具有包括負(fù)電荷材料的深溝槽的圖像傳感器及其制造方法
【專利說明】具有包括負(fù)電荷材料的深溝槽的圖像傳感器及其制造方法
[0001]該專利申請(qǐng)要求于2014年2月27日提交的第10-2014-0023278號(hào)韓國專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該韓國專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以這種方式通過引用包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明構(gòu)思總體上涉及圖像傳感器，更具體地講，涉及圖像傳感器和制造圖像傳感器的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]圖像傳感器是能夠?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成光學(xué)圖像的半導(dǎo)體器件。圖像傳感器可以分為包括電荷耦合器件(CCD)型和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)型在內(nèi)的各種類型。CMOS型圖像傳感器(即，稱作CIS)可以包括以二維布置的像素。每個(gè)像素可以包括將入射光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電二極管(PD)。
[0004]隨著半導(dǎo)體裝置變得越發(fā)高度集成，圖像傳感器也同樣地會(huì)變得高度集成。因此，會(huì)按比例縮小相應(yīng)的像素，從而在像素之間會(huì)頻繁地發(fā)生串?dāng)_。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例提供了圖像傳感器，所述圖像傳感器包括:限定多個(gè)像素區(qū)域的基底，基底具有第一表面和背對(duì)第一表面的第二表面?；椎牡诙砻姹粯?gòu)造為接收入射在其上的光，基底限定從基底的第二表面朝向基底的第一表面延伸并且使多個(gè)像素區(qū)域彼此分開的深溝槽。在基底的所述多個(gè)像素區(qū)域中的每個(gè)像素區(qū)域中，設(shè)置了光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。柵電極設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域上，還設(shè)置了覆蓋深溝槽的側(cè)壁的至少一部分和基底的第二表面的負(fù)的固定電荷層。圖像傳感器還包括位于基底的第一表面上的淺器件隔離層。淺器件隔離層限定每個(gè)像素區(qū)域中的有源區(qū)域，負(fù)的固定電荷層接觸淺器件隔離層。
[0006]在另外的實(shí)施例中，負(fù)的固定電荷層可以包括金屬氧化物層，所述金屬氧化物層包括鑭系元素、鉿(Hf)、鋯(Zr)、鋁(Al)、鉭(Ta)、鈦(Ti)和釔(Y)中的一種或更多種。
[0007]在其他另外的實(shí)施例中，負(fù)的固定電荷層可以包括具有鉿(Hf)的金屬氧化物層。
[0008]在一些實(shí)施例中，柵電極可以朝向基底的第一表面延伸。
[0009]在另外的實(shí)施例中，負(fù)的固定電荷層可以包括與淺器件隔離層的頂表面和底表面中的至少一個(gè)表面分隔開的底表面。在某些實(shí)施例中，負(fù)的固定電荷層的底表面和下部側(cè)壁可以接觸淺器件隔離層。
[0010]在其他另外的實(shí)施例中，負(fù)的固定電荷層可以延伸到淺器件隔離層的內(nèi)部。
[0011]在一些實(shí)施例中，填充絕緣層可以在深溝槽中接觸負(fù)的固定電荷層并且朝向基底的第二表面延伸。
[0012]在另外的實(shí)施例中，氣隙區(qū)域可以設(shè)置在深溝槽中。
[0013]在其他另外的實(shí)施例中，多晶硅圖案可以設(shè)置在深溝槽中，負(fù)的固定電荷層可以接觸多晶硅圖案。
[0014]在一些實(shí)施例中，溝道停止層可以被設(shè)置成與基底的第一表面相鄰并且可以限定每個(gè)像素區(qū)域中的有源區(qū)域。中間介電層可以覆蓋基底的第一表面，負(fù)的固定電荷層可以接觸中間介電層。
[0015]在另外的實(shí)施例中，溝道停止層可以被設(shè)置為與基底的第一表面相鄰并且可以限定每個(gè)像素區(qū)域中的有源區(qū)域。中間介電層可以覆蓋基底的第一表面。蝕刻停止層可以設(shè)置在基底的第一表面和中間介電層之間，負(fù)的固定電荷層可以接觸蝕刻停止層。
[0016]在其他另外的實(shí)施例中，多晶硅圖案可以設(shè)置在深溝槽下面。絕緣襯墊圖案可以填充多晶硅圖案和深溝槽的下部側(cè)壁之間的空間。負(fù)的固定電荷層可以接觸多晶硅圖案的頂表面和絕緣襯墊圖案的頂表面。
[0017]在一些實(shí)施例中，圖像傳感器還可以包括位于基底上與深溝槽的側(cè)壁相鄰的雜質(zhì)摻雜區(qū)域。
[0018]在另外的實(shí)施例中，深溝槽可以包括位于淺器件隔離層中的底表面，深溝槽的底表面具有彎曲的形狀。
[0019]在某些實(shí)施例中，負(fù)的固定電荷層可覆蓋深溝槽的側(cè)壁和底表面。圖像傳感器還可以包括填充深溝槽的填充絕緣層，填充絕緣層在深溝槽中具有倒置的Y形狀。
[0020]本發(fā)明構(gòu)思的其他另外的實(shí)施例提供了制造圖像傳感器的方法，所述方法包括:提供基底，所述基底限定多個(gè)像素區(qū)域并且具有第一表面和背對(duì)第一表面的第二表面，第二表面被構(gòu)造為接收入射在其上的光。所述方法還包括在基底中形成初始深器件隔離層，以限定所述多個(gè)像素區(qū)域。在基底的每個(gè)像素區(qū)域中，形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。在基底的第一表面上形成晶體管和線層。在基底的第二表面處暴露初始深器件隔離層。去除初始深器件隔離層的至少一部分，以在基底中形成深溝槽。形成負(fù)的固定電荷層以覆蓋基底的第二表面和深溝槽的側(cè)壁。
[0021]在一些實(shí)施例中，在形成負(fù)的固定電荷層的步驟之后，可以在基底的第二表面上形成填充絕緣層。
[0022]在另外的實(shí)施例中，形成填充絕緣層的步驟可以包括:形成在深溝槽內(nèi)部延伸以填充深溝槽的填充絕緣層。
[0023]在其他另外的實(shí)施例中，形成填充絕緣層的步驟可以包括:在與用于形成負(fù)的固定電荷層的溫度基本相似的溫度下，或者在比用于形成負(fù)的固定電荷層的溫度低的溫度下，形成填充絕緣層。
[0024]在一些實(shí)施例中，在形成負(fù)的固定電荷層的步驟之后，可以在深溝槽中形成氣隙區(qū)域。
【附圖說明】
[0025]發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的前述和其他特征與優(yōu)點(diǎn)將通過如附圖中所示的發(fā)明構(gòu)思的非限制性實(shí)施例的更具體的描述而明顯，在附圖中，縱觀不同的視圖，同樣的附圖標(biāo)記指示相同的部件。附圖不一定是按比例繪制的，而是將重點(diǎn)放在示出發(fā)明構(gòu)思的原理上。在附圖中:
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的圖像傳感器的電路圖。
[0027]圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的圖像傳感器的布局圖。
[0028]圖3是沿著圖2的線A-A’截取的剖視圖。
[0029]圖4至圖14是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例在制造圖3的圖像傳感器中的加工步驟的剖視圖。
[0030]圖15是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的圖像傳感器的剖視圖。
[0031]圖16和圖17是示出在制造圖15的圖像傳感器中的加工步驟的剖視圖。
[0032]圖18是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的圖像傳感器的剖視圖。
[0033]圖19至圖21是示出在制造圖18的圖像傳感器中的加工步驟的剖視圖。
[0034]圖22是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的圖像傳感器的剖視圖。
[0035]圖23是示出在制造圖22的圖像傳感器中的加工步驟的剖視圖。
[0036]圖24是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的圖像傳感器的剖視圖。
[0037]圖25是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的圖像傳感器的剖視圖。
[0038]圖26是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的圖像傳感器的剖視圖。
[0039]圖27是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的具有圖像傳感器的電子裝置的框圖。
[0040]圖28至圖32示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的圖像傳感器可以應(yīng)用于的多媒體裝置的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0041]在下文中，將參照其中示出了一些實(shí)施例的附圖來更充分地描述各方面的一些實(shí)施例。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以許多不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)該被解釋為局限于在此闡述的所述一些實(shí)施例。相反，提供這些所述一些實(shí)施例使得這樣的描述將是徹底的和完整的，這些所述一些實(shí)施例將把本發(fā)明構(gòu)思的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見，可能夸大層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。
[0042]將理解的是，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在”另一元件或?qū)印吧稀?、“連接到”或“結(jié)合到”另一元件或?qū)訒r(shí)，該元件或?qū)涌梢灾苯釉诹硪辉驅(qū)由?、直接連接到或直接結(jié)合到另一元件或?qū)?，或者可以存在中間元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件被稱為“直接在”另一元件或?qū)印吧稀?、“直接連接到”或“直接結(jié)合到”另一元件或?qū)訒r(shí)，不存在中間元件或?qū)?。同樣的附圖標(biāo)記始終指示同樣的元件。如在這里使用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任意和所有組合。
[0043]將理解的是，雖然這里可以使用術(shù)語第一、第二、第三、第四等來描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)該受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)別開。因此，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可以被稱作第二元件、組件、區(qū)域、層或部分。
[0044]為了易于描述，可以在這里使用諸如“在……下面”、“在……下方”、“下面的”、“在……上方”、“上面的”等的空間相對(duì)術(shù)語，以描述如在附圖中示出的一個(gè)元件或特征與其他元件或特征的關(guān)系。將理解的是，除了附圖中繪出的方位之外，空間相對(duì)術(shù)語還意圖包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果把附圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則被描述為“在”其他元件或