CN111952328A - Cmos图像传感器的制作方法 - Google Patents
Cmos图像传感器的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111952328A CN111952328A CN202011024012.XA CN202011024012A CN111952328A CN 111952328 A CN111952328 A CN 111952328A CN 202011024012 A CN202011024012 A CN 202011024012A CN 111952328 A CN111952328 A CN 111952328A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- hard mask
- mask layer
- semiconductor substrate
- ion implantation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 62
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 231
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 23
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 13
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 12
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 9
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 241000047703 Nonion Species 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- JXASPPWQHFOWPL-UHFFFAOYSA-N Tamarixin Natural products C1=C(O)C(OC)=CC=C1C1=C(OC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)O)C(=O)C2=C(O)C=C(O)C=C2O1 JXASPPWQHFOWPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- WYUSVOMTXWRGEK-HBWVYFAYSA-N cefpodoxime Chemical compound N([C@H]1[C@@H]2N(C1=O)C(=C(CS2)COC)C(O)=O)C(=O)C(=N/OC)\C1=CSC(N)=N1 WYUSVOMTXWRGEK-HBWVYFAYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1463—Pixel isolation structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
本发明提供了一种CMOS图像传感器的制作方法。所述制作方法包括提供覆盖有垫氧化层的半导体基底，半导体基底中设置有隔离区以及由所述隔离区限定出的光电二极管形成区，首先在半导体基底上形成硬掩膜层，再在硬掩膜层上形成图形化的光阻层，光阻层露出部分位于隔离区上的硬掩膜层，然后刻蚀硬掩膜层以露出垫氧化层的上表面，接着执行离子注入，在隔离区上形成离子注入区。由于在执行离子注入工艺时，采用硬掩膜层来保护非离子注入区的半导体基底，从而光阻层的厚度可以设置得较薄以制作出较小的开窗，以控制相邻两个光电二极管之间的隔离区的尺寸，提高CMOS图像传感器的性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种CMOS图像传感器的制作方法。
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、摄影机、手机等成像设备，使得成像设备能够根据接收到的光转换得到数字图像。其中，CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)因其具有更低的功耗、更低的成本、更高的集成度以及可以在像素级别与CMOS模拟及数字电路更好的集成，因而得到了迅猛发展。
像素满阱容量(Full Well Capacity，FWC)是衡量CIS性能的重要指标，像素满阱容量过低会缩小像素的动态范围并降低信噪比以及灵敏度，从而严重降低CIS的成像质量，因此，提升像素满阱容量一直是提升CIS类产品性能的最主要项目之一。
