CN113113435B - Cis器件的隔离沟槽制作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种CIS(CMOS Image Sensor，CMOS图像传感器)器件的隔离沟槽制作方法。CIS器件的隔离沟槽制作方法包括以下步骤：提供所述CIS器件的基底层，所述基底层包括相对的上表面和下表面；在所述基底层的上表面上制作形成硬质掩模层；通过光刻刻蚀工艺，使得所述硬质掩模层定义出所述隔离沟槽的图案；对所述基底层依次进行多次刻蚀循环，每次所述刻蚀循环包括依次进行的以下步骤：基于所述图案，预刻蚀所述基底层，形成刻蚀窗口；基于所述刻蚀窗口，对所述基底层进行深度刻蚀，形成沟槽段；使得沟槽段的表层形成聚合物层；通入刻蚀气体，预备下一刻蚀循环的刻蚀环境。该方法可以解决采用相关技术所制作的CIS器件容易产生信号串扰的问题。

Description

CIS器件的隔离沟槽制作方法
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种CIS(CMOS Image Sensor，CMOS图像传感器)器件的隔离沟槽制作方法。
背景技术
CMOS图像传感器，其核心结构为光电转换单元，该光电转换单元的核心器件为光电二极管。通常，图像传感器的光电转换单元包括多个呈阵列式排布的光电二极管，光电二极管能够将采集到的光子转变为电子，然后通过其他辅助电路结构将该电子转变为电信号，并进行输出。
参照图1，其示出了相关技术中CIS器件剖视结构示意图，从图1中可以看出，相邻两个光电二极管11之间通过隔离结构12隔离开。以防发生信号串扰，该隔离结构包括隔离阱或者深沟槽隔离结构。
但是，对于相关技术中的CIS器件，当入射光线以一定的倾斜角照射光电二极管时，部分光束会穿过该隔离结构照射到相邻光电二极管中，从而会使得CIS器件产生信号串扰问题。
发明内容
本申请提供了一种CIS器件的隔离沟槽制作方法，可以解决采用相关技术所制作的CIS器件容易产生信号串扰的问题。
为了解决上述技术问题，本申请提供一种CIS器件的隔离沟槽制作方法，所述CIS器件的隔离沟槽制作方法包括以下步骤：
提供所述CIS器件的基底层，所述基底层包括相对的上表面和下表面；
在所述基底层的上表面上制作形成硬质掩模层；
通过光刻刻蚀工艺，使得所述硬质掩模层定义出所述隔离沟槽的图案；
对所述基底层依次进行多次刻蚀循环，每次所述刻蚀循环包括依次进行的以下步骤：
基于所述图案，预刻蚀所述基底层，形成刻蚀窗口；
基于所述刻蚀窗口，对所述基底层进行深度刻蚀，形成沟槽段；
使得沟槽段的表层形成聚合物层；
通入刻蚀气体，预备下一刻蚀循环的刻蚀环境。
可选的，所述隔离沟槽包括由上至下依次连通的多个沟槽段，一次所述刻蚀循环对应形成一个沟槽段。
可选的，所述多次刻蚀循环包括先进行的N次第一刻蚀循环，再进行的M次第二刻蚀循环，所述N∈1,2,3…n+1，所述M∈1,2,3…m+1，所述n和m均为正整数；
所述N次第一刻蚀循环完成后形成由上至下槽口逐渐扩大的所述隔离沟槽的上部；所述第二刻蚀循环完成后形成由上至下槽口逐渐缩小的所述隔离沟槽的下部。
可选的，所述N次第一刻蚀循环中的第n次刻蚀循环包括：基于所述图案，刻蚀所述基底层，形成表面覆盖有第一在前聚合物层的第一在前沟槽段；
