【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。
技術(shù)介紹
1、直接飛行時間法(direct?time?of?flight，dtof)傳感器憑借其測量距離遠(yuǎn)，弱光性能好成為3d深度視覺技術(shù)發(fā)展的熱門方向。直接飛行時間法發(fā)展初期以前入射技術(shù)(front?side?illuminated，fsi)為主。前入射技術(shù)由于大量金屬連線的存在對進入傳感器表面的光線存在較大的干擾，阻礙了相當(dāng)一部分光線進入到下一層的光電二極管(photondiode，pd)，信噪比較低。隨著技術(shù)改進后，發(fā)展了背面照度技術(shù)(back-side?illuminated，bsi)，背面照度技術(shù)將金屬連線轉(zhuǎn)移到光電二極管的背面，光線可以直接進入光電二極管,因此可以大幅度提高信噪比，且可配合更復(fù)雜、更大規(guī)模電路來提升傳感器讀取速度。背面照度技術(shù)相比前入射技術(shù)性能已經(jīng)有了很大提升,結(jié)合深溝槽隔離結(jié)構(gòu)可以做到相鄰感光區(qū)的光學(xué)和電學(xué)隔離。當(dāng)光子進入感光區(qū)后，一部分進入pn結(jié)區(qū)發(fā)生雪崩，還有一部分未進入pn結(jié)區(qū)發(fā)生雪崩造成浪費。
2、然而，目前的光電傳感器感光區(qū)域的光子探測效率有待進一步提升。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)解決的技術(shù)問題是，提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，使得感光區(qū)域五面隔離，減少光子損失，提升了光電傳感器感光區(qū)域的光子探測效率。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)實施例提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，其中形成方法包括：提供第一襯底，第一襯底具有相對的第一面與第二面，第一襯
3、可選的，感光區(qū)內(nèi)具有光電摻雜區(qū)，第一面暴露出光電摻雜區(qū)；光電摻雜區(qū)的摻雜離子包括：砷、硼、碳、氟化硼、氟、磷、氮、鋁、鍺或銻。
4、可選的，光電摻雜區(qū)的形成方法包括：對感光區(qū)進行離子注入；離子注入的工藝參數(shù)包括：注入離子為p型導(dǎo)電離子或n型導(dǎo)電離子；注入離子的劑量范圍為3e11?ions/cm2～5e15?ions/cm2；注入離子的能量范圍為5kev～2200kev。
5、可選的，第一反射層的形成方法包括：在各隔離區(qū)內(nèi)形成第一開口；在各第一開口內(nèi)形成填滿第一開口的第一反射層。
6、可選的，第一開口的形成方法包括：在第一襯底表面形成第一掩膜層，第一掩膜層暴露出第一襯底的部分表面；以第一掩膜層為掩膜，刻蝕第一襯底，形成位于相鄰感光區(qū)之間的第一開口。
7、可選的，在形成第一開口之前，還包括：在第一襯底表面形成第二介質(zhì)層；第二介質(zhì)層包括氧化硅層以及位于氧化硅層表面的氮化硅層。
8、可選的，在形成第一開口之后，在形成第一反射層之前，還包括：在第一開口表面形成第三介質(zhì)層，第三介質(zhì)層包括氧化層、高介電常數(shù)層中的一者或兩者重疊。
9、可選的，還包括：提供第二襯底，第二襯底具有相對的第三面與第四面；在第二襯底上形成第二器件層，第二器件層包括：第四介質(zhì)層、位于第四介質(zhì)層內(nèi)的第二互連結(jié)構(gòu)、以及位于第四介質(zhì)層內(nèi)的第二器件，第二器件與第二互連結(jié)構(gòu)電連接；將第二襯底的第四面朝向第一襯底的第一面相鍵合。
10、可選的，第一器件層還包括：第一介質(zhì)層、位于第一介質(zhì)層內(nèi)的第一互連結(jié)構(gòu)、以及位于第一介質(zhì)層內(nèi)的第一器件，第一器件與第一互連結(jié)構(gòu)電連接；在將第二襯底與第一襯底相鍵合之后，第二互連結(jié)構(gòu)與第一互連結(jié)構(gòu)電連接。
11、可選的，還包括：第一襯底和第二襯底相鍵合后還包括：對第一襯底的第二面進行平坦化處理直至暴露出第一反射層的底部表面。
12、相應(yīng)的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：第一襯底，具有相對的第一面與第二面，第一襯底包括若干感光區(qū)以及位于相鄰感光區(qū)之間的隔離區(qū)；位于各隔離區(qū)內(nèi)的第一反射層；位于第一面表面的第一器件層，第一器件層內(nèi)具有位于各感光區(qū)上的第二反射層，且第二反射層與第一反射層連接。
13、可選的，感光區(qū)內(nèi)具有光電摻雜區(qū)，第一面暴露出光電摻雜區(qū)；光電摻雜區(qū)的摻雜離子包括：砷、硼、碳、氟化硼、氟、磷、氮、鋁、鍺或銻。
14、可選的，第一器件層還包括：第一介質(zhì)層、位于第一介質(zhì)層內(nèi)的第一互連結(jié)構(gòu)、以及位于第一介質(zhì)層內(nèi)的第一器件，第一器件與第一互連結(jié)構(gòu)電連接。
15、可選的，第一互連結(jié)構(gòu)還與感光區(qū)電連接，且第二反射層與第一互連結(jié)構(gòu)電絕緣。
16、可選的，還包括：與第一襯底鍵合連接的第二襯底，第二襯底具有相對的第三面與第四面，第四面朝向第一面相鍵合。
17、可選的，還包括：位于第四面表面的第二器件層；第二器件層包括：位于第二襯底表面的第四介質(zhì)層、位于第四介質(zhì)層內(nèi)的第二互連結(jié)構(gòu)、以及位于第四介質(zhì)層內(nèi)的第二器件，第二器件與第二互連結(jié)構(gòu)電連接，且第二互連結(jié)構(gòu)與第一互連結(jié)構(gòu)電連接。
