CN109585482A - 用于图像传感器的光刻 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于图像传感器的光刻。本公开提出了一种图像传感器光刻方法，包括离子注入步骤，通过执行至少两次曝光以便以交叠的方式执行深光电二极管隔离结构离子注入，使得通过所述至少两次曝光而形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠而形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。其中，通过所述至少两次曝光中的每一次曝光形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸均大于期望形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸。
Description
技术领域
本公开涉及半导体领域，并且具体来说，涉及用于图像传感器的光刻。
背景技术
图像传感器是一种用于将聚焦在图像传感器上的光学图像转换成电信号的电子设备。图像传感器可以用于诸如数码相机之类的成像设备，使得成像设备接收到的光被转换为数字图像。目前常见的图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CMOS image sensor，CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器，它们被广泛用于各种成像应用中，诸如数码相机或手机摄像头应用。
CMOS图像传感器因其低功耗，低成本，高性能的特点，在数码电子产品、医疗设备、工业监控等社会生活和工业生产领域得到了广泛的应用。目前市场上像素尺寸为1.4μm、1.3μm及1.1μm的CMOS图像传感器应用较为广泛。随着市场要求的不断扩大，小尺寸高像素是CMOS图像传感器发展的必然趋势。CMOS图像传感器尺寸的减小及像素的提升依赖于单个像素单元的像素尺寸的减小。下一代CIS产品像素尺寸正往1.0μm以下发展。像素尺寸的减小不但会影响CIS的性能，同时给工艺制程带来很大的挑战。在小尺寸CIS工艺中，光刻工艺、尤其是用于光电二极管隔离结构(PDI)离子注入的光刻工艺是一大技术难点。
目前，存在对于新的技术的需求以改善在小尺寸情况下图像传感器的光刻。
发明内容
本公开的一个目的是改善图像传感器的光刻，尤其是要改善用于小尺寸CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构离子注入的光刻方法。
根据本公开的一个方面，提供了一种图像传感器光刻方法，该方法包括离子注入步骤，通过至少两次曝光以交叠的方式执行深光电二极管隔离结构离子注入，使得通过所述至少两次曝光而形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域交叠形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。其中，通过所述至少两次曝光中的每一次曝光形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸均大于期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸。
根据本公开的另一方面，提供了一种通过上述方法制成的图像传感器。
根据本公开的还另一方面，提供了一种包括文中所述的图像传感器的成像设备。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部的附图描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1A和1B示意性地示出了现有技术中的CMOS图像传感器的光电二极管隔离结构离子注入的概略图。
图2示意性地示出了根据本公开的第一示例性实施例的CMOS图像传感器的光刻方法的流程图。
图3A-图3D示意性地示出了根据本公开的第一示例性实施例的CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构离子注入的概略图。
图4A-图4C示意性地示出了根据本公开的示例性实施例与现有技术的光刻技术之间的比较。
图5A-图5C示意性地示出了根据本公开的第一示例性实施例的变型例。
图6示意性地示出了根据本公开的第二示例性实施例的CMOS图像传感器的光刻方法。
图7A-图7D示意性地示出了根据本公开的第二示例性实施例的CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构离子注入的概略图。
图8示意性地示出了根据本公开的第三示例性实施例的CMOS图像传感器的光刻方法。
图9A-图9F示意性地示出了根据本公开的第三示例性实施例的CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构离子注入的概略图。
具体实施方式
在CMOS图像传感器中，光电二极管隔离结构通过在其中注入离子而用作相邻的光电二极管(PD)区域之间的隔离层。通常地，通过利用掩模进行一次性曝光而形成CMOS图像传感器的光电二极管隔离结构以进行离子注入。曝光之后光电二极管区被光刻胶覆盖，而光电二极管隔离结构区域被暴露以进行离子注入。在CIS工艺中，深光电二极管隔离结构一般采用硼(B)离子注入。如图1A所示，CMOS图像传感器的光电二极管隔离结构呈对称的横竖交叉状，将各光电二极管(PD)区域隔离开。
在CMOS图像传感器的制作工艺中，用于光电二极管隔离结构离子注入的光刻工艺是一大技术难点，在小尺寸CIS工艺中尤其如此。
CMOS图像传感器像素尺寸的减小，最直观的影响是光电二极管的面积减小，致使传感器的全势阱能力(FWC，Full Well Capability)减小，降低图像分辨力。为提高小像素尺寸CMOS图像传感器的FWC，光电二极管区域的N型离子必须注入得更深，利用光电二极管的纵向长度提高FWC。相应的，作为相邻光电二极管间的隔离层(光电二极管隔离结构)也需要注入得更深，才能起到有效的隔离作用。
在小尺寸CIS工艺中，特别地当CIS单像素尺寸减小到1.0μm以下时，为了达到所需要的深光电二极管隔离结构注入深度，光刻胶要很厚，一般在4μm左右。另一方面，光刻胶的厚度大，而光电二极管区域的面积很小，这导致光电二极管区域上的光刻胶深宽比(AR)太大，甚至可能达到6:1。这样，在进行光电二极管隔离结构光刻及注入时，覆盖在光电二极管区域上的又窄又高的光刻胶容易出现倒胶的情况，如图1B所示，其中箭头指示深光电二极管隔离结构离子注入区域。因此，此缺陷限制了CIS工艺向1.0um以下像素尺寸发展。