所述N次第一刻蚀循环中的第n+1次刻蚀循环包括：基于所述第一在前沟槽段，继续刻蚀所述基底层和所述第一在前聚合物层，形成连通所述第一在前沟槽段下端的第一在后沟槽段，且所述第一在前沟槽段和第一在后沟槽段的表面覆盖有第一在后聚合物层；所述第一在后沟槽段的槽宽大于所述第一在前沟槽段的槽宽。
可选的，所述第N+1次刻蚀循环中各个步骤的执行时间，大于所述第N次刻蚀循环中对应步骤的执行时间。
可选的，所述M次第二刻蚀循环中的第m次刻蚀循环包括：基于所述图案，刻蚀所述基底层，形成表面覆盖有第二在前聚合物层的第二在前沟槽段；
所述M次第二刻蚀循环中的第m+1次刻蚀循环包括：基于所述第二在前沟槽段，继续刻蚀所述基底层和所述第二在前聚合物层，形成连通所述第二在前沟槽段下端的第二在后沟槽段，且所述第二在前沟槽段和第二在后沟槽段的表面覆盖有第二在后聚合物层；所述第二在后聚合物层的厚度大于所述第二在前聚合物层的厚度，所述第二在后沟槽段的槽宽小于所述第二在前沟槽段的槽宽。
可选的，所述基于所述图案，预刻蚀所述基底层，形成刻蚀窗口步骤，其进行时的环境压力为65毫托至75毫托。
可选的，所述基于所述刻蚀窗口，对所述基底层进行深度刻蚀，形成所述沟槽段的步骤进行时的环境压力为20毫托至30毫托。
本申请技术方案，至少包括如下优点：本实施例通过依照预先定义的隔离沟槽图案，对所述基底层进行多次刻蚀循环，使得每次刻蚀循环均依次进行基于所述图案，预刻蚀所述基底层，形成刻蚀窗口；基于所述刻蚀窗口，对所述基底层进行深度刻蚀，形成沟槽段；使得沟槽段的表层形成聚合物层；通入刻蚀气体，预备下一刻蚀循环的刻蚀环境。从而使得在每次刻蚀循环结束后所形成的覆盖在沟槽段表面的聚合物层，作为下一次刻蚀循环的刻蚀保护层，以使得逐次刻蚀形成的隔离沟槽形貌为上端收口，中部向外弯曲。另外在刻蚀至隔离沟槽底部时，由于刻蚀产生的聚合物难以及时排出而覆盖底部，从而逐渐降低隔离沟槽底部的刻蚀速率以逐渐形成底部收口。本实施例所形成的隔离沟槽能够形成两头小中间大的结构，能够使得在隔离结构后续制作工艺，对该隔离沟槽生长外延层后，形成带有隔离腔的隔离结构，为提高隔离结构阻挡光线照射到相邻光电二极管中，提供良好铺垫。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了相关技术中CIS器件剖视结构示意图；
图2a示出了本申请一实施例提供的CIS器件的隔离沟槽制作方法流程图；
图2b示出了步骤S4中每次该刻蚀循环的工艺流程图；
图3a示出了N次第一刻蚀循环中，第1次刻蚀循环完成后所形成的器件剖面结构示意图；
图3b示出了N次第一刻蚀循环中，第2次刻蚀循环完成后所形成的器件剖面结构示意图；
图4a至图4c分别示出了第1次刻蚀循环对应步骤完成后的器件剖面结构示意图；
图4d和图4e分别示出了该第2次刻蚀循环对应步骤完成后的器件剖面结构示意图；
图5a出了M次第二刻蚀循环中，第m次刻蚀循环完成后所形成的器件剖面结构示意图；
图5b图5c分别示出了第m+1次刻蚀循环中对应步骤完成后，形成的器件剖面结构示意图；
图5d出了M次第二刻蚀循环中，第m+1次刻蚀循环完成后所形成的器件剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图2a示出了本申请一实施例提供的CIS器件的隔离沟槽制作方法流程图，参照图2a，可以看出该CIS器件的隔离沟槽制作方法包括以下步骤：