18、可選的，還包括：位于第一襯底與第一器件層之間的第二介質(zhì)層；第二介質(zhì)層包括氧化硅層以及位于氧化硅層表面的氮化硅層。
19、可選的，還包括：位于第一反射層側(cè)壁表面的第三介質(zhì)層，第三介質(zhì)層位于感光區(qū)側(cè)壁與第一反射層側(cè)壁之間；第三介質(zhì)層包括氧化層、高介電常數(shù)層中的一者或兩者重疊。
20、可選的，第一反射層的材料包括鋁；第二反射層的材料包括鋁。
21、可選的，還包括：位于第二面表面的透鏡結(jié)構(gòu)。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)實施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：
23、本專利技術(shù)的技術(shù)方案提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，第一反射層位于隔離區(qū)內(nèi)，第二反射層位于各感光區(qū)上，第一反射層將相鄰感光區(qū)隔離開，第二反射層與第一反射層相連接。當(dāng)光從第二面入射到感光區(qū)時，第一反射層與第二反射層改變了光的傳播路徑，使得入射到感光區(qū)內(nèi)的光反射在感光區(qū)內(nèi)，減少了光子的損失，增加了感光區(qū)收集的光信號，提升了光子探測效率。
24、本專利技術(shù)的技術(shù)方案提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法中，第一反射層形成于隔離區(qū)內(nèi)，第二反射層形成于各感光區(qū)上，第一反射層將相鄰感光區(qū)隔離開，第二反射層與第一反射層相連接。當(dāng)光從第二面入射到感光區(qū)時，第一反射層與第二反射層改變了光的傳播路徑，使得入射到感光區(qū)內(nèi)的光反射在感光區(qū)內(nèi)，減少了光子的損失，增加了感光區(qū)收集的光信號，提升了光子探測效率。
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1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述感光區(qū)內(nèi)具有光電摻雜區(qū)，所述第一面暴露出所述光電摻雜區(qū)；所述光電摻雜區(qū)的摻雜離子包括：砷、硼、碳、氟化硼、氟、磷、氮、鋁、鍺或銻。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一器件層還包括：第一介質(zhì)層、位于所述第一介質(zhì)層內(nèi)的第一互連結(jié)構(gòu)、以及位于所述第一介質(zhì)層內(nèi)的第一器件，所述第一器件與所述第一互連結(jié)構(gòu)電連接。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一互連結(jié)構(gòu)還與所述感光區(qū)電連接，且所述第二反射層與所述第一互連結(jié)構(gòu)電絕緣。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：與所述第一襯底鍵合連接的第二襯底，所述第二襯底具有相對的第三面與第四面，所述第四面朝向所述第一面相鍵合。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：位于所述第四面表面的第二器件層；所述第二器件層包括：位于第二襯底表面的第四介質(zhì)層、位于所述第四介質(zhì)層內(nèi)的第二互連結(jié)構(gòu)、以及位于所述第四介質(zhì)層內(nèi)的第二器件，所述第二器件與所述第二互
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：位于所述第一襯底與所述第一器件層之間的第二介質(zhì)層；所述第二介質(zhì)層包括氧化硅層以及位于所述氧化硅層表面的氮化硅層。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：位于所述第一反射層側(cè)壁表面的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層位于感光區(qū)側(cè)壁與所述第一反射層側(cè)壁之間；所述第三介質(zhì)層包括氧化層、高介電常數(shù)層中的一者或兩者重疊。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一反射層的材料包括鋁；所述第二反射層的材料包括鋁。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：位于所述第二面表面的透鏡結(jié)構(gòu)。
11.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括：
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述感光區(qū)內(nèi)具有光電摻雜區(qū)，所述第一面暴露出所述光電摻雜區(qū)；所述光電摻雜區(qū)的摻雜離子包括：砷、硼、碳、氟化硼、氟、磷、氮、鋁、鍺或銻。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述光電摻雜區(qū)的形成方法包括：對所述感光區(qū)進行離子注入；所述離子注入的工藝參數(shù)包括：注入離子為P型導(dǎo)電離子或N型導(dǎo)電離子；注入離子的劑量范圍為3E11?ions/cm2～5E15?ions/cm2；注入離子的能量范圍為5KeV～2200KeV。
14.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一反射層的形成方法包括：在各所述隔離區(qū)內(nèi)形成第一開口；在各所述第一開口內(nèi)形成填滿所述第一開口的第一反射層。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一開口的形成方法包括：在所述第一襯底表面形成第一掩膜層，所述第一掩膜層暴露出第一襯底的部分表面；以所述第一掩膜層為掩膜，刻蝕所述第一襯底，形成位于相鄰感光區(qū)之間的第一開口。