鉴于此，本公开提出了一种改进的图像传感器的光刻技术，其能够改善小尺寸CMOS图像传感器工艺中的深光电二极管隔离结构光刻，尤其能够解决现有工艺中容易出现的倒胶问题。
特别地，本公开提出了一种CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构光刻方法，其尤其适于应用于小尺寸CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构光刻。
具体而言，本公开的方法通过至少两次曝光以交叠的方式执行深光电二极管隔离结构离子注入，使得通过所述至少两次曝光而形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域交叠形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。其中，通过所述至少两次曝光中的每一次曝光形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸均大于期望形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸。
由此可见，本公开的方法采用了多次(至少两次)曝光的方法。在每次曝光中均使用具有大间隔尺寸的掩模来进行曝光形成相应的具有大间隔尺寸的深光电二极管隔离结构离子注入区域，并且多次曝光所形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域相互交叠，由此利用大间隔尺寸的深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠来构成期望的具有小间隔尺寸的深光电二极管隔离结构离子注入区域。
在本公开中，深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸指的是深光电二极管隔离结构离子注入区域中的彼此相邻的深光电二极管隔离结构之间的间隔尺寸(pitchsize)，即在同一方向上的、彼此之间不具有其它深光电二极管隔离结构的两个相邻深光电二极管隔离结构之间的间隔尺寸，而此间隔尺寸也等同于被相邻深光电二极管隔离结构夹在中间的PD区域的尺寸。由于曝光用掩模与深光电二极管隔离结构离子注入区域之间的对应性，掩模必然也就具有分别与PD区域和深光电二极管隔离结构离子注入区域对应的图案、结构以及相应的尺寸。因此在本公开中，掩模/掩模图案的间隔尺寸与深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸的含义是等同的。
从某种意义上而言，本公开的多次曝光本质上可以等同于将期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的图案分解为至少两个(多个)具有大间隔尺寸的深光电二极管隔离结构离子注入区域。而由于掩模与深光电二极管隔离结构离子注入区域的对应关系，期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的图案分解也等同于将对应于期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的掩模分解为具有更大间隔尺寸的掩模，从而可以利用分解得到的掩模来进行交叠的曝光。取决于掩模的分解，在多次曝光中使用的掩模可以彼此相同，也可不同，但是每次曝光中所使用的掩模的间隔尺寸都大于期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸。
在本公开中，被用于进行多次曝光的各掩模中的间隔尺寸(即，分别形成的在先深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸)显著大于期望形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸，例如至少为其两倍。
通过本公开的光刻方法，由于在每次曝光操作中采用具有大间隔尺寸的掩模进行曝光，因而在执行深光电二极管隔离结构离子注入时相邻的PD区域的尺寸都较大，这导致光刻胶深宽比较小，可降低至3:1～2:1。在此情况下，即使进行深光电二极管隔离结构离子注入，此较小的光刻胶深宽比使得光刻胶不容易倒胶，从而可以避免倒胶问题。
而且，本公开不需要改变原有的器件结构和设计，不需要对现有CMOS图像传感器工艺做大调整，只需通过至少两次曝光来交叠地执行具有大间隔尺寸的深光电二极管隔离结构离子注入，可以有效地降低光刻胶的深宽比，从而可以避免倒胶问题。
下面将具体描述本公开的各优选示例性实施例。注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
在下面的描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，不详细描述公知的结构和装置，以避免不必要地堵塞、遮盖或模糊本发明。
以下的说明书结合附图分别描述了根据本公开的示例性实施例的利用至少两次曝光来执行深光电二极管隔离结构离子注入。在附图中示出了通过掩模形成的网格状或者格栅状的光电二极管隔离结构离子注入区域，其中各行和/或列代表要注入的深光电二极管隔离结构，具有预定宽度。而由它们间隔开的区域对应于PD区域。由于掩模与离子注入区域的对应关系，掩模具有对应于光电二极管隔离结构离子注入区域的矩形曝光区域和对应于PD区域的光刻胶保留区域。也即是说，附图中所示的图案也可以对应于所采用的掩模的图案。
应指出，各示例性实施例中的曝光的次数、离子注入区域/掩模的形状和数量仅是示例性的，而取决于期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的形状以及任何可能的分解，所进行的曝光的次数、用于通过交叠而形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的在先形成的具有大间隔尺寸的深光电二极管隔离结构离子注入区域以及对应的掩模也可以采用任何其它适当的形状和数量。
图2示意性地示出了根据本公开的第一示例性实施例的CMOS图像传感器的光刻方法的流程图。在本示例性实施例中，该光刻方法通过采用两次曝光来执行深光电二极管隔离结构离子注入。
