采用深沟槽隔离的图像传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及图像传感器领域，尤其涉及一种采用深沟槽隔离的图像传感器。
【背景技术】
[0002]图像传感器可分为互补金属氧化物(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CXD)图像传感器。CCD图像传感器的优点是对图像敏感度较高且噪声小，但是CCD图像传感器与其他器件的集成比较困难，而且C⑶图像传感器的功耗较高。相比之下，CMOS图像传感器具有工艺简单、易与其他器件集成、体积小、重量轻、功耗小、成本低等优点。因此，随着技术发展，CMOS图像传感器越来越多地取代CXD图像传感器应用于各类电子产品中。目前CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置(例如胃镜)、车用摄像装置等。
[0003]在CMOS图像传感器的制作过程中，于像素区阵列排布的像素单元需要通过沟槽进行物理隔离、电学隔离。一种现有利记博彩app是先制作图像传感器器件再制作深沟槽隔离结构，但是该方法容易引起深沟槽隔离结构的缺陷难以去除，若采用高温热氧化工艺去除，由于加热温度往往高于800摄氏度，会导致图像传感器器件的功能损害，影响图像传感器器件的质量。另一种现有利记博彩app是先于衬底上形成由介质层构成的隔离结构，然后采用选择性外延的方式形成覆盖隔离结构的外延单晶硅层，再在外延单晶硅层中形成图像传感器的部分器件。由于形成图像传感器器件之前形成隔离结构，该隔离结构的表面形状较好、缺陷较少，并且可以通过外延高温过程进行修复，进一步消除缺陷的影响，使得隔离结构的界面更加优良。然而，在实际制作过程中，由于隔离结构的宽度通常较大(约为100-300nm)，当分别从隔离结构两侧的衬底表面开始生长的外延单晶硅层在隔离结构顶部汇合时，容易在结合部位产生位错或空洞缺陷，从而影响外延单晶硅的质量。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种采用深沟槽隔离的图像传感器，以减少隔离结构和外延单晶硅层的缺陷，避免图像传感器器件的功能损害，提高图像传感器器件质量。
[0005]为解决上述问题，本实用新型提供一种采用深沟槽隔离的图像传感器，包括:衬底，所述衬底包括衬底单晶硅层；单晶硅墙，凸出设置于衬底单晶硅层表面，所述单晶硅墙的侧表面覆盖有介质层；第一外延单晶硅层，位于所述单晶硅墙之间的衬底单晶硅层表面；第二外延单晶硅层，位于所述单晶硅墙顶表面和第一外延单晶硅层表面；图像传感器的部分器件，位于所述第一外延单晶硅层和第二外延单晶硅层中。
[0006]优选地，所述单晶硅墙顶表面与第一外延单晶硅层表面相平。
[0007]优选地，所述介质层为氧化硅层。
[0008]优选地，所述介质层的厚度为l-100nm。
[0009]优选地，所述单晶硅墙包围区域的第一外延单晶硅层具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层。
[0010]优选地，所述图像传感器还包括金属互连层，所述金属互连层位于第二外延单晶娃层上方。
[0011]优选地，所述图像传感器还包括带电介质层和金属栅格层，所述带电介质层和金属栅格层位于单晶硅墙和第一外延单晶硅层的远离第二外延单晶硅层的表面。
[0012]优选地，所述单晶硅墙接负压。
[0013]优选地，所述单晶硅墙通过所述金属栅格层接负压。
[0014]优选地，所述图像传感器还包括对应于单晶硅墙的浅沟槽隔离区域和/或掺杂隔离区域，所述浅沟槽隔离区域和/或掺杂隔离区域位于第二外延单晶硅层中。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优势:
[0016]本实用新型的技术方案中，于形成图像传感器器件之前形成顶表面和侧表面覆盖有介质层的单晶硅墙作为隔离结构，该隔离结构表面形状较好、缺陷较少，并且可以通过外延高温过程进行修复，进一步消除缺陷的影响，使得隔离结构的界面更加优良，在外延单晶硅层的形成过程中，首先通过选择性外延单晶硅墙之间的衬底单晶硅层表面以形成第一外延单晶硅层，然后去除覆盖单晶硅墙顶表面的介质层以暴露出单晶硅墙顶表面，再选择性外延单晶硅墙顶表面和第一外延单晶硅层表面以形成第二外延单晶硅层，由于覆盖在单晶硅墙侧表面的介质层厚度较小，第二外延单晶硅层在介质层顶部结合的空洞缺陷少，不易产生位错和空洞，保证了外延单晶硅的质量。
【附图说明】
[0017]通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本实用新型某些原理的【具体实施方式】，本实用新型所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
[0018]图1为本实用新型提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制造方法的步骤流程图；
[0019]图2至图11为本实用新型实施例一提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制造方法部分步骤对应的结构示意图；
[0020]图2至图15为本实用新型实施例二提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制造方法部分步骤对应的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]现有的图像传感器制作过程中，先于衬底上形成由介质层构成的隔离结构，然后采用选择性外延的方式形成覆盖隔离结构的外延单晶硅层，由于隔离结构的宽度通常较大(约为100-300nm)，当分别从隔离结构两侧的衬底表面开始生长的外延单晶硅层在隔离结构顶部汇合时，容易在结合部位产生位错或空洞缺陷，从而影响外延单晶硅的质量。
[0022]因此，本实用新型提出一种采用深沟槽隔离的图像传感器，于形成图像传感器器件之前形成顶表面和侧表面覆盖有介质层的单晶硅墙作为隔离结构，该隔离结构表面形状较好、缺陷较少，并且可以通过外延高温过程进行修复，进一步消除缺陷的影响，使得隔离结构的界面更加优良，在外延单晶硅层的形成过程中，首先通过选择性外延单晶硅墙之间的衬底单晶硅层表面以形成第一外延单晶硅层，然后去除覆盖单晶硅墙顶表面的介质层以暴露出单晶硅墙顶表面，再选择性外述单晶硅墙顶表面和第一外延单晶硅层表面以形成第二外延单晶硅层，由于覆盖在单晶硅墙侧表面的介质层厚度较小，第二外延单晶硅层在介质层顶部结合的空洞缺陷少，不易产生位错和空洞，保证了外延单晶硅的质量。
[0023]下面结合本实用新型的说明书附图对本实用新型进行具体阐述。
[0024]如图1所示，本实用新型的采用深沟槽隔离的图像传感器的制造方法包括如下步骤:
[0025]提供衬底，所述衬底包括衬底单晶娃层；
[0026]刻蚀所述衬底单晶硅层以形成若干凸起的单晶硅墙，所述单晶硅墙的顶表面和侧表面覆盖有介质层；
[0027]选择性外延所述单晶硅墙之间的衬底单晶硅层表面以形成第一外延单晶硅层，去除覆盖单晶硅墙顶表面的介质层以暴露出单晶硅墙顶表面，选择性外延所述单晶硅墙顶表面和第一外延单晶硅层表面以形成第二外延单晶硅层；
[0028]在所述第一外延单晶硅层和第二外延单晶硅层中形成图像传感器的部分器件。
[0029]图2至图11为本实用新型实施例一提供的采用深沟槽隔离的图像传感器的制造方法部分步骤对应的结构示意图。
[0030]参见图2，首先提供衬底100，该衬底100为制作图像传感器器件的载体，采用外延晶圆、SOI晶圆均可。衬底100包括由单晶硅材质构成的衬底单晶硅层，在本实施例中，衬底单晶硅层包括基底层1002和外延层1001。其中，基底层1002为P型，外延层1001为N型或P型；或者基底层1002为N型，外延层1001为P型或N型。衬底100具有靠近外延层1001的第一面A以及靠近基底层1002的第二面B。
[0031]参见图3至图7，于衬底100的第一面A上依次形成介质层101 (例如氧化硅层)、硬掩膜层102 (例如氮化硅层、氮氧化硅层)和光阻层(未示出)，通过曝光、显影、刻蚀步骤在外延层1001中形成若干凸起的单晶硅墙103，去除光阻层，此时单晶硅墙103的顶表面A覆盖有介质层101和硬掩膜层102 (参见图4)。接下来，于单晶硅墙103的侧表面1031以及单晶硅墙103之间的衬底单晶硅层表面1003形成介质层101 (参见图5)。然后，通过干法刻蚀，例如等离子体刻蚀，去除单晶硅墙103之间的衬底单晶硅层表面1003的介质层101(参见图6)，去除硬掩膜层102 (参见图7)，由此得到顶表面A和侧表面1031覆盖有介质层101的单晶硅墙103作为隔离结构，由于在形成图像传感器器件之前形成该隔离结构的表面，可对该表面进行修复，而无需考虑因环境、温度对器件的影响。介质层101优选通