如二氧化硅的介電材料，并且減輕鄰近的電子電路之間的泄漏。

一種隔離結(jié)構(gòu)是淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)。通常地，STI結(jié)構(gòu)通過在硅襯底中形成淺溝槽來形成。用二氧化硅填充溝槽。然后，使用化學(xué)機械平坦化工藝去除過量的二氧化硅。然后，形成諸如晶體管的集成電路并且通過STI結(jié)構(gòu)減輕鄰近的電路之間的泄漏。

另一種隔離結(jié)構(gòu)是深溝槽隔離(DTI)結(jié)構(gòu)。大體地，深溝槽形成在襯底中。用一種或多種介電材料填充深溝槽。然后，工藝去除過量的填充材 料。

半導(dǎo)體襯底具有正面和與正面相對的背面，半導(dǎo)體器件形成在正面上。STI和DTI結(jié)構(gòu)通常設(shè)置在正面上以便于在正面上的鄰近的電子電路之間的隔離?？梢栽陔娮悠骷谄渖闲纬芍靶纬烧娓綦x結(jié)構(gòu)。也使用背面隔離結(jié)構(gòu)提供隔離和減輕來自鄰近的電子電路的干擾。因此，背面隔離結(jié)構(gòu)用于減輕來自鄰近的器件的干擾包括但不限于在鄰近的器件之間提供屏蔽、減輕寄生電容和減輕漏電流。背面隔離結(jié)構(gòu)包括背面淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(BSTI)和背面深溝槽隔離(BDTI)結(jié)構(gòu)。

不幸地是，形成背面隔離結(jié)構(gòu)可能有問題。通常在形成電子器件之后形成背面隔離結(jié)構(gòu)。結(jié)果，由于制造工藝可能使已經(jīng)形成的電路退化或影響已經(jīng)形成的電路，所以更難形成深或淺溝槽。此外，用隔離材料填充溝槽也可能有問題。

鑒于上述，本發(fā)明針對自對準(zhǔn)背面深溝槽隔離(BDTI)結(jié)構(gòu)。在去除襯底之后形成BDTI結(jié)構(gòu)同時減輕現(xiàn)有電子電路的退化。使用沒有光刻或其它可能損壞現(xiàn)有電子電路的相似工藝的合適的選擇性去除工藝形成深溝槽。深溝槽與正面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)自對準(zhǔn)以便于正面和背面隔離。選擇性地填充和平坦化深溝槽而不損壞現(xiàn)有的電子電路。結(jié)果，在背面上形成BDTI結(jié)構(gòu)以向背面電路提供合適的隔離。此外，BDTI結(jié)構(gòu)可以提供與掩埋層等的電連接。

圖1是具有自對準(zhǔn)背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)的像素傳感器半導(dǎo)體器件100的截面圖。提供此圖作為實例和用于說明的目的。應(yīng)該理解，各個層中的變化是可以想到的。

像素傳感器器件100可以用于光或輻射測量或檢測。像素傳感器器件100通常是在一段集成時間測量光或輻射強度的像素陣列或像素組的部分。來自像素組的圖像數(shù)據(jù)聚集以重建圖像的數(shù)字版本。

在一個實例中，器件100包括晶體管105，設(shè)置在諸如塊狀硅襯底或絕緣體上硅(SOI)襯底的半導(dǎo)體襯底111上。晶體管105允許電荷選擇性讀出。晶體管105設(shè)置在摻雜區(qū)110(又稱為光電二極管區(qū)域)上方，摻雜區(qū)110在半導(dǎo)體襯底111中具有第一摻雜型(例如，n型)。通過柵極 電介質(zhì)117與襯底111隔離的導(dǎo)電柵電極116布置在源極/漏極區(qū)域114和阱區(qū)域112之間。源極/漏極區(qū)域114(又稱為浮置節(jié)點(FD))具有第一摻雜型(例如，n型)。阱區(qū)域112位于源極/漏極區(qū)域114下方并且具有第二摻雜型(例如，p型)。通過隔離增強了像素傳感器的性能，隔離包括屏蔽、減輕的寄生電容、減輕的鄰近的傳感器之間的漏電流等。盡管阱區(qū)域112示出為具有第二摻雜型的單一連續(xù)區(qū)，應(yīng)該理解，區(qū)112中不同的區(qū)域可以具有不同的濃度。例如，阱區(qū)域112可以包括柵電極側(cè)壁間隔件下方的輕摻雜區(qū)，并且也可以包括向下延伸至襯底中的另一阱區(qū)域。此外，阱區(qū)域112通常比摻雜區(qū)110淺。在一個實例中，阱區(qū)域112位于源極/漏極區(qū)域114下方幾百個納米處。