在步骤S21，通过第一曝光执行深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第一深光电二极管隔离结构离子注入区域。作为示例，该第一深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积可以对应于期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积。
在步骤S22，通过第二曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行深光电二极管隔离结构离子注入以形成第二深光电二极管隔离结构离子注入区域。
由此，通过第一深光电二极管隔离结构离子注入区域和第二深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠来形成具有期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。
在一种实现中，每一步骤的操作可具体执行如下。首先在基板上涂覆光刻胶，然后进行掩模曝光，去除了基板上对应于光电二极管隔离结构的区域的光刻胶从而获得了用于光电二极管隔离结构离子注入的网格状矩形区域，而网格状矩形区域分隔开的区域对应于PD区域，其上的光刻胶会被保留。然后在曝光之后得到的网格状区域中进行注入，由此形成相应的深光电二极管隔离结构离子注入区域。在注入操作结束中进行清洗操作，以便进行下一步的光刻操作。光刻胶涂覆、曝光、离子注入、清洗等操作可采用本领域中已知的任何操作来进行，这里将不再详细描述。
图3A到3D示意性地示出了根据本公开的第一示例性实施例的CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构光刻的概略图。图3A和3B分别示出了形成的第一深光电二极管隔离结构离子注入区域和第二深光电二极管隔离结构离子注入区域，图3C示出了第一深光电二极管隔离结构离子注入区域和第二深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠，图3D示出了交叠区域作为期望深光电二极管隔离结构离子注入区域。在第一和第二深光电二极管隔离结构离子注入区域以及期望深光电二极管隔离结构离子注入区域中，各行和列的栅格代表要离子注入的深光电二极管隔离结构，其具有预定宽度。而相邻的行和列形成若干方形子网格，对应于PD区域。相邻的行或者列之间的间隔尺寸即为深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸，其对应于PD区域的大小。
根据一种实现，第一曝光和第二曝光可以采用覆盖面积不同的、具有相同间隔尺寸的方形网格状掩模执行。掩模的覆盖面积指的是掩模的轮廓所对应的面积。
在本示例性实施例中，采用均具有第一间隔尺寸的两个方形网格状掩模来执行深光电二极管隔离结构离子注入，由此通过两次曝光而形成具有第二间隔尺寸的方形网格状的期望深光电二极管隔离结构离子注入区域。作为示例，第一间隔尺寸大于第二间隔尺寸，诸如为第二间隔尺寸的两倍。
作为一个示例，尽管在附图中示出了第一深光电二极管隔离结构离子注入区域小于第二深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积，但是作为替代，第一深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积也可大于第二深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积。在此情况下，作为示例，该第二深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积可以对应于期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积。
应指出，在根据本公开的第一示例性实施例中，第一深光电二极管隔离结构离子注入区域和第二深光电二极管隔离结构离子注入区域各自的间隔尺寸、继而第一和第二方形网状掩模各自的间隔尺寸是相同的，即他们的方形子网格大小是一样的。各掩模的子网格、继而各掩模的形状并不局限于此，只要两次曝光中所使用的网格相互叠加之后所形成的新网格的形状与期望形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域的形状相同即可。
图4A-图4C示意性地示出了根据本公开的第一示例性实施例的光刻技术与现有技术的光刻技术之间的比较。
从图4A中可见，通过本公开的第一示例性实施例执行两次曝光所实现的有效的光电二极管隔离结构离子注入区域可以与现有技术中的通过一次直接曝光而实现的有效的光电二极管隔离结构离子注入区域相同。但是，如图4B所示，在本公开的实施例中，每次曝光中间隔尺寸较大，因此光电二极管区域较大，使得曝光后光电二极管区域上的光刻胶深宽比(AR)为约2:1，远小于现有技术中的6:1，如图4C所示，因此在本公开的实施例中进行深光电二极管隔离结构离子注入基本可以避免倒胶问题。
上述的第一示例性实施例中使用两个大小不同的方形掩模进行两次交叠曝光来执行深光电二极管隔离结构离子注入。但是应指出，曝光用的掩模并不局限于此，只要交叠曝光之后的图案对应于所希望的深光电二极管隔离结构离子注入图案即可。
根据另一种实现，第一曝光和第二曝光分别采用覆盖面积相同的、具有相同间隔尺寸的方形网格状掩模和交叉网格状掩模执行。
作为一个示例，可以采用一个方形网格形式的掩模和一个井字或交叉网格形式的掩模的组合来进行曝光以形成希望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。如图所示，图5A和5B分别示出了方形网格和井字形/交叉网格。该方形网格的掩模所占据的区域可与期望深光电二极管隔离结构离子注入区域相同，只是其间隔尺寸大于期望深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸，例如为两倍。而该井字或交叉网格形式的掩模直接对齐地叠加在该方形网格掩模上，由此形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域，如图5C所示。在井字或交叉网格形式的掩模中，间隔尺寸的定义仍如上文所述，也大于期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸，例如为两倍。