CMOS图像传感器的像素区一般包括多个光电二极管(Photo Diode，PD)和相邻光电二极管之间的隔离区，光电二极管用于吸收入射光并把光信号转换成电信号。在CIS制作过程中，常需要对隔离区的半导体基底进行离子注入，以获得像素单元中的浮空节点(Floating Node)，而在执行隔离区离子注入工艺前，一般采用图形化的光阻覆盖在半导体基底上以保护离子注入区周围的半导体基底。离子注入时光阻要承受一定的能量冲击，导致实际所形成的离子注入区的关键尺寸(CD)较大。因此，对于CMOS图像传感器来说，在相邻两个PD间距(Pitch Size)不变的情况下，利用现有工艺制作的离子注入区的范围较大，导致光电二极管的范围难以进一步提高，而像素满阱容量与光电二极管的尺寸成正比，因而也限制了像素满阱容量的提升，这对图像传感器的性能优化是不利的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CMOS图像传感器的制作方法，以控制相邻两个光电二极管之间的隔离区的尺寸，以便于通过增加光电二极管的范围来优化所形成的CMOS图像传感器的性能。
为解决上述技术问题，本发明提供一种CMOS图像传感器的制作方法，所述制作方法包括：
提供半导体基底，所述半导体基底中设置有隔离区以及由所述隔离区限定出的光电二极管形成区，所述半导体基底表面覆盖有垫氧化层；
在所述半导体基底上形成硬掩膜层，所述硬掩膜层覆盖所述垫氧化层表面；
在所述硬掩膜层上形成图形化的光阻层，所述光阻层露出部分位于所述隔离区上的硬掩膜层；
利用所述光阻层作为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，直至露出所述垫氧化层的上表面；以及
以所述硬掩膜层为掩膜，执行离子注入工艺，在所述隔离区形成离子注入区。
可选的，所述硬掩膜层为氮化硅层。
可选的，所述硬掩膜层包括在所述半导体基底表面由下至上依次叠加的氮化硅层和氧化硅层。
可选的，利用所述光阻层作为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层的步骤包括：
执行高深宽比刻蚀工艺，形成贯穿所述氧化硅层的开口，所述开口内保留一定厚度的所述氮化硅层；以及
执行湿法刻蚀工艺，去除所述开口内剩余的所述氮化硅层。
可选的，所述硬掩膜层的厚度为3000埃～5000埃。
可选的，所述光阻层为光刻胶层，或者，所述光阻层包括由下至上依次叠加的先进图形膜层、抗反射层和光刻胶层。
可选的，在执行离子注入工艺后，所述制作方法还包括：
在所述半导体基底上形成保护层，所述保护层填充在所述硬掩膜层之间的间隙并覆盖所述硬掩膜层；
执行干法刻蚀工艺，去除部分厚度的所述保护层和所述硬掩膜层。
可选的，执行干法刻蚀工艺后，所述硬掩膜层的剩余厚度小于1000埃。
可选的，所述保护层为光刻胶层，所述保护层的上表面高于所述硬掩膜层的上表面。
可选的，在所述干法刻蚀工艺后，还包括：
执行湿法刻蚀，去除剩余的所述硬掩膜层和所述垫氧化层。
本发明提供的CMOS图像传感器的制作方法在执行离子注入工艺时，采用所述硬掩膜层作为掩膜以保护隔离区周围的半导体基底，所述光阻层仅用于作为刻蚀硬掩膜层时的掩膜，光阻层不需要承受离子注入时的高能量攻击，从而光阻层的厚度可以设置得较薄，利用较薄的光阻层可以制作尺寸较小的开窗尺寸，较小的开窗尺寸转移到硬掩膜层，使得利用硬掩膜层作为掩膜进行离子注入在半导体基底中制作出的离子注入区的尺寸也可以缩小，从而有利于控制相邻两个光电二极管之间的隔离区的尺寸，因此，在相邻两个光电二极管间距不变的情况下，通过缩小相邻两个光电二极管间隔离区的尺寸以可以增加光电二极管的范围，以便设置较大尺寸的光电二极管，进而可以提高CMOS图像传感器的像素满阱容量，优化CMOS图像传感器的性能。
进一步的，所述CMOS图像传感器的制作方法在执行刻蚀工艺去除隔离区上的硬掩膜层时，通过控制和调整刻蚀工艺的参数可以缩小所述硬掩膜层露出垫氧化层表面的范围，可以进一步缩小离子注入区的关键尺寸以缩小隔离区的尺寸，在相邻PD间距不变的情况下，可以进一步释放空间来设置更大尺寸的PD，增大CMOS图像传感器的像素满阱容量，提升CMOS图像传感器的性能。
附图说明
图1是本发明一实施例的CMOS图像传感器的制作方法的流程图；
图2a至图2f是本发明一实施例的CMOS图像传感器的制作方法在制作CMOS图像传感器过程中的剖面示意图。
附图标记说明：
101-半导体基底；101a-PD形成区；101b-隔离区；102-垫氧化层；103-氮化硅层；104-氧化硅层；105-光阻层；106-离子注入区；107-保护层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的CMOS图像传感器的制作方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
