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TWI705561B - 半導體結構及其製造方法 - Google Patents

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TWI705561B
TWI705561B TW105137979A TW105137979A TWI705561B TW I705561 B TWI705561 B TW I705561B TW 105137979 A TW105137979 A TW 105137979A TW 105137979 A TW105137979 A TW 105137979A TW I705561 B TWI705561 B TW I705561B
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李昇展
黃志輝
蔡正原
杜友倫
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

本揭露之某些實施例提供一種半導體結構，該半導體結構包括：一基板；一輻射感測區，其位於該基板中；及一溝槽，其位於該基板中且包含位於該溝槽之一內壁上方之一襯層、位於該襯層上方之一FSG層、位於該FSG層上方之一個氧化物層及位於該氧化物層上方之一反射材料。該半導體結構之該輻射感測區包括複數個輻射感測單元。該半導體結構之該溝槽將該等輻射感測單元中之至少兩者分離。該半導體結構之該FSG層包括至少2原子％游離氟及自約500埃至約1300埃之一厚度。

Description

半導體結構及其製造方法
本發明實施例係關於一種半導體溝槽隔離結構及其製造方法。
半導體影像感測器係用於感測光。互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器(CIS)及電荷耦合裝置(CCD)感測器廣泛用於各種應用中，諸如相機、掃描器、影印機等。此等裝置利用一基板(包含可吸收投射向該基板之輻射並將所感測到之輻射轉換成電訊號之光電二極體及電晶體)中之一像素陣列。 除其他因素之外，一影像感測器之一效能亦取決於其量子效率及光學串擾。一影像感測器之量子效率指示根據影像感測器中之入射光子數目所產生之電子之一數目。在入射於一像素上之某些光子被另一像素吸收時，會發生光學串擾。 因此，雖然影像感測器之現有半導體結構及製造影像感測器之習用方法大體上足以達成其既定目的，但其並非在每一方面皆完全令人滿意。
本揭露之某些實施例提供一半導體結構，該半導體結構包括：一基板；一輻射感測區，其位於該基板中；及一溝槽，其位於該基板中且包含位於該溝槽之一內壁上方之一襯層、位於該襯層上方之一FSG層、位於該FSG層上方之一個氧化物層及位於該氧化物層上方之一反射材料。該半導體結構之輻射感測區包括複數個輻射感測單元。該半導體結構之溝槽將輻射感測單元中之至少兩者分離。輻射感測單元中之至少兩者之FSG層包括至少2原子％游離氟及自約500埃至約1300埃之一厚度。 本揭露之某些實施例提供一影像感測器，該影像感測器包括：一基板，其具有一前表面及一後表面；一輻射感測區，其接近該基板之該後表面；及複數個溝槽隔離結構，其接近該基板之該後表面。該輻射感測區包含複數個輻射感測單元。該影像感測器之該等溝槽隔離結構中之每一者將該等輻射感測單元中之至少兩者分離且包括位於該基板之後表面上之一溝槽，該溝槽包含：一襯層，其位於該後表面及該溝槽之一內壁上方；一FSG層，其位於該襯層上方；一個氧化物層，其位於該FSG層上方；及一反射材料，其位於該溝槽中及該氧化物層上方。FSG層包含至少2原子％之游離氟。 本揭露之某些實施例提供一種製作一半導體結構之方法，該方法包括：接收具有一前表面及一後表面之一基板，在該基板之後表面上形成一溝槽，在該溝槽之一內壁上方形成一襯層，藉由一化學氣相沉積操作在該襯層上沉積一FSG層，在該FSG層上方形成一個氧化物層，及在該氧化物層上方形成一反射材料。沉積一FSG層之操作係使用一前驅物且使用自約100 W至約150 W之一RF功率來實施，該前驅物包含含有氟之一氣體分子。FSG層(212)包括至少2原子％游離氟。