作为另一个示例，可以采用一个方形网格形式的掩模和多个十字形掩模的组合来进行曝光以形成希望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。该方形网格的掩模所占据的区域可与期望深光电二极管隔离结构离子注入区域相同，只是其间隔尺寸大于期望深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸，例如为两倍。而该十字形掩模则依次直接对齐地叠加在该方形网格掩模的各子网格上，由此形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。在该在十字形网格形式的掩模中，由于不存在通方向上彼此相邻的两个光电二极管隔离结构，这可以等同于间隔尺寸为无限大，这样也有利于深光电二极管隔离结构离子注入。
通过本实施例的方法，由于在每次曝光操作中采用具有大间隔尺寸的掩模进行曝光，因而在执行深光电二极管隔离结构离子注入时相邻的PD区域的尺寸都较大，这导致光刻胶深宽比较小，可降低至3:1～2:1。在此情况下，即使进行深光电二极管隔离结构离子注入，此较小的光刻胶深宽比使得光刻胶不容易倒胶，从而可以避免倒胶问题。
图6示意性地示出了根据本公开的第二示例性实施例的CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构的光刻工艺方法的流程图。在本示例性实施例中，通过采用三次曝光来执行离子注入。
在步骤S61，通过第一曝光执行深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第一深光电二极管隔离结构离子注入区域。作为示例，该第一深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积可以对应于期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积。
在步骤S62，通过第二曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行深光电二极管隔离结构离子注入以形成第二深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第二深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第一方向上移动预定尺寸的距离。
在步骤S63，通过第三曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行深光电二极管隔离结构离子注入以形成第三深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第三深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第二方向上移动预定尺寸的距离，第二方向与第一方向垂直。这里，在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠也即在先前交叠的深光电二极管隔离结构离子注入区域上进一步交叠。
其中，通过第一深光电二极管隔离结构离子注入区域到第三深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠来形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。
本示例性实施例的每一步骤的操作可如上文所述地那样执行，这里将不再详细描述。
根据一种实现，三次曝光可以采用相同的方形网格状掩模执行，并且所移动的预定尺寸可以等于所述期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸。
具体而言，在根据本公开的第二示例性实施例，期望形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域为具有第二间隔尺寸的方形网格状区域。采用具有第一间隔尺寸的一个方形网格状掩模来进行三次曝光以执行深光电二极管隔离结构离子注入，从而通过交叠地进行三次曝光来形成该期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。该第一间隔尺寸为第二间隔尺寸的两倍。在本示例性实施例中，间隔尺寸的含义也如上文所述。
图7A-图7D示意性地示出了根据本公开的第二示例性实施例的CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构光刻的概略图。图7A代表在三次曝光中形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域的图案，图7B分别表示形成的第一深光电二极管隔离结构离子注入区域和第二深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠，图7C示出了第一深光电二极管隔离结构离子注入区域到第三深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠，图7D示出了最终的期望深光电二极管隔离结构离子注入区域。
在本示例性实施例中，第一方向和第二方向可以分别是水平和垂直方向，也可分别是垂直和水平方向。当然也可是其它适当的两个相互垂直的方向，诸如斜向成45度的方向等等。
虽然在工艺方面相对于第一实施例而言相对复杂，特别地增加了曝光次数，但是在本实施例的方法中，在每次曝光操作中仍采用具有大间隔尺寸的掩模进行曝光，如同第一实施例那样，因此也可以避免倒胶问题，在这一点上仍显著优于现有技术。
图8示意性地示出了根据本公开的第三示例性实施例的CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构的光刻工艺方法的流程图。在此实施例中，通过采用四次曝光来执行离子注入。
在步骤S81，通过第一曝光执行第一方向上的深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第一深光电二极管隔离结构离子注入区域。作为示例，该第一深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积可等于期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的面积。
在步骤S82，通过第二曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行第一方向上的深光电二极管隔离结构离子注入以形成第二深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第二深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第二方向上移动预定尺寸的距离，第二方向与第一方向垂直。