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。像素满阱容量是衡量CMOS图像传感器性能的重要指标。像素满阱容量是指通过光电二极管PD可以收集并顺利转移至浮空节点FD(Floating Node)的最大可用光生电荷数。光电二极管可以收集到的光生电子总数QPD可以由式(1)QPD＝CPD×ΔV计算得到，其中，CPD是光电二极管PD的电容，ΔV是光电二极管内电荷转移前后的电势差，ΔV取决于形成光电二极管的工艺条件以及光电二极管内光生电子的转移情况。在相同的工艺条件和电荷转移情况下，ΔV相同，则CPD越大，QPD越大，阱容量越大。光电二极管的电容由光电二极管底面电容和侧壁电容之和来决定，而光电二极管底面电容与光电二极管的底面面积成正比，光电二极管侧面电容与光电二极管侧壁面积成正比，因此，光电二极管的电容与其底面面积和侧壁面积成正比，即光电二极管的电容与光电二极管的尺寸成正比，从而图像传感器的像素满阱容量与光电二极管的尺寸成正比，增大光电二极管的尺寸可以提升图像传感器的像素满阱容量。
图1是本发明一实施例的CMOS图像传感器的制作方法的流程示意图。如图1所示，为了控制CMOS图像传感器上相邻两个光电二极管之间的隔离区的尺寸，以便于通过增加光电二极管的范围来优化所形成的CMOS图像传感器的性能，本实施例提出一种CMOS图像传感器的制作方法，包括以下步骤：
S1：提供半导体基底，所述半导体基底中设置有隔离区以及由所述隔离区限定出的光电二极管形成区，所述半导体基底表面覆盖有垫氧化层；
S2：在所述半导体基底上形成硬掩膜层，所述硬掩膜层覆盖所述垫氧化层表面；
S3：在所述硬掩膜层上形成图形化的光阻层，所述光阻层露出部分位于所述隔离区上的硬掩膜层；
S4：利用所述光阻层作为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，直至露出所述垫氧化层的上表面；
S5：以所述硬掩膜层为掩膜，执行离子注入工艺，在所述隔离区形成离子注入区。
图2a至图2f是本发明一实施例的CMOS图像传感器的制作方法在制作CMOS图像传感器过程中的剖面示意图。以下结合图2a至图2f对本实施例的CMOS图像传感器的制作方法进行说明。
如图2a所示，首先执行本实施例的CMOS图像传感器的制作方法的步骤S1，提供半导体基底101，半导体基底101中设置有隔离区101b以及由所述隔离区101b限定出的光电二极管形成区101a(即PD形成区)，半导体基底101表面覆盖有垫氧化层102。
本实施例中，所述隔离区101b为设置在相邻两个光电二极管之间的半导体基底区域。所述半导体基底101例如是硅基底，半导体基底还可以为锗基底、硅锗基底、SOI(绝缘体上硅，Silicon On Insula tor)或GOI(绝缘体上锗，Germanium On Insulator)等，半导体基底中还可以根据设计需求注入一定的掺杂粒子以改变电学参数。
继续参考图2a，接着执行步骤S2，在半导体基底101上形成硬掩膜层，所述硬掩膜层覆盖所述垫氧化层102表面。
具体的，所述硬掩膜层可以为单层结构或为多种材料层叠加的多层结构。本实施例中，所述硬掩膜层用于在后续离子注入时保护离子注入区附近的半导体基底不受离子注入的影响，本领域技术人员可以根据后续离子注入时的能量选择所述硬掩膜层的结构和设定所述硬掩膜层的厚度，所述硬掩膜层的厚度可以为3000埃～5000埃。
更具体的，所述硬掩膜层可以为氮化硅层，或者，所述硬掩膜层可以包括在所述半导体基底表面由下至上依次叠加的氮化硅层和氧化硅层。
如图2a所示，本实施例中，所述硬掩膜层可以包括在所述半导体基底101表面由下至上依次叠加形成的氮化硅层103和氧化硅层104，其中，所述氮化硅层103覆盖所述垫氧化层102上表面，所述氧化硅层104覆盖氮化硅层103上表面。
继续参考图2a，接着执行步骤S3，在所述硬掩膜层上形成图形化的光阻层105，所述光阻层105露出部分位于所述隔离区101b上的硬掩膜层。本实施例中，光阻层105中的开口露出了氧化硅层104的上表面。
本实施例中，图形化的光阻层用于作为刻蚀所述硬掩膜层的掩膜，而不同于现有技术作为在离子注入时保护非离子注入区的半导体基底，因此，所述光阻层可以设置较小的厚度，以便在曝光和显影过程中制作出相对于厚度大的光阻层更小的开窗尺寸，即有助于缩小后续得到的离子注入区的关键尺寸，从而有利于缩小隔离区的尺寸。实验表明，在制作CMOS图像传感器的过程中，在离子注入时若选用光阻层作为掩膜，制作出的隔离区尺寸(CD)可以为250um～260um，但若是选用本实施例描述的硬掩膜层作为掩膜，通过降低光阻层105的厚度以缩小制作出的开窗尺寸，得到的隔离区101b尺寸可以降到180um左右，即在离子注入过程中采用硬掩膜层来保护非离子注入区的半导体基底101，得到的隔离区101b的尺寸可以缩小30％左右。
关于光阻层的厚度和光阻层的具体结构可以根据光阻层的特性以及要制作的离子注入区的尺寸设定。一实施例中，所述光阻层可以仅包括光刻胶层，例如，光刻胶层的厚度为4um。一实施例中，所述光阻层可以包括由下至上在硬掩膜层上表面依次叠加的先进图形膜层(APF)、抗反射层(ARC)和光刻胶层(PR)，例如，先进图形膜层的厚度为1um、抗反射层的厚度为
