沟槽形成方法、背照式图像传感器及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种沟槽形成方法、背照式图像传感器及其制作方法。沟槽形成方法中利用刻蚀时的负载效应，通过一张光罩、一次刻蚀工艺在衬底上同时形成第一沟槽和第二沟槽，简化了沟槽制作工艺，降低了成本。背照式图像传感器制作方法中通过在衬底背面同时形成第一沟槽和第二沟槽，简化了背照式图像传感器中的制作沟槽工艺，降低了成本，同时既通过第一沟槽提高了量子效率又通过第二沟槽改善了电学串扰。

【技术实现步骤摘要】
沟槽形成方法、背照式图像传感器及其制作方法
本专利技术属于半导体领域，具体涉及一种沟槽形成方法、背照式图像传感器及其制作方法。
技术介绍
在半导体工艺中，经常需要在衬底上形成深度不一致的沟槽，通常，这些深度不一致的沟槽需要采用多道光罩进行曝光，并通过多次刻蚀工艺形成，每次刻蚀只能形成深度相同的沟槽。该种方式工艺较为复杂，成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，简化工艺，降低成本。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种沟槽形成方法，包括：提供一光罩，所述光罩上形成有第一沟槽图形和第二沟槽图形；提供一衬底，在所述衬底上形成光阻层；采用所述光罩，进行曝光及显影工艺，形成图形化的光阻层；以及，以所述图形化的光阻层为掩膜，通过一次刻蚀工艺在所述衬底上形成多个第一沟槽和至少一个第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽形状相同且规则排列，所述第二沟槽的深度大于所述第一沟槽的深度；在垂直于所述衬底表面的截面上，所述第二沟槽的截面宽度大于所述第一沟槽的截面宽度，和/或，所述第一沟槽的图形密度大于所述第二沟槽的图形密度。进一步的，所述第一沟槽和第二沟槽垂直于所述衬底表面的截面形状为矩形、倒三角形或倒梯形。进一步的，所述第一沟槽和第二沟槽平行于所述衬底表面的截面形状为矩形。进一步的，所述衬底是硅衬底，所述刻蚀是干法刻蚀，采用CF4、C4F8和SF6的混合气体。本专利技术还提供了一种背照式图像传感器制作方法，包括：提供一光罩，所述光罩上形成有第一沟槽图形和第二沟槽图形；提供一衬底，在所述衬底上形成光阻层；采用所述光罩，进行曝光及显影工艺，形成图形化的光阻层；以及，以所述图形化的光阻层为掩膜，通过一次刻蚀工艺在所述衬底上形成多个第一沟槽和至少一个第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽形状相同且规则排列，所述第二沟槽的深度大于所述第一沟槽的深度；在垂直于所述衬底表面的截面上，所述第二沟槽的截面宽度大于所述第一沟槽的截面宽度，和/或，所述第一沟槽的图形密度大于所述第二沟槽的图形密度。所述衬底上形成有若干像素单元区域，所述第一沟槽位于所述像素单元区域中，所述第二沟槽位于相邻的像素单元区域之间。进一步的，每个像素单元区域中形成有阵列分布的多个第一沟槽。进一步的，形成所述第一沟槽和第二沟槽之后，还包括：形成填充层，所述填充层覆盖所述衬底背面并填充所述第一沟槽和第二沟槽；形成滤色层，所述滤色层位于所述填充层上方，所述滤色层包括多个滤色单元；形成透镜层，所述透镜层位于所述滤色层上方，所述透镜层包括多个微透镜；其中，所述滤色单元、所述微透镜与所述像素单元在垂直于所述衬底的方向上一一对应；以及形成层间介质层和金属层，所述层间介质层覆盖所述衬底正面，所述金属层嵌设于所述层间介质层中。本专利技术还提供了一种背照式图像传感器，包括：衬底，所述衬底上形成有若干像素单元区域，所述衬底背面形成有第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽位于所述像素单元区域中，所述第二沟槽位于相邻的像素单元区域之间，所述第二沟槽的深度大于所述第一沟槽的深度。进一步的，背照式图像传感器还包括：填充层，所述填充层覆盖所述衬底背面并填充所述第一沟槽和第二沟槽；滤色层，所述滤色层位于所述填充层上方，所述滤色层包括多个滤色单元；透镜层，所述透镜层位于所述滤色层上方，所述透镜层包括多个微透镜；以及层间介质层和金属层，所述层间介质层覆盖所述衬底正面，所述金属层嵌设于所述层间介质层中。与现有技术相比，本专利技术提供了一种沟槽形成方法，利用刻蚀时的负载效应，通过一张光罩、一次刻蚀工艺在衬底上同时形成第一沟槽和第二沟槽，简化了沟槽制作工艺，降低了成本。在背照式图像传感器制作过程中，利用刻蚀时的负载效应，通过一张光罩、一次刻蚀工艺在衬底背面同时形成第一沟槽和第二沟槽，简化了背照式图像传感器中的制作沟槽工艺，降低了成本。进一步的，在衬底背面同时形成第一沟槽和第二沟槽，既提高了量子效率又改善了电学串扰。在衬底背面形成第一沟槽，通过入射光在第一沟槽的侧壁之间的反射以增加对光的吸收，从而提高量子效率；在衬底背面形成第二沟槽，第二沟槽位于相邻的像素单元区域之间，每个像素单元区域中的横向扩散的光生电子在扩散的过程中受到了第二沟槽隔离的阻挡，对入射光从衬底背面激发形成的不同波长的光生电子均能起到有效的隔离作用，从而改善电学串扰。附图说明图1为本专利技术实施例一种沟槽形成方法中形成图形化的光阻层后的剖面示意图；图2为本专利技术实施例一种沟槽形成方法中形成第一沟槽和第二沟槽后的剖面示意图；图3为本专利技术实施例的背照式图像传感器的剖面示意图。其中，附图标记如下：11-衬底；12-光阻层；31-第一沟槽；32-第二沟槽；21-衬底；21a-衬底正面；21b-衬底背面；22-填充层；23-滤色层；24-透镜层；25-层间介质层；26-金属层；50-像素单元区域；41-第一沟槽；42-第二沟槽。具体实施方式如背景所述，通常，衬底上深度不一致的沟槽需要采用多道光罩进行曝光，并通过多次刻蚀工艺形成，每次刻蚀只能形成深度相同的沟槽。该种方式工艺较为复杂，成本较高。基于此，利用刻蚀时的负载效应，本专利技术提出了一种沟槽形成方法。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图1和图2所示，本专利技术实施例提供了一种沟槽形成方法，包括：提供一光罩，所述光罩上形成有第一沟槽图形和第二沟槽图形；提供一衬底11，在所述衬底11上形成光阻层12；采用所述光罩，进行曝光及显影工艺，形成图形化的光阻层12；以及，以所述图形化的光阻层为掩膜，通过一次刻蚀工艺在所述衬底上形成多个第一沟槽31和至少一个第二沟槽32，所述第一沟槽31和所述第二沟槽32形状相同且规则排列，所述第二沟槽32的深度大于所述第一沟槽31的深度；在垂直于所述衬底表面的截面上，所述第二沟槽32的截面宽度大于所述第一沟槽31的截面宽度，和/或，所述第一沟槽31的图形密度大于所述第二沟槽32的图形密度。其中，所述第一沟槽31和所述第二沟槽32规则排列，例如相邻的所述第二沟槽32之间的间距相等，第二沟槽32周期性排列；位于相邻第二沟槽32之间的若干第一沟槽31之间的间距可以相等，也可以不相等，根据实际需求设计，相邻第二沟槽32之间的若干第一沟槽31构成第一沟槽组，第一沟槽组周期性排列。本实施例中，所述第一沟槽和第二沟槽垂直于所述衬底表面的截面形状为矩形，其他实施例中还可以为倒三角形或倒梯形。进一步的，所述第一沟槽31和第二沟槽32平行于所述衬底11表面的截面形状为矩形。进一步的，所述衬底11是硅衬底，所述刻蚀是干法刻蚀，采用CF4、C4F8和SF6的混合气体。第一沟槽的形状例如为矩形，深度例如为0.2～0.8μm，宽度为100～150nm，第二沟槽的形状例如为矩形，深度例如深度为1.0～2.5um，宽度为130～200nm。通过对气体流量、气压等参数的调控，经过一次刻蚀，形成的第一沟槽和第二沟槽的深度例如分别为0.5μm和1.6μm。另外，传统的背照式图像传感器的光电转换效率仍不够理想，量子效率还有待提高，而且相邻的像素单元之间存在光生电子横向扩散导致的电学串扰问题。其中，量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沟槽形成方法，其特征在于，包括：提供一光罩，所述光罩上形成有第一沟槽图形和第二沟槽图形；提供一衬底，在所述衬底上形成光阻层；采用所述光罩，进行曝光及显影工艺，形成图形化的光阻层；以及，以所述图形化的光阻层为掩膜，通过一次刻蚀工艺在所述衬底上形成多个第一沟槽和至少一个第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽形状相同且规则排列，所述第二沟槽的深度大于所述第一沟槽的深度；在垂直于所述衬底表面的截面上，所述第二沟槽的截面宽度大于所述第一沟槽的截面宽度，和/或，所述第一沟槽的图形密度大于所述第二沟槽的图形密度。

【技术特征摘要】
1.一种沟槽形成方法，其特征在于，包括：提供一光罩，所述光罩上形成有第一沟槽图形和第二沟槽图形；提供一衬底，在所述衬底上形成光阻层；采用所述光罩，进行曝光及显影工艺，形成图形化的光阻层；以及，以所述图形化的光阻层为掩膜，通过一次刻蚀工艺在所述衬底上形成多个第一沟槽和至少一个第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽形状相同且规则排列，所述第二沟槽的深度大于所述第一沟槽的深度；在垂直于所述衬底表面的截面上，所述第二沟槽的截面宽度大于所述第一沟槽的截面宽度，和/或，所述第一沟槽的图形密度大于所述第二沟槽的图形密度。2.如权利要求1所述的沟槽形成方法，其特征在于，所述第一沟槽和第二沟槽垂直于所述衬底表面的截面形状为矩形、倒三角形或倒梯形。3.如权利要求1所述的沟槽形成方法，其特征在于，所述第一沟槽和第二沟槽平行于所述衬底表面的截面形状为矩形。4.如权利要求1所述的沟槽形成方法，其特征在于，所述衬底是硅衬底，所述刻蚀是干法刻蚀，采用CF4、C4F8和SF6的混合气体。5.一种背照式图像传感器制作方法，其特征在于，包括：采用如权利要求1至4中任一项所述的沟槽形成方法在衬底背面形成第一沟槽和第二沟槽；所述衬底上形成有若干像素单元区域，所述第一沟槽位于所述像素单元区域中，所述第二沟槽位于相邻的像素单元区域之间。6.如权利要求5所述的背照式图像传感器制作方法，其特征在于，每个像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵长林，胡胜，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42