16.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，在形成所述第一開口之前，還包括：在所述第一襯底表面形成第二介質(zhì)層；所述第二介質(zhì)層包括氧化硅層以及位于所述氧化硅層表面的氮化硅層。
17.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，在形成所述第一開口之后，在形成所述第一反射層之前，還包括：在所述第一開口表面形成第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層包括氧化層、高介電常數(shù)層中的一者或兩者重疊。
18.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，還包括：提供第二襯底，所述第二襯底具有相對的第三面與第四面；在所述第二襯底上形成第二器件層，所述第二器件層包括：第四介質(zhì)層、位于所述第四介質(zhì)層內(nèi)的第二互連結(jié)構(gòu)、以及位于所述第四介質(zhì)層內(nèi)的第二器件，所述第二器件與所述第二互連結(jié)構(gòu)電連接；將所述第二襯底的第四面朝向所述第一襯底的第一面相鍵合。
19.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一器件層還包括：第一介質(zhì)層、位于所述第一介質(zhì)層內(nèi)的第一互連結(jié)構(gòu)、以及位于所述第一介質(zhì)層內(nèi)的第一器件，所述第一器件與所述第一互連結(jié)構(gòu)電連接；在將所述第二襯底與所述第一襯底相鍵合之后，所述第二互連結(jié)構(gòu)與所述第一互連結(jié)構(gòu)電連接。
20.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，還包括：所述第一襯底和所述第二襯底相鍵合后還包括：對所述第一襯底的第二面進行平坦化處理直至暴露出所述第一反射層的底部表面。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述感光區(qū)內(nèi)具有光電摻雜區(qū)，所述第一面暴露出所述光電摻雜區(qū)；所述光電摻雜區(qū)的摻雜離子包括：砷、硼、碳、氟化硼、氟、磷、氮、鋁、鍺或銻。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一器件層還包括：第一介質(zhì)層、位于所述第一介質(zhì)層內(nèi)的第一互連結(jié)構(gòu)、以及位于所述第一介質(zhì)層內(nèi)的第一器件，所述第一器件與所述第一互連結(jié)構(gòu)電連接。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一互連結(jié)構(gòu)還與所述感光區(qū)電連接，且所述第二反射層與所述第一互連結(jié)構(gòu)電絕緣。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：與所述第一襯底鍵合連接的第二襯底，所述第二襯底具有相對的第三面與第四面，所述第四面朝向所述第一面相鍵合。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：位于所述第四面表面的第二器件層；所述第二器件層包括：位于第二襯底表面的第四介質(zhì)層、位于所述第四介質(zhì)層內(nèi)的第二互連結(jié)構(gòu)、以及位于所述第四介質(zhì)層內(nèi)的第二器件，所述第二器件與所述第二互連結(jié)構(gòu)電連接，且所述第二互連結(jié)構(gòu)與所述第一互連結(jié)構(gòu)電連接。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：位于所述第一襯底與所述第一器件層之間的第二介質(zhì)層；所述第二介質(zhì)層包括氧化硅層以及位于所述氧化硅層表面的氮化硅層。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：位于所述第一反射層側(cè)壁表面的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層位于感光區(qū)側(cè)壁與所述第一反射層側(cè)壁之間；所述第三介質(zhì)層包括氧化層、高介電常數(shù)層中的一者或兩者重疊。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一反射層的材料包括鋁；所述第二反射層的材料包括鋁。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：位于所述第二面表面的透鏡結(jié)構(gòu)。
11.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括：
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述感光區(qū)內(nèi)具有光電摻雜區(qū)，所述第一面暴露出所述光電摻雜區(qū)；所述光電摻雜區(qū)的摻雜離子包括：砷、硼、碳、氟化硼、氟、磷、氮、鋁、鍺或銻。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李海山，王志高，
申請(專利權(quán))人：中芯國際集成電路制造北京有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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