在步骤S83，通过第三曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上执行第二方向上的深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第三深光电二极管隔离结构离子注入区域。这里，第三深光电二极管隔离结构离子注入区域可以在先前交叠的深光电二极管隔离结构离子注入区域上进一步交叠。
在步骤S84，通过第四曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行第二方向上的深光电二极管隔离结构离子注入以形成第四深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第四深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第三深光电二极管隔离结构离子注入区域在第一方向上移动预定尺寸的距离。这里，第四深光电二极管隔离结构离子注入区域可以在先前交叠的深光电二极管隔离结构离子注入区域上进一步交叠。
由此，通过第一深光电二极管隔离结构离子注入区域到第四深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠来形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。
本示例性实施例的每一步骤的操作可如上文所述地那样执行，这里将不再详细描述。
根据一种实现，第一曝光和第二曝光采用在第一方向上延伸的第一格栅状掩模执行，并且第三曝光和第四曝光采用在第二方向上延伸的第二格栅状掩模执行，第一和第二格栅掩模的间隔尺寸相同，并且所述预定尺寸为所述期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸。
根据本公开的第三示例性实施例，期望形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域为方形网格状区域，而所采用的格栅状掩模均具有第一间隔尺寸，其为期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸的两倍。
在本示例性实施例中，第一方向和第二方向可以分别是水平和垂直方向，也可分别是垂直和水平方向。当然也可是其它适当的两个相互垂直的方向，诸如斜向成45度的方向等等。
图9A-图9F示意性地示出了根据本公开的第三示例性实施例的CMOS图像传感器的深光电二极管隔离结构光刻的概略图。图9A和9B分别示出了通过沿不同方向的两个格栅状掩模形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域的图案，图9C示出了前两次曝光形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠，图9D示出了前三次曝光形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠，图9E示出了通过四次曝光形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠，图9F示出了最终的期望深光电二极管隔离结构离子注入区域。
应指出，上述的首先采用水平方向的两个掩模、然后采用垂直方向的两个掩模的步骤顺序仅是示例性的，而是可以采用任何其它合适的顺序，例如可以采用先垂直方向、然后水平方向的顺序，也可以采用水平和垂直方向交替进行的顺序等等。
虽然在工艺方面相对于前述实施例而言相对复杂，特别地增加了曝光的次数，但是在本实施例的方法中，在每次曝光操作中仍采用具有大间隔尺寸的掩模进行曝光，如同前述实施例那样，因此也可以避免倒胶问题，在这一点上仍显著优于现有技术。
上述示例性实施例描述了通过不同次数的曝光以及相应的掩模来实现期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。但是应指出，曝光次数并不局限于上述实施例的具体次数。作为示例，曝光次数可以依赖于在先形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸与期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸的比例。比例越大时，则可以采用更多次的曝光。作为另一示例，曝光次数也依赖于所采用的掩模的形状。相应地，掩模的形状和布置也不局限于上述示例性实施例，只要交叠曝光之后的图案对应于所希望的深光电二极管隔离结构离子注入图案即可。
在具体应用中，根据本公开优选示例性实施例的CMOS图像传感器深光电二极管隔离结构的光刻工艺方法适用于现有的前照式或背照式的具有对称光电二极管结构的CMOS图像传感器，包括四个、八个光电二极管共用一个浮动扩散点的CMOS图像传感器的结构。而且，根据本公开优选示例性实施例的CMOS图像传感器深光电二极管隔离结构的光刻工艺方法特别适合单像素尺寸在1.0μm以下的CMOS图像传感器。
虽然本公开的附图中仅以截面图的形式示意性地示出了像素区的图像传感器的构造，本领域技术人员基于本公开记载的内容能够得到本公开所涉及的图像传感器整体的构造和形成方法。
在说明书及权利要求中的词语“A或B”包括“A和B”以及“A或B”，而不是排他地仅包括“A”或者仅包括“B”，除非另有特别说明。
在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的示例性实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。
如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。
另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。
本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分交叠地执行。而且，另选的示例性实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种示例性实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。
另外，本公开的实施方式还可以包括以下示例性示例(EE)。
EE1.一种图像传感器光刻方法，其特征在于，包括：
离子注入步骤，通过至少两次曝光以便以交叠的方式执行深光电二极管隔离结构离子注入，使得通过所述至少两次曝光而形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域交叠形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域，并且
其中，通过所述至少两次曝光中的每一次曝光形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸均大于期望形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸。
EE2.根据EE1所述的方法，其特征在于，通过所述至少两次曝光中的各次曝光形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸均是相等的，并且为期望形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸的两倍。
EE3.根据EE1或2所述的方法，其特征在于，所述至少两次曝光包括两次曝光，并且所述离子注入步骤包括：
通过第一曝光执行深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第一深光电二极管隔离结构离子注入区域；以及
通过第二曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行深光电二极管隔离结构离子注入以形成第二深光电二极管隔离结构离子注入区域；
其中，通过第一深光电二极管隔离结构离子注入区域和第二深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠来形成具有期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。
EE4.根据EE3所述的方法，其特征在于，第一曝光和第二曝光采用覆盖面积不同的、具有相同间隔尺寸的方形网格状掩模执行。
EE5.根据EE3所述的方法，其特征在于，第一曝光和第二曝光分别采用覆盖面积相同的、具有相同间隔尺寸的方形网格状掩模和交叉网格状掩模执行。
EE6.根据EE1或EE2所述的方法，其特征在于，所述至少两次曝光包括三次曝光，并且所述离子注入步骤包括：
通过第一曝光执行深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第一深光电二极管隔离结构离子注入区域；
通过第二曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行深光电二极管隔离结构离子注入以形成第二深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第二深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第一方向上移动预定尺寸的距离；以及
通过第三曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行深光电二极管隔离结构离子注入以形成第三深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第三深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第二方向上移动预定尺寸的距离，第二方向与第一方向垂直；
其中，通过第一深光电二极管隔离结构离子注入区域到第三深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠来形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。
EE7.根据EE6所述的方法，其特征在于，第一曝光到第三曝光采用相同的方形网格状掩模执行，并且所述预定尺寸为所述期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸。
EE8.根据EE1或2所述的方法，其特征在于，所述至少两次曝光包括四次曝光，并且所述离子注入步骤包括：
通过第一曝光执行第一方向上的深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第一深光电二极管隔离结构离子注入区域；
通过第二曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行第一方向上的深光电二极管隔离结构离子注入以形成第二深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第二深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第二方向上移动预定尺寸的距离，第二方向与第一方向垂直；
通过第三曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上执行第二方向上的深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第三深光电二极管隔离结构离子注入区域；
通过第四曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行第二方向上的深光电二极管隔离结构离子注入以形成第四深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第四深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第一方向上移动预定尺寸的距离，
其中，通过第一深光电二极管隔离结构离子注入区域到第四深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠来形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。
EE9.根据EE8所述的方法，其特征在于，第一曝光和第二曝光采用在第一方向上延伸的第一格栅状掩模执行，并且第三曝光和第四曝光采用在第二方向上延伸的第二格栅状掩模执行，第一和第二格栅掩模的间隔尺寸相同，并且所述预定尺寸为所述期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸。
EE10.一种通过采用根据EE1-9中任一项所述的方法而制作的图像传感器。
EE11.一种包括根据EE10所述的图像传感器的成像设备。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定示例性实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各示例性实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对示例性实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种图像传感器光刻方法，其特征在于，包括：
离子注入步骤，通过至少两次曝光以便以交叠的方式执行深光电二极管隔离结构离子注入，使得通过所述至少两次曝光而形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域交叠形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域，并且
其中，通过所述至少两次曝光中的每一次曝光形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸均大于期望形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述至少两次曝光中的各次曝光形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸均是相等的，并且为期望形成的深光电二极管隔离结构离子注入区域中的间隔尺寸的两倍。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少两次曝光包括两次曝光，并且所述离子注入步骤包括：
通过第一曝光执行深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第一深光电二极管隔离结构离子注入区域；以及
通过第二曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行深光电二极管隔离结构离子注入以形成第二深光电二极管隔离结构离子注入区域；
其中，通过第一深光电二极管隔离结构离子注入区域和第二深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠来形成具有期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一曝光和第二曝光采用覆盖面积不同的、具有相同间隔尺寸的方形网格状掩模执行。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一曝光和第二曝光分别采用覆盖面积相同的、具有相同间隔尺寸的方形网格状掩模和交叉网格状掩模执行。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少两次曝光包括三次曝光，并且所述离子注入步骤包括：
通过第一曝光执行深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第一深光电二极管隔离结构离子注入区域；
通过第二曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行深光电二极管隔离结构离子注入以形成第二深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第二深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第一方向上移动预定尺寸的距离；以及
通过第三曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行深光电二极管隔离结构离子注入以形成第三深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第三深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第二方向上移动预定尺寸的距离，第二方向与第一方向垂直；
其中，通过第一深光电二极管隔离结构离子注入区域到第三深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠来形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，第一曝光到第三曝光采用相同的方形网格状掩模执行，并且所述预定尺寸为所述期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少两次曝光包括四次曝光，并且所述离子注入步骤包括：
通过第一曝光执行第一方向上的深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第一深光电二极管隔离结构离子注入区域；
通过第二曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行第一方向上的深光电二极管隔离结构离子注入以形成第二深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第二深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第二方向上移动预定尺寸的距离，第二方向与第一方向垂直；
通过第三曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上执行第二方向上的深光电二极管隔离结构离子注入，以形成第三深光电二极管隔离结构离子注入区域；
通过第四曝光在第一深光电二极管隔离结构离子注入区域上交叠地执行第二方向上的深光电二极管隔离结构离子注入以形成第四深光电二极管隔离结构离子注入区域，其中第四深光电二极管隔离结构离子注入区域相对于第一深光电二极管隔离结构离子注入区域在第一方向上移动预定尺寸的距离，
其中，通过第一深光电二极管隔离结构离子注入区域到第四深光电二极管隔离结构离子注入区域的交叠来形成期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，第一曝光和第二曝光采用在第一方向上延伸的第一格栅状掩模执行，并且第三曝光和第四曝光采用在第二方向上延伸的第二格栅状掩模执行，第一和第二格栅掩模的间隔尺寸相同，并且所述预定尺寸为所述期望的深光电二极管隔离结构离子注入区域的间隔尺寸。
10.一种通过采用根据权利要求1-9中任一项所述的方法而制作的图像传感器。
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