和光刻胶层的厚度为
或者，先进图形膜层的厚度为4um、抗反射层的厚度为
和光刻胶层的厚度为
其中，所述先进图形膜层可以为非晶碳层，所述先进图形膜层可以通过化学气相沉积工艺得到，用于提高上方图形化的光刻胶层的图形向硬掩膜层转移的精度。在光阻层中设置抗反射层在曝光过程中可以吸收基底所反射的光线，提高曝光效果。
如图2b所示，接着执行步骤S4，利用所述光阻层105作为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，直至露出所述垫氧化层102的上表面。
具体的，刻蚀所述硬掩膜层的步骤可以包括执行高深宽比刻蚀(High AspectRatio Etch)工艺，形成贯穿所述氧化硅层104的开口，所述开口内保留一定厚度的所述氮化硅层103，也就是说，去除隔离区101b上的氧化硅层104，隔离区101b上的氮化硅层103剩余部分厚度，再执行湿法刻蚀工艺，去除所述开口内剩余的所述氮化硅层103，以露出所述隔离区101b上的所述垫氧化层102的上表面。
需要说明的是，采用高深宽比刻蚀工艺是为了将图形化的光阻层的图形精确转移到所述硬掩膜层中，在较厚的硬掩膜层中制作较小的开窗时，高深宽比刻蚀工艺的精度较高。再通过控制和调整高深宽比刻蚀工艺的参数，可以缩小所述硬掩膜层刻蚀露出垫氧化层102表面的尺寸，以便缩小离子注入形成的离子注入区106的关键尺寸，有利于缩小隔离区101b的尺寸，在相邻两个光电二极管间距不变的情况下，可以进一步释放出PD形成区101a的范围以设置更大尺寸的光电二极管。实验表明，在制作CMOS图像传感器的过程中，在离子注入时若仅选用光阻层来保护非离子注入区，制作出的隔离区尺寸(CD)一般为250um～260um，而在离子注入时若是选用本实施例描述的硬掩膜层来保护非离子注入区，得到的隔离区101b尺寸可以降到180um左右，再在刻蚀硬掩膜层时调整高深宽比刻蚀工艺参数，可以进一步把隔离区101b上的硬掩膜层开窗减小以缩小得到的离子注入区106的关键尺寸，得到的隔离区101b的尺寸可以降到150um左右，CMOS图像传感器的像素满阱容量可以提升50％～80％。
考虑到高深宽比刻蚀对半导体基底的攻击性较大且有可能出现过刻蚀，优选方案中，在进行上述高深宽比刻蚀时，通过控制刻蚀时间，去除光阻层105开口露出的硬掩膜层中的氧化硅层104，保留硬掩膜层中部分厚度的氮化硅层103。然后，再通过湿法刻蚀去除保留的氮化硅层103，以保护硬掩膜层下的垫氧化层102甚至是半导体基底101不受到高深宽比刻蚀的攻击，可以避免高深宽比刻蚀出现过刻蚀而影响图像传感器性能的问题。
参照图2c，接着执行步骤S5，以所述硬掩膜层为掩膜，执行离子注入工艺，在所述隔离区101b形成离子注入区106。
本实施例中，离子注入区106用来形成设置在隔离区的浮空节点。其中，所述隔离区101b的范围大于离子注入的范围，离子注入区106位于所述隔离区101b中。由于PD形成区101a上覆盖有硬掩膜层(氮化硅层103和氧化硅层104)，PD形成区101a在硬掩膜层的保护下不会受到离子注入的影响。可以根据浮空节点的设计选择离子注入的参数以及离子注入的掺杂离子。
本实施例的CMOS图像传感器的制作方法在执行离子注入工艺后，还可以包括执行回刻蚀(Etch Back)工艺。具体包括以下过程：
首先，如图2d所示，在所述半导体基底101上可以形成保护层107，所述保护层107填充在所述硬掩膜层(氮化硅层103和氧化硅层104)之间的间隙，并覆盖所述硬掩膜层即覆盖氧化硅层104表面；
然后，如图2e所示，执行干法刻蚀工艺，去除部分厚度的所述保护层107和所述硬掩膜层，其中，干法刻蚀仅去除所述硬掩膜层顶部的部分厚度的氧化硅层104，剩余部分厚度的氧化硅层104；接着，如图2f所示，去除剩余的所述保护层107，再执行湿法刻蚀，去除剩余的所述硬掩膜层(氮化硅层103和剩余厚度的氧化硅层104)和所述垫氧化层102。其中，所述湿法刻蚀可以采用氢氟酸或磷酸。
更具体的，如图2e所示，执行干法刻蚀工艺后，执行湿法刻蚀前，所述硬掩膜层剩余的厚度可以小于1000埃，即氮化硅层103和剩余的氧化硅层104的厚度之和不超过1000埃。本实施例中，所述保护层107可以为光刻胶，光刻胶可以填满硬掩膜层中的间隙，并且保持平坦的上表面，所述保护层107的上表面可以高于所述硬掩膜层的上表面。由于在干法刻蚀工艺中，光刻胶和硬掩膜层的刻蚀选择比不同，光刻胶被刻蚀去除的速度大于硬掩膜层，故在干法刻蚀时保留一定厚度的硬掩膜层可以避免光刻胶被全部去除后等离子体损伤露出的垫氧化层以及半导体基底，防止步骤S5形成的离子注入区106受到影响。同时，保留一定厚度的硬掩膜层还可以保护硬掩膜层下的PD形成区101a在干法刻蚀时受到攻击。