步骤S1：提供所述CIS器件的基底层，所述基底层包括相对的上表面和下表面。
其中，该基底层用于制作CIS器件的光电二极管，和用于制作隔离在相邻光电二极管之间的隔离结构。
步骤S2：在所述基底层的上表面上制作形成硬质掩模层。
该硬质掩模层可以通过化学气相淀积工艺沉积在该基底层的上表面，该硬质掩模层的材质可以采用氮化硅。
步骤S3：通过光刻刻蚀工艺，使得所述硬质掩模层定义出所述隔离沟槽的图案。
本实施例中，可以先在该硬质掩模层上涂覆一层光刻胶，通过光刻工艺图案化所述光刻胶，使得该光刻胶定义出隔离结构的图案；在基于带有该隔离沟槽图案的光刻胶层，刻蚀位于该光刻胶下的硬质掩模层，使得该隔离结构的图案转移到硬质掩模层上，从而使得该硬质掩模层定义出所述隔离沟槽的图案。
参照图4a，其示出了通过硬质掩模层定义出隔离沟槽图案后的器件剖面结构示意图。从图4a中可以看出，该硬质掩模层34覆盖在基底层33的上表面，该硬质掩模层34定义出了隔离沟槽的图案。
步骤S4：对所述基底层进行多次刻蚀循环，参照图2b，其示意出了每次该刻蚀循环的工艺流程图，其中，每次所述刻蚀循环包括依次进行的以下步骤：
步骤S41：基于所述图案，预刻蚀所述基底层，形成刻蚀窗口。
在本实施例中，基于所述图案，预刻蚀所述基底层，形成刻蚀窗口步骤，其进行时的环境压力可以为65毫托至75毫托。
在本实施例中，基于所述刻蚀窗口，对所述基底层进行深度刻蚀，形成所述沟槽段的步骤进行时的环境压力可以为20毫托至30毫托。
步骤S42：基于所述刻蚀窗口，对所述基底层进行深度刻蚀，形成沟槽段。
需要解释的是，所需形成的隔离沟槽包括由上至下依次连通的多个沟槽段，一次所述刻蚀循环对应形成一个沟槽段。
步骤S43：使得沟槽段的表层形成聚合物层。
本实施例中，通过通入氟碳气体，使得所述氟碳气体与所述沟槽段的表层发生聚合反应，形成聚合物层。该氟碳气体包括八氟环丁烷C4F8。
该聚合物层在后续刻蚀循环过程，能够保护在前刻蚀循环过程形成的沟槽段侧壁。
步骤S44：通入刻蚀气体，预备下一刻蚀循环的刻蚀环境。
为了提高生产效率，使得下一刻蚀循环能够可靠衔接，因此在前刻蚀循环最后步骤需要进行刻蚀环境预备过程，为下一刻蚀循环做铺垫。其中，该刻蚀气体可以包括六氟化硫气体SF6。
为了形成形貌为两端收口，中部向外弯曲的隔离沟槽，步骤S4中的多次刻蚀循环包括先进行的N次第一刻蚀循环，再进行的M次第二刻蚀循环，所述N∈1,2,3…n+1，所述M∈1,2,3…m+1，所述n和m均为正整数。其中，所述N次第一刻蚀循环完成后，形成由上至下槽口逐渐扩大的隔离沟槽上部；所述M次第二刻蚀循环完成后，形成由上至下槽口逐渐缩小的隔离沟槽下部，从而使得隔离沟槽的形貌为两端收口，中部向外弯曲。即步骤S4包括依次进行的以下步骤S4a和步骤S4b。
其中，步骤S4a：对所述基底层依次进行N次第一刻蚀循环，所述N∈1,2,3…n+1，该n为正整数；使得第n次刻蚀循环基于所述图案，刻蚀基底层，形成表面覆盖有第一在前聚合物层的第一在前沟槽段。使得第n+1次刻蚀循环基于所述第一在前沟槽段，继续刻蚀基底层和第一在前聚合物层，形成连通该第一在前沟槽段下端的第一在后沟槽段，且该第一在前沟槽段和第一在后沟槽段的表面均覆盖有第一在后聚合物层；第一在后沟槽段的槽宽大于所述第一在前沟槽段的槽宽。
需要解释的是，在进行N次第一刻蚀循环，形成隔离沟槽上部的过程中，由于第一在前沟槽段的侧壁在第一在前聚合物层的保护下，受到进一步刻蚀的程度较小，从而使得N次第一刻蚀循环所形成的第一在后沟槽段的槽宽大于所述第一在前沟槽段的槽宽。
可以理解的是，由于N次第一刻蚀循环中形成的第一在后沟槽段的槽宽，大于第一在前沟槽段的槽宽，因此，所形成的隔离沟槽上部的形貌为槽宽由上至下逐渐扩大。
示例性地，图3a和图3b分别示意出了N次第一刻蚀循环中，第1次刻蚀循环完成后所形成的器件剖面结构示意图，和第2次刻蚀完成后所形成的器件剖面结构示意图。
参照图3a，可以看出，N次第一刻蚀循环中的第1次刻蚀循环完成后，形成第一在前沟槽段31a，该第一在前沟槽段31a的表面覆盖有第一在前聚合物层32a，该第一在前沟槽段31a从基底层33的上表面向下延伸，该基底层33的上表面上覆盖有硬质掩模层34，该硬质掩模层34定义出隔离沟槽的图案。
参照图3b，可以看出，N次第一刻蚀循环中的第2次刻蚀循环完成后，形成第一在后沟槽段31b，该第一在后沟槽段31b从第一在前沟槽段31a的底部继续向下延伸，该第一在后沟槽段31b的表面和第一在前沟槽段31a的表面均覆盖有第一在后聚合物层32b，且该第一在后沟槽段31b的槽宽w2大于该第一在前沟槽段31a的槽宽w1。该基底层33的上表面上覆盖有硬质掩模层34。
对比图3a和图3b可以看出，第2次刻蚀循环完成后所形成的第一在后沟槽段31b，是在第一在前沟槽段31a的基础上进一步加深增宽。
以进行第1次刻蚀循环形成图3a所示器件剖面结构为例，第1次刻蚀循环包括依次进行的以下步骤：
参照图4a至图4c，其分别示出了第1次刻蚀循环对应步骤完成后的器件剖面结构示意图。
步骤S411a：基于硬质掩模层34形成的图案，刻蚀基底层33，形成第一在前刻蚀窗口311a。
参照图4a，其示出了N次第一刻蚀循环中，第1次刻蚀循环进行前的器件剖面结构示意图。该图4a中的基底层33上，形成带有隔离沟槽图案的硬质掩模层34。
参照图4b，其示出了第1次刻蚀循环中，步骤S411a完成后的器件剖面结构示意图。从图4b中可以看出，在步骤S411a完成后，在外露的基底层33表层被刻蚀去除形成深度较浅的第一在前刻蚀窗口311a，该第一在前刻蚀窗口311a从基底层33的上表面向下凹陷，用于引导后续刻蚀。
步骤S421a：基于所形成的第一在前刻蚀窗口311a，继续对基底层33进行深度刻蚀，形成第一在前沟槽段31a。
参照图4c，其示出了N次第一刻蚀循环中，第1次刻蚀循环步骤S412a完成后的器件剖面结构示意图。对比图4b和图4c可以看出，第1次刻蚀循环的步骤S421a完成后所形成的第一在前沟槽段31a，是在第一在前刻蚀窗口311a的基础上向下进一步延伸。
步骤S431a：使得在该第一在前沟槽段31a的表层形成第一在前聚合物层32a。
继续参照图3a，第1次刻蚀循环的步骤S413a完成后形成图2a所示的器件剖面结构示意图。从图3a可以看出，第1次刻蚀循环中的步骤S431a完成后在第一在前沟槽段31a表面形成第一在前聚合物层32a。
为了清楚地阐述N次第一刻蚀循环，如何形成槽宽由上至下逐渐扩大的隔离沟槽上部，本实施例在第1次刻蚀循环所形成图3a所示的器件剖面结构后，还继续进行N次第一刻蚀循环中的第2次刻蚀循环，以形成图3b所示的器件剖面结构。需要说明的是，在进行第2次刻蚀循环前，在第1次刻蚀循环完成后，还会通入刻蚀气体，预备第2次刻蚀循环的刻蚀环境。
图4d和图4e分别示出了该第2次刻蚀循环对应步骤完成后的器件剖面结构示意图，参照图4d和图4e，该第2次刻蚀循环包括依次进行的以下步骤：
步骤S412a：基于硬质掩模层34形成的图案，继续刻蚀基底层33，在第一在前沟槽段31a下形成第一在后刻蚀窗口311b。
参照图4d，其示出了N次第一刻蚀循环中，第2次刻蚀循环步骤S412a完成后的器件剖面结构示意图。从图4d中可以看出，在步骤S412a完成后，在第一在前沟槽段31a下形成深度较浅的第一在后刻蚀窗口311b，该第一在后刻蚀窗口311b从第一在前沟槽段31a的底部向下凹陷，用于引导后续刻蚀。
步骤S422a：基于所形成的第一在后刻蚀窗口311b，继续对基底层33进行深度刻蚀，形成第一在后沟槽段31b。
参照图4e，其示出了N次第一刻蚀循环中，第2次刻蚀循环步骤S422a完成后的器件剖面结构示意图。步骤S422a是在第一在前沟槽段31a的基础上，从该第一在前沟槽段31a的底部继续向下和向周侧刻蚀形成图4e所示的第一在后沟槽段31b。在步骤S422a的刻蚀过程中，第一在前沟槽段31a的周侧在剩余第一在前聚合物层32a的保护下被刻蚀去除程度较小，从而使得第一在后沟槽段31b的槽宽大于该第一在前沟槽段31a的槽宽。
步骤S432a：使得所述第一在前沟槽段31a的表面和第一在后沟槽段31b的表面，覆盖有第一在后聚合物层32b。
继续参照图3b，其示出了步骤S432a完成后的器件剖面结构示意图。从图3b中可以看出，在步骤S432a完成后，该第一在前沟槽段31a的表面，和第一在后沟槽段31b的表面均覆盖有第一在后聚合物层32b。可以通过通入氟碳气体，使得所述氟碳气体与所述沟槽段的表层发生聚合反应，形成聚合物层。该氟碳气体包括八氟环丁烷C4F8。
根据所要形成的隔离沟槽形貌和深度，可以在图3b所示结构的基础上继续进行多次第一刻蚀循环，以形成所需隔离沟槽的上部，最终形成的隔离沟槽结构上部的形貌为槽宽由上至下逐渐扩大，即隔离沟槽上端收口，中部向外弯曲。
为了形成由上至下槽口逐渐缩小的隔离沟槽下部，步骤S4中的多次刻蚀循环还包括在N次第一刻蚀循环完成后进行的M次第二刻蚀循环，即以下步骤S4b：
步骤S4b：对所述基地层依次进行M次第二刻蚀循环，所述M∈1,2,3…m+1，该m为正整数；使得第m次刻蚀循环基于所述图案，刻蚀基底层，形成表面覆盖有第二在前聚合物层的第二在前沟槽段。使得第m+1次刻蚀循环基于该第二在前沟槽段，继续刻蚀基底层和第二在前聚合物层，形成连通该第二在前沟槽段下端的第二在后沟槽段，且该第二在前沟槽段和第二在后沟槽段的表面覆盖有第二在后聚合物层；所述第二在后聚合物层的厚度大于所述第二在前聚合物层的厚度，所述第二在后沟槽段的槽宽小于所述第二在前沟槽段的槽宽。
需要解释的是，在进行M次第二刻蚀循环形成隔离沟槽下部的过程中，刻蚀过程产生的聚合物难以被排出而积累在下部刻蚀面上，从而使得聚合物层的厚度逐渐增厚，即第二在后聚合物层的厚度大于所述第二在前聚合物层的厚度，进而使得M次第二刻蚀循环的刻蚀速率逐次降低，即使得第二在后沟槽段的槽宽小于所述第二在前沟槽段的槽宽。
可以理解的是，由于，M次第二刻蚀循环中形成的第二在后沟槽段的槽宽，小于第二在前沟槽段的槽宽，因此，所形成的隔离沟槽下部的形貌为槽宽由上至下逐渐缩小。随着多次刻蚀循环的进程，使得所形成的沟槽段逐渐加深，直至形成最终所需深度的隔离沟槽。
示例性地，图5a和图5d分别示意出了M次第二刻蚀循环中，第m次刻蚀循环完成后所形成的器件剖面结构示意图，和第m+1次刻蚀循环完成后所形成的器件剖面结构示意图。
参照图5a可以看出，M次第二刻蚀循环中，第m次刻蚀循环完成后形成第二在前沟槽段31m，该第二在前沟槽段31m的表面覆盖由厚度为dm的第二在前聚合物层32m。
参照图5d可以看出，M次第二刻蚀循环中，第m+1次刻蚀循环完成后形成第二在后沟槽段31m+1，该第二在后沟槽段31m+1从第二在前沟槽段31m的底部继续向下延伸，包括该第二在后沟槽段31m+1和第二在前沟槽段31m在内的所有沟槽段的表面上，均覆盖有厚度为dm+1的第二在后聚合物层32m+1，且该第二在后沟槽段31m+1的槽宽小于第二在前沟槽段31m的槽宽。
对比图5a和图5d可以看出，第二在后聚合物层32m+1的厚度dm+1大于第二在前聚合物层32m的厚度dm，第m+1次刻蚀循环完成后形成的第二在后沟槽段31m+1，是在第二在前沟槽段31m的基础上进一步加深、宽度缩小。
以进行第m+1次刻蚀循环，使得由图5a所示结构形成图5b所示结构的过程为例。图5b至图5d分别示出了第m+1次刻蚀循环中对应步骤完成后，形成的器件剖面结构示意图，参照图5b至图5d，该第m+1次刻蚀循环包括依次进行的以下步骤：
步骤S412b：参照图5b，基于硬质掩模层34形成的图案，刻蚀基底层33，在第二在前沟槽段31m下形成第二在后刻蚀窗口311m+1。
图5b，其示出了步骤S411b完成后的器件剖面结构示意图。从图5b中可以看出，步骤S411b完成后，第二在前沟槽段31m的底部继续向下延伸形成槽宽较小、深度较浅的第二在后刻蚀窗口311m+1。
步骤S422b：基于所形成的第二在后刻蚀窗口311m+1，继续对基底层33进行深度刻蚀，形成第二在后沟槽段31m+1。
参照图5c，其示出了M次第二刻蚀循环中，第m+1次刻蚀循环步骤S422b完成后的器件剖面结构示意图。步骤S422b是在第二在前沟槽段31m的基础上，从该第二在前沟槽段31m的底部继续向下刻蚀形成图5c所示的第二在后沟槽段31m+1。在由第二在前沟槽段31m的底部继续向下刻蚀过程中，由于刻蚀过程中形成的聚合物难以被排出从而沉积沟槽底部，使得第二在后沟槽段31m+1的刻蚀速率降低，进而第二在后沟槽段31m+1的槽宽小于第二在前沟槽段31m的槽宽。
步骤S432b：使得包括所述第二在前沟槽段31m的表面和第二在后沟槽段31m+1的表面，覆盖有第二在后聚合物层32m+1，形成图5d所示的结构。
本实施例通过依照预先定义的隔离沟槽图案，对所述基底层进行多次刻蚀循环，使得每次刻蚀循环均依次进行基于所述图案，预刻蚀所述基底层，形成刻蚀窗口；基于所述刻蚀窗口，对所述基底层进行深度刻蚀，形成沟槽段；使得沟槽段的表层形成聚合物层；通入刻蚀气体，预备下一刻蚀循环的刻蚀环境。从而使得在每次刻蚀循环结束后所形成的覆盖在沟槽段表面的聚合物层，作为下一次刻蚀循环的刻蚀保护层，以使得逐次刻蚀形成的隔离沟槽形貌为上端收口，中部向外弯曲。另外在刻蚀至隔离沟槽底部时，由于刻蚀产生的聚合物难以及时排出而覆盖底部，从而逐渐降低隔离沟槽底部的刻蚀速率以逐渐形成底部收口。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种CIS器件的隔离沟槽制作方法，其特征在于，所述CIS器件的隔离沟槽制作方法包括以下步骤：