以下揭露提供諸多不同實施例或實例以用於實施所提供標的物之不同特徵。下文闡述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等組件及配置僅係實例且並不意欲係限制性的。舉例而言，在以下說明中，一第一構件形成於一第二構件上方或該第二構件上可包含其中第一構件與第二構件直接接觸而形成之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成於第一構件與第二構件之間使得第一構件與第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複係出於簡潔及清晰目的且本身並不指示所論述之各種實施例及/或組態之間的一關係。 此外，為便於說明，本文中可使用空間相對術語(諸如「下」、「上方」、「下部」、「上邊」、「上部」及諸如此類)來闡述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中所圖解說明。除圖中所繪示之定向外，空間相對術語亦意欲囊括在使用或操作中之裝置之不同定向。設備亦可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)且可相應地以類似方式解釋本文中所使用之空間相對描述符。 下文使用特定語言揭示圖中所圖解說明之實施例或實例。然而，應理解該等實施例及實例並不意欲係限制性的。所揭示實施例之任何更改及修改及此文件中所揭示之原理之任何進一步應用預期為通常由熟習此項技術者想到。 此外，應理解數個處理操作及/或一裝置之構件可僅簡要地加以闡述。此外，雖然仍實施發明申請專利範圍，但可增加額外處理操作及/或構件，且可移除或改變以下特定處理操作及/或構件。因此，應理解以下說明僅表示實例，且不意欲表明需要一或多個操作或構件。 一BSI影像感測器裝置通常需要藉由入射輻射分類之兩種以上之像素，從而形成像素陣列之一重複單元。在習用BSI影像感測器裝置中，將一較厚矽基板用於長波長及短波長感測兩者。通常，舉例而言，紅外(IR)光及紅色光屬於長波長應用，且綠色光及藍色光屬於短波長應用。當然，此等光僅係實例且並不意欲係限制性的。另外，在像素之大小變得較小時，其可涉及鄰近像素之間的較多串擾影響。因此，需要在鄰近像素之間形成背側溝槽隔離(BTI)以解決前述問題。 在圖1中，圖解說明一影像感測器100之一俯視圖。該影像感測器包含複數個輻射感測區110及120。輻射感測區110及120中之每一者具有配置成陣列之輻射感測單元111及121。在某些實施例中，輻射感測單元111及121在本文中稱為像素。輻射感測像素111及121經組態以分別接收投射向輻射感測像素111及121之一輻射並將該輻射轉換成電訊號。在某些實施例中，輻射感測像素111及121與互補式金屬氧化物半導體(CMOS)整合在一起，且影像感測器100係一CMOS影像感測器(CIS)。在某些其他實施例中，輻射感測像素111及121係電荷耦合裝置(CCD)影像感測器。 影像感測器100包含一半導體基板及位於該基板上之複數個輻射感測像素111及121。在某些實施例中，輻射感測像素111及121係單色像素。在某些其他實施例中，輻射感測像素111及121係經配置以偵測來自一入射光之不同波長(顏色)之彩色像素。舉例而言，使用藍色(B)像素、綠色(G)像素、紅色(R)像素。在某些實施例中，輻射感測區110中之輻射感測像素111係紅色像素且輻射感測區120中之輻射感測像素121係藍色像素。