经过上述步骤，在半导体基底101的隔离区101b形成了离子注入区106。本发明提供的CMOS图像传感器的制作方法在执行离子注入工艺时，采用所述硬掩膜层作为掩膜以保护隔离区周围的半导体基底，所述光阻层仅用于作为刻蚀硬掩膜层时的掩膜，光阻层不需要承受离子注入时的高能量攻击，从而光阻层的厚度可以设置得较薄，利用较薄的光阻层可以制作尺寸较小的开窗尺寸，较小的开窗尺寸转移到硬掩膜层，使得利用硬掩膜层作为掩膜进行离子注入在半导体基底中制作出的离子注入区的尺寸也可以缩小，从而有利于控制相邻两个光电二极管之间的隔离区的尺寸，因此，在相邻两个光电二极管间距不变的情况下，通过缩小相邻两个光电二极管间隔离区的尺寸以可以增加光电二极管的范围，以便设置较大尺寸的光电二极管，进而可以提高CMOS图像传感器的像素满阱容量，优化CMOS图像传感器的性能。
进一步的，所述CMOS图像传感器的制作方法在执行刻蚀工艺去除隔离区上的硬掩膜层时，通过控制和调整刻蚀工艺的参数可以缩小所述硬掩膜层露出垫氧化层表面的范围，可以进一步缩小得到的离子注入区的关键尺寸以缩小隔离区的尺寸，在相邻光电二极管间距不变的情况下，可以进一步释放空间来设置更大尺寸的光电二极管，增大CMOS图像传感器的像素满阱容量，提升CMOS图像传感器的性能。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，包括：
提供半导体基底，所述半导体基底中设置有隔离区以及由所述隔离区限定出的光电二极管形成区，所述半导体基底表面覆盖有垫氧化层；
在所述半导体基底上形成硬掩膜层，所述硬掩膜层覆盖所述垫氧化层表面；
在所述硬掩膜层上形成图形化的光阻层，所述光阻层露出部分位于所述隔离区上的硬掩膜层；
利用所述光阻层作为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，直至露出所述垫氧化层的上表面；以及
以所述硬掩膜层为掩膜，执行离子注入工艺，在所述隔离区形成离子注入区。
2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，所述硬掩膜层为氮化硅层。
3.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，所述硬掩膜层包括在所述半导体基底表面由下至上依次叠加的氮化硅层和氧化硅层。
4.如权利要求3所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，利用所述光阻层作为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层的步骤包括：
执行高深宽比刻蚀工艺，形成贯穿所述氧化硅层的开口，所述开口内保留一定厚度的所述氮化硅层；以及
执行湿法刻蚀工艺，去除所述开口内剩余的所述氮化硅层。
5.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，所述硬掩膜层的厚度为3000埃～5000埃。
6.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，所述光阻层为光刻胶层，或者，所述光阻层包括由下至上依次叠加的先进图形膜层、抗反射层和光刻胶层。
7.如权利要求1至6任意一项所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，在执行离子注入工艺后，还包括：
在所述半导体基底上形成保护层，所述保护层填充所述硬掩膜层之间的间隙并覆盖所述硬掩膜层；
执行干法刻蚀工艺，去除部分厚度的所述保护层和所述硬掩膜层；以及
去除剩余的所述保护层。
8.如权利要求7所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，执行干法刻蚀工艺后，所述硬掩膜层的剩余厚度小于1000埃。
9.如权利要求7所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，所述保护层为光刻胶层，所述保护层的上表面高于所述硬掩膜层的上表面。
10.如权利要求7所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述干法刻蚀工艺后，还包括：
执行湿法刻蚀，去除剩余的所述硬掩膜层和所述垫氧化层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011024012.XA CN111952328B (zh) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Cmos图像传感器的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011024012.XA CN111952328B (zh) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Cmos图像传感器的制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111952328A true CN111952328A (zh) | 2020-11-17 |