提供所述CIS器件的基底层，所述基底层包括相对的上表面和下表面；
在所述基底层的上表面上制作形成硬质掩模层；
通过光刻刻蚀工艺，使得所述硬质掩模层定义出所述隔离沟槽的图案；
对所述基底层依次进行多次刻蚀循环，每次所述刻蚀循环包括依次进行的以下步骤：
基于所述图案，预刻蚀所述基底层，形成刻蚀窗口；
基于所述刻蚀窗口，对所述基底层进行深度刻蚀，形成沟槽段；
使得沟槽段的表层形成聚合物层；
通入刻蚀气体，预备下一刻蚀循环的刻蚀环境；
其中，所述多次刻蚀循环包括先进行的N次第一刻蚀循环，再进行的M次第二刻蚀循环，所述N∈1,2,3…n+1，所述M∈1,2,3…m+1，所述n和m均为正整数；
所述N次第一刻蚀循环完成后形成由上至下槽口逐渐扩大的所述隔离沟槽的上部；所述第二刻蚀循环完成后形成由上至下槽口逐渐缩小的所述隔离沟槽的下部；
其中，所述M次第二刻蚀循环中的第m次刻蚀循环包括：基于所述图案，刻蚀所述基底层，形成表面覆盖有第二在前聚合物层的第二在前沟槽段；
所述M次第二刻蚀循环中的第m+1次刻蚀循环包括：基于所述第二在前沟槽段，继续刻蚀所述基底层和所述第二在前聚合物层，形成连通所述第二在前沟槽段下端的第二在后沟槽段，且所述第二在前沟槽段和第二在后沟槽段的表面覆盖有第二在后聚合物层；所述第二在后聚合物层的厚度大于所述第二在前聚合物层的厚度，所述第二在后沟槽段的槽宽小于所述第二在前沟槽段的槽宽。
2.如权利要求1所述的CIS器件的隔离沟槽制作方法，其特征在于，所述隔离沟槽包括由上至下依次连通的多个沟槽段，一次所述刻蚀循环对应形成一个沟槽段。
3.如权利要求1所述的CIS器件的隔离沟槽制作方法，其特征在于，所述N次第一刻蚀循环中的第n次刻蚀循环包括：基于所述图案，刻蚀所述基底层，形成表面覆盖有第一在前聚合物层的第一在前沟槽段；
所述N次第一刻蚀循环中的第n+1次刻蚀循环包括：基于所述第一在前沟槽段，刻蚀所述基底层和所述第一在前聚合物层，形成连通所述第一在前沟槽段下端的第一在后沟槽段，且所述第一在前沟槽段和第一在后沟槽段的表面覆盖有第一在后聚合物层；所述第一在后沟槽段的槽宽大于所述第一在前沟槽段的槽宽。
4.如权利要求3所述的CIS器件的隔离沟槽制作方法，其特征在于，所述第n+1次刻蚀循环中各个步骤的执行时间，大于所述第n次刻蚀循环中对应步骤的执行时间。
5.如权利要求1所述的CIS器件的隔离沟槽制作方法，其特征在于，所述基于所述图案，预刻蚀所述基底层，形成刻蚀窗口步骤，其进行时的环境压力为65毫托至75毫托。
6.如权利要求1所述的CIS器件的隔离沟槽制作方法，其特征在于，所述基于所述刻蚀窗口，对所述基底层进行深度刻蚀，形成所述沟槽段的步骤进行时的环境压力为20毫托至30毫托。
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CN105575878A (zh) * 2014-10-17 2016-05-11 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种浅沟槽隔离结构及其制作方法
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