在某些其他實施例中，一個輻射感測區110或120中之某些輻射感測像素係紅色像素且同一輻射感測區中之其餘輻射感測像素係藍色像素。在其他實施例中，其他顏色配置係可用的。 在某些實施例中，影像感測器100包含一黑位準參考像素(未展示)。黑位準參考像素類似於輻射感測像素111及121且經配置成距輻射感測像素111及121一距離，惟提供一光防護罩以防止黑位準參考像素接收輻射除外。在此等實施例中，黑位準參考充當用以校準影像感測器100及/或修改來自輻射感測像素111及121之影像資料輸出之一參考。 圖2圖解說明用於製造一半導體結構之一操作流程。在本揭露之某些實施例中，圖2中之操作流程係用於形成圖1中所圖解說明之影像感測器100。在操作401中，接收一基板200。然後在操作402中，在基板200中形成一溝槽210。操作403在溝槽210上方形成一襯層211。然後，在操作404中，在襯層211上方沉積一摻雜氟矽酸鹽玻璃(FSG)層212。在操作405中，在FSG層212上方形成一個氧化物層213。最後，操作406在氧化物層213上方形成一反射材料214且完成本揭露之一半導體結構。 圖3至圖8展示處於製造之各種階段的一影像感測器之一半導體結構之示意性剖面圖。參考圖2中所圖解說明之操作流程的此等圖之說明將在後文提供。 現在參考圖3，透過操作402在基板200中形成一溝槽。為簡單起見，圖3中僅圖解說明一個溝槽210。基板200包含一前表面201及一後表面202。提供一圖案化硬遮罩層220以覆蓋基板200之後表面202但使後表面202之一部分暴露。在用於形成溝槽210之一蝕刻操作期間，圖案化硬遮罩層220充當一保護性遮罩。藉助圖案化硬遮罩層220之配置，可初步判定陣列式輻射感測像素111及121之位置。用於形成溝槽210之一可能方式(舉例而言)係一乾蝕刻操作。在製作溝槽210之後，移除如圖3中所展示之硬遮罩層220。 該溝槽可具有近似矩形形狀、梯形形狀、伸長橢圓形狀或其他適合形狀。在某些實施例中，該溝槽具有在自約0.5 μm至約3 μm之一範圍中之一深度、在自約0.15 μm至約0.3 μm之一範圍中之一寬度及在自約1.5至約20之一範圍中之一縱橫比。溝槽210充當一深溝槽隔離結構，其用於將至少兩個輻射感測單元分離且避免由光學串擾導致之白色像素或兩個毗鄰輻射感測單元之間的電洩露電流。 圖4展示在操作403中形成的包含位於溝槽210之一內壁上方之一襯層211之一半導體結構之一剖面圖。襯層211由一高介電係數材料構成。舉例而言，高介電係數材料可係HfO2 、Al2 O3 、TiO2 、HfZrO、Ta2 O3 、Ta2 O5 、HfSiO4 、ZrO2 、ZrSiO2 、鑭系氧化物或上述材料之任何組合。在某些實施例中，襯層211包含複數個高介電係數材料層，該等層各自由HfO2 、Al2 O3 、TiO2 、HfZrO、Ta2 O3 、Ta2 O5 、HfSiO4 、ZrO2 、ZrSiO2 、鑭系氧化物或上述材料之任何組合構成。可使用原子層沉積(ALD)或其他適合方法來製作襯層211，使得可在溝槽210之內壁上方達成襯層211之一均勻厚度。 圖5展示包含在操作404中形成的位於襯層211上方之一摻雜氟矽酸鹽玻璃(FSG)層212之一半導體結構之一剖面圖。FSG層212含有至少2原子％游離氟(游離F％)且具有約500埃至約1300埃之一均勻厚度。游離氟表示非鍵結氟原子，其所需要的用於在FSG層中擴散或自FSG層擴散至襯層211及基板200之能量比鍵結氟原子要少。FSG層可藉由電漿輔助化學氣相沉積(PECVD，plasma enhanced chemical vapor deposition)或其他適合方法形成。舉例而言，當在操作404中使用PECVD時，可供應包含SiF4 及SiH4 之一前驅物以及具有自約100 W至150 W之一功率之一RF電漿來沉積FSG層212。在某些實施例中，FSG層212係形成於襯層211上方，使得FSG層212不接觸溝槽210之內壁且在溝槽210之底部處及靠近溝槽210之開口處具有基本相同之厚度。亦即，襯層211將溝槽210之內壁與FSG層212分離且FSG層212在一深溝槽中具有一均勻厚度與一高縱橫比。 在圖6中，在FSG層212上方形成一個氧化物層213。在某些實施例中，氧化物層213係藉由在FSG層212上方沉積矽氧化物形成。在某些實施例中，氧化物層213係藉由一超低沉積速率形成。 圖7及圖8圖解說明在操作406中形成於氧化物層213上方之一反射材料214。在圖7中，在氧化物層213上方沉積反射材料214且反射材料214填充溝槽210。然後，移除位於基板200之後表面202上之多於反射材料214直至暴露氧化物層213為止，如圖8中所展示。薄化操作係藉由(舉例而言)一化學機械拋光操作實施。在某些實施例中，反射材料214由鎢、鋁、銅或上述材料之任何組合構成。反射材料214充當用於投射向反射材料214之一輻射之一反射體。因此，防止自反射材料214之一側投射向反射材料214之輻射進入反射材料214之另一側。 圖3至圖8及上文說明中揭示藉由圖2之操作流程製作的本揭露之一半導體結構。然而，應理解此等揭露內容僅表示實例且不意欲係限制性的。舉例而言，在某些其他實施例中，在操作406中在反射材料214製作於氧化物層213上方之前，在溝槽210中沉積一阻障層(未展示)以將反射材料214與氧化物層213分離。舉例而言，該阻障層可係氮化鈦。 在某些實施例中，本揭露之襯層211係帶負電荷的。因此，可將產生於輻射感測單元231及232中電載流子自溝槽210之襯層211排斥出且可避免如上文所提及之串擾之發生。此外，FSG層212係帶正電荷的。選擇FSG層212乃是由於FSG層212所承載之正電荷量未大至抵消襯層211之負電荷之一程度。 在某些實施例中，本揭露之襯層211以FSG層212不接觸溝槽210之內壁之一方式將溝槽210之內壁與FSG層212分離。因此，產生於毗鄰溝槽210之輻射感測單元231及232中之電荷不受FSG層212之正電荷的直接影響且襯層211之負電荷可有效防止電載流子洩露至一毗鄰輻射感測單元。在某些其他較佳實施例中，FSG層212以氧化物層213不接觸襯層211之一方式將襯層211與氧化物層213分離。由於由(舉例而言)矽氧化物形成之一個氧化物層213含有比FSG層212高之一正電荷濃度，因此將氧化物層213與襯層211分離可保持一較高排斥力以防止電載流子洩露至一毗鄰輻射感測單元。 圖9及圖10圖解說明包含如圖8中所揭示之一半導體結構的本揭露之一影像感測器。圖9展示包含形成於基板200之輻射感測像素中之輻射感測單元231及232及形成於氧化物層213及反射材料214上方之一覆蓋層215的一影像感測器。 覆蓋層215可係與氧化物層213相同之氧化物。在某些實施例中，覆蓋層215由與氧化物層213之材料不同之一材料構成。在於氧化物層213及反射材料214上方沉積覆蓋層215之後，將覆蓋層215薄化至位於基板200之後表面202上邊約1200埃至約1800埃之一適當高度。輻射感測單元231及232形成於基板200之輻射感測像素中。為簡單起見，圖9中僅圖解說明兩個輻射感測單元231及232。 兩個輻射感測單元231及232經配置成毗鄰溝槽210且彼此由溝槽210分離。溝槽210充當一深溝槽隔離結構，其對影像感測器而言係用以防止產生於一個輻射感測單元中一電流洩露至一毗鄰輻射感測單元(稱為洩露電流)。因此，輻射感測單元231及232配置有小於溝槽210之一深度，使得其可由溝槽210有效分離。輻射感測單元231及232係藉由在遠離後表面202之基板200上執行一離子佈植操作而形成。離子佈植操作運用具有與基板200相反之一摻雜極性之一摻雜物來佈植基板200。舉例而言，在其中基板35係一P型基板之某些實施例中，輻射偵測裝置160至161摻雜有一N型摻雜物。 在圖9中所圖解說明之實施例中，輻射感測單元231及232係毗鄰或靠近基板200之後表面202形成。在替代實施例中，取決於設計需要及製造要求，輻射感測單231及232可進一步遠離基板200之後表面202而形成。可藉由調諧用於製作此等輻射感測單元231及232之佈植操作之一佈植能量位準而調整輻射感測單元231及232之位置(position)或部位(location)。舉例而言，可施加一較高佈植能量位準以達成具有一較大深度之輻射感測單元231及232。 輻射感測單元231及232係可操作的以感測或偵測透過基板200之後表面202投射向輻射感測單元231及232之輻射。輻射感測單元231及232可能夠感測或偵測可對應於不同顏色之光的具有特定波長之輻射。在一實施例中，輻射感測單元231及232包含一光電二極體。在其他實施例中，輻射感測單元231及232可包含其他類型之光電二極體、光閘、重設電晶體、源極隨耦器電晶體或轉移電晶體。為簡單起見，不對輻射感測單元231及232之結構細節進行圖解說明。 圖10圖解說明圖9之影像感測器進一步具備位於覆蓋層215上方之一抗反射層241及242以及彩色濾光片251及252。儘管圖10中所圖解說明之抗反射層241及242以及彩色濾光片251及252僅經配置於位於輻射感測單元231及232上邊之覆蓋層215之部分上方，但抗反射層及彩色濾光片可形成為其他適合組態。舉例而言，抗反射層及/或彩色濾光片可形成於整個覆蓋層215上方。 圖11及圖12圖解說明包含本揭露之半導體結構之影像感測器之兩項實施例。圖11係展示具有在自約500埃至約1300埃之一範圍中之一厚度T13之一FSG層212的一示意圖(請參考圖13中之實施例中之一者的一SEM影像)。圖12係展示具有實質上大於1300埃之一厚度之一FSG層212'之一示意圖。圖11及圖12中之其他元件係相同的且因此以相同數字標示。在圖11之FSG層212之實施例中，覆蓋層215具有位於基板200之後表面202上邊之一高度H1且反射材料具有一寬度W1。在圖12中之FSG層212'之實施例中，覆蓋層215具有位於後表面202上邊之一高度H2且反射材料具有一寬度W2。由於FSG層212與FSG層212'之間的厚度差異，H1小於H2且W1大於W2。因此，在圖11中，當以一特定入射角投射至彩色濾光片252之一隅角之光束L被反射材料214反射回時，在圖12中，以相同入射角投射至彩色濾光片252之相同隅角之光束L'越過反射材料214。亦即，具有一較大厚度(舉例而言，大於1300埃)之FSG層212'達成覆蓋層215之一較大高度及反射材料214之一較小寬度，使得投射向輻射感測單元232之一定數量之光束被毗鄰輻射感測單元231接收。就此而言，安置於一光學暗環境中之輻射感測單元231偵測一光束並變成稱為一「白色像素」之單元，該「白色像素」在一影像感測器中係非所要。 眾所周知，深溝槽之表面上之缺陷或懸鍵可係實體缺陷或電缺陷且可陷獲載流子，諸如電子。經陷獲載流子可產生洩露電流。洩露電流會給影像感測器帶來問題。舉例而言，安置於一光學暗環境中之一輻射感測單元在其本不應該終止時可終止「感測」光。在此情況中，洩露電流可稱為一「暗電流」且含有輻射感測單元之像素可變成稱為一「白色像素」之像素。暗電流及白色像素係電串擾之形式，其使影像感測器之效能降級且因此係非所要的。 藉助包含本揭露之FSG層212之半導體結構，FSG層212中之游離氟原子可使前述缺陷或懸鍵恢復。因此，可極大地減少白色像素。下文提供表1以展示實例1及實例2中之FSG層之游離氟原子之濃度。實例1之FSG層係藉由PECVD操作在常規功率(舉例而言，大於150 W)下形成，但實例2之FSG層係藉由PECVD操作在較低功率(舉例而言，小於150 W)下形成。在前述PECVD操作中之使用之前驅物包含SiF4 及SiH4 。在實例1中，藉由XRF量測之氟原子(鍵結氟原子及游離氟原子)之濃度係6.43原子％且藉由FTIR量測之氟原子(鍵結氟原子)之濃度係4.873原子％。因此，在使用(舉例而言)225 W之常規RF功率來沉積時，實例1之游離F%係1.557原子％。在實例2中，藉由XRF量測之氟原子(鍵結氟原子及游離氟原子)之濃度係6.347原子％且藉由FTIR量測之氟原子(鍵結氟原子)之濃度係3.99原子％。因此，在使用(舉例而言)112.5 W之低RF功率來沉積時，實例2之游離F％係2.357原子％。
Figure 105137979-A0304-0001
 FSG層212中之游離氟原子可擴散至襯層211及基板200或輻射感測單元231及232以藉由形成穩健Si-F鍵、Hf-F鍵或其他氟化鍵使氧缺陷及懸鍵恢復。藉助FSG層中之游離氟原子，可消除界面及輻射感測單元處之缺陷且因此可有效減少毗鄰輻射感測單元與白色像素之間的串擾。在某些實施例中，襯層211具有如此薄之一厚度，以至於游離氟原子可透過襯層211擴散至基板200與襯層211之間的界面以中和缺陷及懸鍵。舉例而言，襯層211可具有自約15 Å至約30 Å之一厚度。 圖14展示一TEM影像及在FSG層212與根據本揭露之一實施例之一Si基板之間的界面處進行之一EDX分析結果。如EDX結果中所展示，游離氟原子出現在距基板與FSG層之間的界面約100埃之一距離處之Si基板中。此證明FSG層212中之游離氟原子以約100埃之一距離擴散至基板中。因此，到達界面處及基板中距該界面約100埃之一距離處之游離氟原子可用於使存在於此等區域中之懸鍵及缺陷恢復。 圖15展示包含根據本揭露之一FSG層之一影像感測器D與其他影像感測器A至C之間的所量測白色像素(WP)濃度之一比較圖表。在所有影像感測器中，輻射感測單元彼此由一深溝槽隔離結構(DTI)分離。在影像感測器A中，襯層係由以一超低速率沉積之矽氧化物層(ULRPO)直接覆蓋。在影像感測器B中，襯層係由以一低功率電漿沉積之TiN層直接覆蓋。在影像感測器C中，襯層係由以一低SiH4 流動速率沉積之一個矽氧化物層覆蓋。在影像感測器D中，襯層係由藉由一低功率PECVD操作沉積之根據本揭露之一FSG層覆蓋。該圖表展示，由於FSG層中之游離氟原子之優點，影像感測器D中之WP濃度因根據本揭露之FSG層顯著減少。 圖16圖解說明如圖15中所展示之影像感測器A、C及D之PL強度之量測。在圖16中，A1及A2表示影像感測器A之兩個樣本，C1及C2表示影像感測器C之兩個樣本，且D1表示圖15之影像感測器D之一樣本。PL強度展示在輻射吸收之後由樣本發射之輻射之濃度。如樣本D1之一較高PL強度意味著具有較少缺陷之一結構，該等缺陷可陷獲由樣本吸收或發射之輻射。相比而言，樣本A1、A2、C1及C2具有有較多缺陷之結構。因此，證明具有本揭露之半導體結構(深溝槽隔離結構)之一影像感測器具有藉由FSG層中之游離氟原子減少影像感測器中之缺陷之優點。 圖17係展示各自藉由不同操作P10、P50、P90及P95製備之不同影像感測器E及F中之白色像素之數量之P圖表。在影像感測器E及F兩者中，輻射感測單元彼此係由一深溝槽隔離結構分離。在影像感測器E中，襯層係由一ULRPO層覆蓋。在影像感測器F中，襯層係由藉由一低功率PECVD操作製備之根據本揭露之一FSG層覆蓋。運用不同操作製作之影像感測器E證明WP濃度之一廣泛分佈：自約350 ppm至約900 ppm。相比之下，藉由操作P10、P50、P90及P95製作之影像感測器F展示WP濃度之較窄分佈：自約270 ppm至約350 ppm。因此，圖17中之P圖表展示：包含具有根據本揭露之一FSG層之半導體結構之一影像感測器在影像感測器之不同製造操作下具有一更加穩定之品質。亦即，藉助具有本揭露之FSG層之一隔離結構，可達成在不同製造操作下維持影像感測器之一高品質之一益處。 基於上文，本揭露提供包含用於分離毗鄰輻射感測單元之一溝槽210之一半導體結構。溝槽210包含一襯層211、一FSG層212、一個氧化物層213及一反射材料214。藉助本揭露之此結構，可顯著減少一影像感測器中之缺陷及懸鍵，可將產生於一輻射感測單元中之電載流子侷限在輻射感測單元中，可將投射向一個輻射感測單元之輻射有效反射回至輻射感測單元，且甚至可在不同製造操作下維持影像感測器之品質。 本揭露之某些實施例提供一半導體結構，該半導體結構包括：一基板；一輻射感測區，其位於該基板中；及一溝槽，其位於該基板中且包含位於該溝槽之一內壁上方之一襯層、位於該襯層上方之一FSG層、位於該FSG層上方之一個氧化物層及位於該氧化物層上方之一反射材料。該半導體結構之輻射感測區包括複數個輻射感測單元。該半導體結構之溝槽將輻射感測單元中之至少兩者分離。輻射感測單元中之至少兩者之FSG層包括至少2原子％游離氟及自約500埃至約1300埃之一厚度。 本揭露之某些實施例提供一影像感測器，該影像感測器包括：一基板，其具有一前表面及一後表面；一輻射感測區，其接近該基板之該後表面；及複數個溝槽隔離結構，其接近該基板之該後表面。該輻射感測區包含複數個輻射感測單元。該影像感測器之該等溝槽隔離結構中之每一者將該等輻射感測單元中之至少兩者分離且包括位於該基板之後表面上之一溝槽，該溝槽包含：一襯層，其位於該後表面及該溝槽之一內壁上方；一FSG層，其位於該襯層上方；一個氧化物層，其位於該FSG層上方；及一反射材料，其位於該溝槽中及該氧化物層上方。FSG層包含至少2原子％之游離氟。 本揭露之某些實施例提供一種製作一半導體結構之方法，該方法包括：接收具有一前表面及一後表面之一基板，在該基板之後表面上形成一溝槽，在該溝槽之一內壁上方形成一襯層，藉由一化學氣相沉積操作在該襯層上沉積一FSG層，在該FSG層上方形成一個氧化物層，及在該氧化物層上方形成一反射材料。沉積一FSG層之操作係使用一前驅物且使用自約100 W至約150 W之一RF功率來實施，該前驅物包含含有氟之一氣體分子。FSG層(212)包括至少2原子％游離氟。 前述內容概述數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可較好地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其可容易地將本揭露用作用於設計或修改其他操作及結構以實現本文中所引入實施例之相同目的及/或達成相同優點之一基礎。熟習此項技術者亦應意識到，此等等效構造並不脫離本揭露之精神及範疇，且應意識到其可在不脫離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、替代及更改。
100‧‧‧影像感測器110‧‧‧輻射感測區111‧‧‧輻射感測單元/輻射感測像素120‧‧‧輻射感測區121‧‧‧輻射感測單元/輻射感測像素200‧‧‧基板201‧‧‧前表面202‧‧‧後表面210‧‧‧溝槽211‧‧‧襯層212‧‧‧摻雜氟矽酸鹽玻璃層212’‧‧‧摻雜氟矽酸鹽玻璃層213‧‧‧氧化物層214‧‧‧反射材料215‧‧‧覆蓋層220‧‧‧圖案化硬遮罩層/硬遮罩層231‧‧‧輻射感測單元232‧‧‧輻射感測單元241‧‧‧抗反射層242‧‧‧抗反射層251‧‧‧彩色濾光片252‧‧‧彩色濾光片A‧‧‧影像感測器A1‧‧‧樣本A2‧‧‧樣本B‧‧‧影像感測器C‧‧‧影像感測器C1‧‧‧樣本C2‧‧‧樣本D‧‧‧影像感測器D1‧‧‧樣本E‧‧‧影像感測器F‧‧‧影像感測器H1‧‧‧高度H2‧‧‧高度L‧‧‧光束L’‧‧‧光束W1‧‧‧寬度