| CN111952328B CN111952328B (zh) | 2023-04-28 |
Family
ID=73357041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011024012.XA Active CN111952328B (zh) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Cmos图像传感器的制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111952328B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113394085A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-14 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 离子注入方法 |
| CN114784030A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-07-22 | 上海华力微电子有限公司 | 图像传感器的制作方法 |
| CN114784030B (zh) * | 2022-04-20 | 2024-05-03 | 上海华力微电子有限公司 | 图像传感器的制作方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060003519A1 (en) * | 2004-07-01 | 2006-01-05 | Dongbuanam Semiconductor Inc. | Method for fabricating CMOS image sensor |
| KR20080013567A (ko) * | 2006-08-09 | 2008-02-13 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| CN102683290A (zh) * | 2011-03-08 | 2012-09-19 | 无锡华润上华半导体有限公司 | Rom器件及其制造方法 |
| CN105679781A (zh) * | 2014-11-18 | 2016-06-15 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电容的制造方法、以及cmos图像传感器的制造方法 |
| CN108091662A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-29 | 上海华力微电子有限公司 | 提高离子注入区的深宽比的制造方法 |
| CN109585482A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-04-05 | 德淮半导体有限公司 | 用于图像传感器的光刻 |
-
2020
- 2020-09-25 CN CN202011024012.XA patent/CN111952328B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060003519A1 (en) * | 2004-07-01 | 2006-01-05 | Dongbuanam Semiconductor Inc. | Method for fabricating CMOS image sensor |
| KR20080013567A (ko) * | 2006-08-09 | 2008-02-13 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| CN102683290A (zh) * | 2011-03-08 | 2012-09-19 | 无锡华润上华半导体有限公司 | Rom器件及其制造方法 |
| CN105679781A (zh) * | 2014-11-18 | 2016-06-15 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电容的制造方法、以及cmos图像传感器的制造方法 |
| CN108091662A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-29 | 上海华力微电子有限公司 | 提高离子注入区的深宽比的制造方法 |