器件100包括形成在淺溝槽結(jié)構(gòu)(STI)108上方的背面深溝槽隔離(BDTI)結(jié)構(gòu)128。BDTI結(jié)構(gòu)128為像素傳感器提供屏蔽。在BDTI結(jié)構(gòu)128和STI結(jié)構(gòu)108之間形成聚合層或其它合適的層106。

層106、結(jié)構(gòu)108和結(jié)構(gòu)128的組合影響像素傳感器的性能。接觸蝕刻停止層118形成在阱區(qū)域112、柵極116、源極/漏極區(qū)域114和隔離結(jié)構(gòu)108下方。在一個實例中，接觸蝕刻停止層118由氮化硅(Si₃N₄)組成。

接觸件CT形成在第一層間介電(ILD)層120內(nèi)。接觸件CT是導(dǎo)電的并且由諸如鎢、鋁或銅的合適的材料組成。接觸件CT位于源極/漏極區(qū)域114和柵電極116上方。第一ILD層120形成在接觸蝕刻停止層118上方并且通常是低k電介質(zhì)。第一ILD層120將接觸件CT彼此分隔開。

柵電極116通過一個層間介電(ILD)層接觸件CT與一個金屬線124電連通。同樣地，源極/漏極區(qū)域114通過第二個ILD層接觸件CT與另一個金屬線124電連通。金屬線124形成在第二ILD層122內(nèi)，第二ILD層122通常是低k電介質(zhì)。第二ILD層122將鄰近的金屬線彼此分隔開。第二ILD層122保護(hù)器件100免受支撐結(jié)構(gòu)等的損壞并且也稱為后段制程(BEOL)層。

BDTI結(jié)構(gòu)128鄰近摻雜區(qū)110和光電二極管區(qū)域125，并且提供隔離。BDTI結(jié)構(gòu)128包括填充材料。通常地但也不必須，填充材料是導(dǎo)電的，諸如鎢。

BDTI結(jié)構(gòu)128為像素傳感器提供隔離，包括屏蔽、減輕的寄生電容、減輕的漏電流。BDTI結(jié)構(gòu)128具有合適的深度以提供隔離，諸如，例如約2.3微米。結(jié)構(gòu)128的側(cè)壁與STI結(jié)構(gòu)108的側(cè)壁自對準(zhǔn)。此外，BDTI結(jié)構(gòu)128具有與襯底111和/或二極管區(qū)域110的底部齊平或基本上共面的底面。

提供的隔離也減輕了來自鄰近的像素傳感器的干擾。這樣的干擾改變由像素傳感器100記錄的光強度并且使產(chǎn)生的圖像的數(shù)字版本退化。

圖2是示出了形成具有自對準(zhǔn)背面深溝槽隔離(BDTI)結(jié)構(gòu)的像素傳感器器件的方法200的流程圖。

在框202，提供了半導(dǎo)體襯底并且深溝槽形成在襯底中。襯底由諸如硅的半導(dǎo)體材料組成。使用光刻工藝形成深溝槽以選擇襯底的部分用于蝕刻。實施蝕刻工藝以去除選擇的部分至選擇的深度以形成深溝槽。溝槽的側(cè)壁摻雜有P型材料，諸如硼。此外，可以在深溝槽的側(cè)壁和底部上形成內(nèi)襯氧化物。在一個實例中，蝕刻深溝槽至約2.3微米的深度，但是可以想到其它深度。

在框204，用填充材料填充深溝槽以形成淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)。填充材料可以包括一種或多種不同的材料，包括二氧化硅(氧化物)、多晶硅等。在一個實例中，用氧化物完全地填充深溝槽，隨后進(jìn)行諸如化學(xué)機械平坦化的平坦化工藝，從而產(chǎn)生由氧化物填充的深溝槽。在另一實例中，深溝槽由氧化物部分地填充，回蝕刻以去除非溝槽區(qū)域的過量的氧化物，并且接著進(jìn)行外延生長和隨后的額外的氧化物填充。在又另一實例中，用氧化物部分地填充深溝槽并且回蝕刻。然后，多晶硅形成在氧化物填充物上方。然后，額外的氧化物形成在多晶硅上方。平坦化工藝去除深溝槽之上的過量的氧化物。

在框206，阱區(qū)域和摻雜區(qū)形成在襯底中。摻雜區(qū)(又稱為光電二極管或二極管區(qū)域)通過用諸如磷或砷的n型材料摻雜半導(dǎo)體襯底形成。可以使用合適的擴散或離子注入工藝來形成摻雜區(qū)。在一個實例中，阱區(qū)域可以通過用相反的摻雜劑類型摻雜二極管區(qū)域的選擇的部分形成，相反的摻雜劑類型在本實例中是諸如硼的p型材料。通常地，阱區(qū)域比摻雜/二極 管區(qū)域淺。

在框208，源極/漏極區(qū)域(又稱為浮置節(jié)點(FD))形成在阱區(qū)域內(nèi)。通過施加合適的摻雜劑形成漏極區(qū)以在摻雜區(qū)內(nèi)形成淺漏極區(qū)。在實例中，實施n型材料的多次注入。

在框210，在源極/漏極區(qū)域的部分和阱區(qū)域上方形成柵極。在實例中，柵極由多晶硅和側(cè)壁形成。柵極介電層形成在柵極與源極/漏極區(qū)域和阱區(qū)域之間。氮化硅層形成在器件上方。層間介電層形成在氮化硅層上方。至源極/漏極區(qū)域和柵極的層間接觸件形成在層間介電層內(nèi)。后段制程層(BEOL)形成在層間介電層上方。形成金屬焊盤與層間接觸件接觸。

在框212，器件的背面處理起始于通過拋光或研磨背面去除襯底的最低部分以暴露出104的背面表面。半導(dǎo)體器件通常物理地旋轉(zhuǎn)以便于背面處理。當(dāng)半導(dǎo)體器件由卡盤或其他組件支撐時，BEOL層保護(hù)104的暴露的部分。通過拋光或研磨背面去除半導(dǎo)體襯底以基本上去除剩余的半導(dǎo)體襯底。

在框214，通過從深溝槽的暴露的氧化物區(qū)去除氧化物形成背面溝槽結(jié)構(gòu)。在一個實例中，背面經(jīng)過平坦化工藝暴露出氧化物區(qū)。使用諸如氫氟酸浸漬的合適的工藝從深溝槽中的暴露的氧化物去除氧化物。

在框216，用背面填充材料填充背面溝槽以形成背面隔離結(jié)構(gòu)或區(qū)域?？梢允褂煤线m的填充材料以限制摻雜區(qū)或二極管區(qū)域中的入射光。在一個實例中，用諸如鎢、鋁等的導(dǎo)電材料填充深溝槽的暴露的背面。導(dǎo)電材料額外地允許包括阱區(qū)域和摻雜區(qū)的層的電連通并且允許將要施加的偏置。此外，導(dǎo)電材料能夠便于屏蔽等。

在另一實例中，用諸如氧化物等的絕緣材料填充深溝槽的暴露背面。在本實例中，絕緣材料額外地減輕鄰近的器件等之間的漏電流。

背面隔離結(jié)構(gòu)形成在深溝槽的背面上，而淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成在深溝槽的正面上。結(jié)果，背面隔離結(jié)構(gòu)與淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)自對準(zhǔn)。此外，背面隔離結(jié)構(gòu)通常與襯底的底面或與阱區(qū)域和摻雜區(qū)共面。

雖然所公開的方法(例如，通過圖2描述的方法)在此示出和描述為一系列的步驟或事件，但是應(yīng)當(dāng)理解，所示出的這些步驟或事件的順序不 應(yīng)解釋為限制意義。例如，一些步驟可以以不同順序發(fā)生和/或與不同于本文所示和/或描述的那些步驟的其他步驟或事件同時發(fā)生。此外，可能不是所有示出的步驟對于實施本文中描述的一個或多個方面或?qū)嵤├际潜匦璧模⑶铱梢栽谝粋€或多個單獨的步驟和/或階段中進(jìn)行本文中示出的一個或多個步驟。

參考圖3至圖11，提供了半導(dǎo)體器件在各個制造階段的一些實施例的截面圖以示出圖2的方法。盡管關(guān)于該方法描述了圖3至圖11，但是應(yīng)該理解，圖3至圖11公開的結(jié)構(gòu)不限制于本方法，而是可以作為獨立于本方法的結(jié)構(gòu)單獨存在。同樣地，盡管關(guān)于圖3至圖11描述了該方法，但是應(yīng)該理解，方法不限制于圖3至圖11中所示的結(jié)構(gòu)，而是可以獨立于圖3至圖11中公開的結(jié)構(gòu)單獨存在。

圖3示出了對應(yīng)于框202的一些實施例的截面圖300。如圖所示，提供了半導(dǎo)體襯底102。襯底102由諸如硅的合適的半導(dǎo)體材料組成。通過選擇性地去除襯底102的部分在襯底102中形成深溝槽302。內(nèi)襯氧化物304可以可選擇地沿著深溝槽302的側(cè)壁和底部共形地形成?？梢允褂脽嵫趸に嚮蚱渌线m的工藝形成內(nèi)襯氧化物。

圖4是示出了對應(yīng)于框204的一些實施例的截面圖400。圖3中的可選擇的內(nèi)襯氧化物304未在本示出的實施例中示出，但是應(yīng)該理解，在可選實施例中可以包括可選擇的內(nèi)襯氧化物304。如圖所示，深溝槽302由填充材料402填充。填充材料402可以包括一種或多種的材料，包括但不限制于二氧化硅、多晶硅等。

在一個實例中，第一氧化物104形成在深溝槽中。在一個實例中，使用可流動氧化物沉積，用氧化物填充深溝槽302。在一個實例中，濕蝕刻或干蝕刻去除氧化物至襯底102的頂面下方約1至2微米處以形成第一氧化物104。多晶硅層106形成在溝槽中的第一氧化物104上方。在一個實例中，多晶硅沉積完全地填充深溝槽302。然后，在一個實例中，實施多晶回蝕刻至襯底102的頂面下方約1000埃處。第二氧化物層108通過在溝槽上方形成額外的氧化物形成在多晶硅層106上方。第二氧化物層108也用作淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)。諸如化學(xué)機械平坦化的平坦化工藝從器件去 除過量的氧化物。

在另一實例中，通過在深溝槽中形成氧化物層來形成填充材料402以完全地填充溝槽。例如，可流動氧化物沉積用氧化物完全地填充深溝槽并且也覆蓋襯底102的部分。結(jié)果，層104、106和108由氧化物組成。實施平坦化工藝從器件去除過量的氧化物。

在又另一實例中，通過在深溝槽中沉積氧化物形成填充材料402以部分地填充深溝槽302。實施濕回蝕刻或干回蝕刻以去除小部分形成的氧化物，并且使用外延生長工藝在氧化物層之上形成外延層以填充深溝槽。在一個實例中，外延層是硼摻雜的p型硅外延，其向第二氧化物層108的側(cè)壁提供硼。實施回蝕刻或CMP工藝以去除過量的外延層。可以在外延層106上方形成第二氧化物層108?？蛇x地，外延層106可以延伸至深溝槽302的上表面。

應(yīng)該理解，可以想到深溝槽的填充中的合適的變化。

圖5是示出了對應(yīng)于框206的一些實施例的截面圖500。摻雜區(qū)112(又稱為二極管區(qū)域或光電二極管)通過用諸如磷或砷的n型摻雜劑摻雜襯底102形成在襯底102內(nèi)。在一個實例中，使用光刻工藝在襯底上方形成掩模，并且在掩模形成之后，通過掩模中的開口選擇性地將磷注入至襯底中以形成摻雜區(qū)110。通過用p型摻雜劑(諸如硼)選擇性地?fù)诫s二極管區(qū)域110在摻雜區(qū)/二極管區(qū)域110內(nèi)形成阱區(qū)域112。在一個實例中，使用光刻工藝選擇性地注入硼以形成阱區(qū)域112。盡管圖5將襯底的位于溝槽外側(cè)的外圍區(qū)域示出為未被注入，但是應(yīng)該理解，在其他實施例中，也可以用離子注入這些外圍區(qū)域以建立像素傳感器的陣列。

圖6是示出了對應(yīng)于框208的一些實施例的截面圖600。通過選擇性地?fù)诫sn型摻雜劑在阱區(qū)域112中形成源極/漏極區(qū)域114。在一個實例中，通過使用光刻多次注入磷形成源極/漏極區(qū)域114。源極/漏極區(qū)域114和摻雜區(qū)110用作光電二極管。

圖7是示出了對應(yīng)于方法200的框210的一些實施例的另一截面圖700?；旧贤瓿砂雽?dǎo)體器件的正面制造。柵極116選擇性地形成在源極/漏極區(qū)域114的部分、摻雜區(qū)110和阱區(qū)域112的部分上方。在一個實例 中，柵極116由多晶硅組成并且包括兩個側(cè)壁部分。在一個實例中，通過沉積多晶硅和圖案化沉積的多晶硅以去除選擇的部分而留下柵極116來形成柵極116。柵極電介質(zhì)117位于柵極116和其它區(qū)域之間，其它區(qū)域包括阱區(qū)域112、摻雜區(qū)110和源極/漏極區(qū)域114。柵極116可以用作傳輸柵極。

接觸蝕刻停止層118形成在半導(dǎo)體器件上方，半導(dǎo)體器件包括柵極116、阱區(qū)域112和摻雜區(qū)110。在一個實例中，接觸蝕刻停止層118由氮化硅組成。第一層間介電(ILD)層120形成在接觸蝕刻停止層118上方。第一ILD層由合適的材料(通常地，低k介電材料)組成。接觸件(示出為CT)形成在ILD層120中并且穿過接觸蝕刻停止層118以提供至柵極116和源極/漏極區(qū)域114的電連通。第一ILD層120將接觸件CT彼此分隔開。

金屬線124形成在第二ILD層122內(nèi)的ILD接觸件CT上方。第二ILD層122形成在第一ILD層120上方。第二ILD層122將金屬線124彼此分隔開并且可以保護(hù)和包封金屬線124和下部的層。第二ILD層122又稱為后段制程(BEOL)層。

圖8是示出了對應(yīng)于框212的一些實施例的截面圖800。如同所示旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體器件從而使得襯底102位于頂部。第二ILD層122可以位于諸如卡盤或其他組件的支撐件上。第二ILD層122提供保護(hù)免受支撐件和其他組件的影響。

在背面上啟用研磨或拋光工藝802以去除襯底102的部分。選擇性的控制研磨工藝以減薄器件而不損壞包括阱區(qū)域112和摻雜區(qū)110的器件。

圖9是示出了在已經(jīng)執(zhí)行框212的研磨或拋光之后的一些實施例的截面圖900。如圖9所示，研磨工藝802從器件已經(jīng)去除襯底102的部分。通過時間或其他合適的機制控制研磨工藝802以去除襯底而不去除摻雜區(qū)110和阱區(qū)域112的重要部分。此外，研磨工藝802可以通過去除其上方的襯底102來暴露出第一氧化物104。

圖10是示出了對應(yīng)于框214的一些實施例的截面圖1000。使用平坦化工藝以暴露出或更充分地暴露出深溝槽的第一氧化物104?？赡苋杂幸r 底102的殘余物存在在第一氧化物104上方或第一氧化物104上。通過去除暴露的第一氧化物104而基本上不去除多晶硅層106來形成背面溝槽1004或深溝槽的背面部分。

使用合適的氧化物去除工藝來去除暴露的氧化物區(qū)104。在一個實例中，使用氫氟酸浸漬來去除暴露的氧化物區(qū)104。

由于去除暴露的第一氧化物，背面溝槽104可以具有角度或錐形側(cè)壁1008。角度(示出為θ₂)可以從0變化至其它合適的角度。

圖11是示出了對應(yīng)于方法200的框216的一些實施例的截面圖1100。用背面填充物或隔離材料填充深溝槽1004的背面來形成背面隔離結(jié)構(gòu)128或區(qū)域。

背面填充材料可以是絕緣的或?qū)щ姷?。在一個實例中，背面隔離材料是鎢，在另一實例中，背面隔離材料是氮化硅。對背面填充/隔離材料使用合適的填充工藝來填充背面溝槽1004。在一個實例中，填充工藝使用高k介電(HK)沉積。HK沉積沉積介電常數(shù)大于SiO₂的介電常數(shù)的材料。在一個實例中，背面填充材料沉積在器件上方至合適的深度(諸如約200埃至500埃)并且填充背面溝槽1004。然后，使用平坦化或回蝕刻工藝將背面填充材料僅保留在背面溝槽1004，從而形成背面隔離結(jié)構(gòu)128。背面填充材料的其他實例包括鎢、鋁、氧化物等。背面填充材料有助于限制摻雜區(qū)或二極管區(qū)域110中的入射光。

在另一實例中，更薄的氧化物(諸如20至50埃)形成在包括背面溝槽1004的背面的側(cè)壁和底部的器件上方。高k內(nèi)襯(諸如200埃-500埃)形成在該更薄的氧化物上方。然后，形成或沉積背面填充材料以完全地填充背面溝槽1004。隨后地，可以使用化學(xué)機械平坦化或回蝕刻以從非溝槽區(qū)去除背面填充材料。

背面隔離區(qū)128自身，或背面隔離區(qū)128與多晶硅區(qū)106和第一氧化物108結(jié)合配置為背面深溝槽隔離(BDTI)結(jié)構(gòu)或區(qū)域。由于形成工藝，背面隔離結(jié)構(gòu)128與諸如第一氧化物108的正面淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)自對準(zhǔn)。

如可以從以上理解的，本發(fā)明提供了一種像素傳感器器件。器件包括淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)、二極管區(qū)域、阱區(qū)域和背面隔離結(jié)構(gòu)。二極管區(qū)域至少 部分地鄰近淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。阱區(qū)域位于二極管區(qū)域內(nèi)并且鄰近淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。背面隔離結(jié)構(gòu)與淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)自對準(zhǔn)并且布置在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上方。背面隔離結(jié)構(gòu)與淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)自對準(zhǔn)并且布置在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上方以及鄰近二極管區(qū)域。

在一個實例中，背面隔離結(jié)構(gòu)包括背面填充材料。在實例中，背面填充材料是導(dǎo)電的。在另一實例中，背面填充材料是絕緣的。

公開了一種用于制造像素傳感器器件的方法。深溝槽形成在襯底中。用填充材料填充深溝槽形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。二極管區(qū)域形成在襯底中。從器件的背面去除襯底的至少部分。暴露出深溝槽的背面。從深溝槽去除填充材料的部分。用背面填充材料填充深溝槽的背面。

在一個實例中，背面填充材料是鎢并且形成BDTI結(jié)構(gòu)。

在方法的另一實例中，在二極管區(qū)域內(nèi)形成阱區(qū)域。

在方法的另一實例中，源極/漏極區(qū)域形成在阱區(qū)域內(nèi)。

本發(fā)明提供另一像素傳感器器件。器件包括淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)、多晶硅區(qū)、阱區(qū)域、源極/漏極區(qū)域和背面隔離結(jié)構(gòu)。多晶硅區(qū)設(shè)置在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之上。阱區(qū)域鄰近淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。源極/漏極區(qū)域鄰近淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。背面隔離結(jié)構(gòu)與淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)自對準(zhǔn)。此外，背面隔離結(jié)構(gòu)位于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上方和鄰近阱區(qū)域，并且背面隔離結(jié)構(gòu)的底部與襯底的背面共面。

上面論述了若干實施例的部件，使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或更改其他用于達(dá)到與這里所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點的工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、更換以及改變。