在與圖1至圖17一起閱讀時，依據以下詳細說明可最佳地理解本揭露之態樣。注意，根據行業中之標準實踐，各種構件並非按比例繪製。事實上，為論述之清晰起見，可任意地增大或減小各種構件之尺寸。 圖1係根據本揭露之某些實施例之具有某些像素之一影像感測器之一俯視圖。 圖2係用於製造根據本揭露之某些實施例之一影像感測器之一溝槽隔離結構之一方法的一操作流程。 圖3至圖8係根據本揭露之某些實施例之處於製作之各種階段的一影像感測器之一溝槽隔離結構之示意性局部剖面圖。 圖9係根據本揭露之某些實施例之包含一溝槽隔離結構之一影像感測器之一剖面圖。 圖10係根據本揭露之某些實施例之包含一溝槽隔離結構之一影像感測器之一剖面圖。 圖11及圖12係包含溝槽隔離結構之影像感測器的展示FSG層之不同厚度的剖面圖。 圖13係根據本揭露之某些實施例之一影像感測器之一溝槽隔離結構之一SEM影像。 圖14根據本揭露之某些實施例圖解說明一TEM影像及FSG層與基板之間的界面之一EDX分析結果。 圖15係展示習用影像感測器及根據本揭露之一影像感測器之白色像素分析結果之一圖表。 圖16係展示習用影像感測器及根據本揭露之影像感測器之PL強度之一圖表。 圖17係展示習用影像感測器及本揭露之影像感測器中之白色像素之數量之一P圖表。
200‧‧‧基板
201‧‧‧前表面
210‧‧‧溝槽
211‧‧‧襯層
212‧‧‧摻雜氟矽酸鹽玻璃層
213‧‧‧氧化物層
214‧‧‧反射材料
215‧‧‧覆蓋層
231‧‧‧輻射感測單元
232‧‧‧輻射感測單元
241‧‧‧抗反射層
242‧‧‧抗反射層
251‧‧‧彩色濾光片
252‧‧‧彩色濾光片

Claims (10)

  1. 一種半導體結構，其包括：一基板；一輻射感測區，其位於該基板中，該輻射感測區包括複數個輻射感測單元；一溝槽，其位於該基板中，將該等輻射感測單元中之至少兩者分離，其中該溝槽包括：一襯層，其位於該溝槽之一內壁上方；一摻雜氟矽酸鹽玻璃(FSG)層，其位於該襯層上方且沿著該內壁設置，其中該FSG層包括至少2原子%游離氟及自約500埃至約1300埃之一厚度；一個氧化物層，其位於該FSG層上方；及一反射材料，其位於該氧化物層上方。
  2. 如請求項1之半導體結構，其中該溝槽之一縱橫比處於自約1.5至約10之一範圍中。
  3. 如請求項1之半導體結構，其中該反射材料係包含鎢、鋁、銅或其組合之一導電材料。
  4. 如請求項1之半導體結構，其中該襯層係一高k介電層，該高k介電層由HfO2、Al2O3、TiO2、HfZrO、Ta2O3、Ta2O5、HfSiO4、ZrO2、ZrSiO2 及鑭系氧化物中之至少一者組成。
  5. 一種影像感測器，其包括：一基板，其包括一前表面及一後表面，一輻射感測區，其接近該基板之該後表面，其中該輻射感測區包含複數個輻射感測單元；複數個溝槽隔離結構，其接近該基板之該後表面，其中該複數個溝槽隔離結構中之每一者分隔開該輻射感測單元中之至少兩者，且包括：一溝槽，其位於該基板之該後表面上；一襯層，其位於該後表面上方及該溝槽之一內壁上方；一摻雜氟矽酸鹽玻璃(FSG)層，其位於該襯層上方且沿著該內壁設置，其中該FSG層包含至少2原子百分比之游離氟；一個氧化物層，其位於該FSG層上方；及一反射材料，其位於該溝槽中且位於該氧化物層上方；一抗反射塗層，其位於該輻射感測區上方；及複數個彩色濾光器，其位於該抗反射塗層上方。
  6. 如請求項5之影像感測器，其中該FSG層具有自約500埃至約1300埃之一厚度。
  7. 如請求項5之影像感測器，其中該FSG層分隔開該襯層與該氧化物層。
  8. 如請求項5之影像感測器，其中該溝槽具有自約1μm至約3μm之一深 度。
  9. 一種製作一半導體結構之方法，其包括：接收具有一前表面及一後表面之一基板；在該基板之該後表面上形成一溝槽；在該溝槽之一內壁上形成一襯層；藉由使用包含一含氟氣體分子之一前驅物藉由一化學氣相沉積操作在該襯層上沉積一摻雜氟矽酸鹽玻璃(FSG)層，其中該FSG層沿著該內壁設置且包括至少2原子百分比之游離氟。
  10. 如請求項9之方法，其中該在該基板之該後表面上形成該溝槽包括：形成一深度比被該溝槽分隔開之兩個毗鄰輻射感測單元之深度大之該溝槽。
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