| CN109585482A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-04-05 | 德淮半导体有限公司 | 用于图像传感器的光刻 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113394085A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-14 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 离子注入方法 |
| CN113394085B (zh) * | 2021-06-11 | 2024-02-27 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 离子注入方法 |
| CN114784030A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-07-22 | 上海华力微电子有限公司 | 图像传感器的制作方法 |
| CN114784030B (zh) * | 2022-04-20 | 2024-05-03 | 上海华力微电子有限公司 | 图像传感器的制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111952328B (zh) | 2023-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8378440B2 (en) | Back-lit image sensor and method of manufacture | |
| US8759934B2 (en) | Backside illuminated image sensor with stressed film | |
| KR20190056999A (ko) | 반도체 구조 및 그 제조 방법 | |
| KR101393214B1 (ko) | 이중 프로파일 쉘로우 트렌치 분리 장치 및 시스템 | |
| CN109860219A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN108364965A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN113451341A (zh) | 具有增加的有效沟道宽度的晶体管 | |
| CN113451340A (zh) | 具有增加的有效沟道宽度的晶体管 | |
| US20230162987A1 (en) | Semiconductor manufacturing method | |
| CN111952328B (zh) | Cmos图像传感器的制作方法 | |
| CN108933152A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN113223994A (zh) | 用于抑制暗电流的浅沟槽隔离(sti)结构及形成方法 | |
| US8940575B2 (en) | Method of producing semiconductor device, solid-state imaging device, method of producing electric apparatus, and electric apparatus | |
| CN110061020B (zh) | 图像传感器及其形成方法、工作方法 | |
| US8883524B2 (en) | Methods and apparatus for CMOS sensors | |
| CN113611600A (zh) | 半导体器件的制备方法 | |
| JPH11274449A (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 | |
| CN115411061B (zh) | 背照式图像传感器及其制作方法 | |
| CN110137193B (zh) | 图像传感器及其形成方法、工作方法 | |
| CN117238842B (zh) | 深沟槽的形成方法以及背照式图像传感器制造方法 | |
| JP2008027980A (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
| CN116344563A (zh) | 半导体结构及其形成方法 | |
| JP2004363473A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| CN116845075A (zh) | 一种图像传感器及其制造方法 | |
| CN116454104A (zh) | 一种图像传感器及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |