图像传感器的制作方法、图像传感器技术

本发明专利技术提供一种图像传感器的制作方法、图像传感器，所述图像传感器的制作方法包括：提供半导体基底，所述半导体基底包括正面和背面，所述正面包括若干像素区域；利用第一掺杂工艺在所述半导体基底的正面中的像素区域之间形成第一隔离区域；在所述背面利用第二掺杂工艺形成第二隔离区域，所述第二隔离区域与所述第一隔离区域相连通。本发明专利技术所提供的图像传感器的制作方法中，对所述隔离区的制作分正面、背面两步进行p型掺杂，以此降低对光刻胶厚度的要求，在满足显影深宽比的前提下降低了最小显影线宽。小显影线宽。小显影线宽。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器的制作方法、图像传感器


[0001]本专利技术涉及图像传感器
，尤其涉及一种图像传感器的制作方法、图像传感器。

技术介绍

[0002]随着图像传感器的像素尺寸降低到微米范围甚至亚微米范围，单个像素的面积明显降低。在图像传感器中，随着工艺制程的提升，像素尺寸不断降低。为了保持一定的满阱容量，像素中感光区域的离子注入深度也随之增加。这对像素感光单元之间的隔离带来了越来越大的难度。
[0003]在传统技术中，传感器阵列中，像素感光单元之间通常使用p型掺杂区，或者是背部深沟槽（BDTI）作为隔离，以保证像素间电信号的相互独立，降低串扰。
[0004]而对于使用p型掺杂作为隔离的方式来说，在像素尺寸不断降低的情况下，为了让每个像素继续提供与原来大尺寸像素类似的性能（特别是满阱容量），像素中感光区域的n型掺杂深度必须随之增加，以保持适当的感光体积。
[0005]然而随着感光区域注入深度的增加，对像素间的p型隔离提出了越来越深的要求，则进行隔离p型掺杂的注入能量也必须增加。
[0006]为了保证在非隔离区域对高能量p型掺杂离子的阻挡，所使用的光刻胶层材料厚度也要增加。而光刻胶材料特性决定深宽比（深宽比定义为光刻胶厚度与光刻胶最小线宽的比例）的上限，加厚的光刻胶层限制了像素隔离区域的宽度减小，造成了像素中感光面积的浪费。当像素尺寸进一步降低时，这种浪费越发阻碍像素满阱容量提升，影响传感器性能。
[0007]高能p型隔离需要使用厚光刻胶来保证非隔离区域的完全阻挡，而光刻胶的显影深宽比限制了隔离区域设计宽度的降低。因此在亚微米尺寸像素中，隔离区域的面积无法进一步减小，影响像素的填充因子，限制了像素的满阱容量。
[0008]对于采用背面深沟槽（BDTI）的隔离方式来说，为了彻底隔离硅片正面上的每个像素，现常用背面深槽隔离（BDTI）来对感光区域背面进行分割。
[0009]然而BDTI的刻蚀深度仍然不能达到对硅衬底的整体隔断。而且深槽的刻蚀会给硅材料引入缺陷，需要使用p型掺杂对深槽的表面进行钝化。
[0010]故现有技术常使用以下方式：高能的p型注入，通过对光刻胶的曝光、显影定义隔离区域，并在硅中此区域对应范围制作一个较宽且贯通衬底的p型区域作为隔离。后续工艺执行步骤将BDTI制作在此p型区域内，利用其作为深槽的钝化。
[0011]图1~图2展示了这个过程的两个执行步骤的简单图示。图1~图2为常规像素隔离的制备流程。其中，图1所示为p型隔离注入，在半导体衬底100的隔离区的表面形成光阻20，以光阻为掩膜进行p型离子注入。图2所示为BDTI制作。半导体衬底100的表面形成有表面器件300，在半导体衬底100的背面形成BDTI沟槽14。
[0012]而现有技术的隔离方法在面对越来越深的隔离要求时，对高能p型隔离注入的光
刻胶厚度也提出了越来越高的要求。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于提供一种图像传感器的制作方法及其图像传感器，解决现有技术中光刻胶的显影深宽比限制了隔离区域设计宽度的降低的技术问题。
[0014]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像传感器的制作方法，包括：提供半导体基底，所述半导体基底包括正面和背面，所述正面包括若干像素区域；利用第一掺杂工艺在所述正面像素区域之间形成第一隔离区域；在所述背面利用第二掺杂形成第二隔离区域，所述第二隔离区域与所述第一隔离区域相连通。
[0015]优选地，所述在所述背面掺杂形成第二隔离区域的执行步骤包括：在所述半导体基底的背面进行第二次掺杂工艺，以在所述第一隔离区对应的位置形成掺杂区；再对第二隔离区域使用快速退火工艺进行激活；或者，在所述半导体基底的背面进行第二次掺杂工艺，以在所述第一隔离区对应的位置形成掺杂区；通过深沟槽刻蚀工艺在所述掺杂区形成深沟槽；再对第二隔离区域使用快速退火工艺进行激活；或者，在所述半导体基底的背面通过深沟槽刻蚀工艺在所述第一隔离区对应的位置形成深沟槽；利用第二次掺杂工艺在所述深沟槽的内表面形成掺杂区；再对第二隔离区域使用快速退火工艺进行激活；或者，在所述半导体基底的背面通过深沟槽刻蚀工艺在所述第一隔离区对应的位置形成深沟槽；利用外延工艺在所述深沟槽的内表面形成掺杂区。
[0016]优选地，第二次掺杂工艺为离子注入，或/和等离子体掺杂（PLAD），或/和外延。
[0017]优选地，所述深沟槽形成之后，还包括在所述深沟槽内填充氧化物或介质材料的执行步骤。
[0018]优选地，所述快速退火工艺为激光退火或者尖峰退火，所述退火时间不超过30s。
[0019]优选地，所述图像传感器采用N型掺杂衬底。
[0020]优选地，形成所述第一隔离区域的执行步骤之后，形成所述第二隔离区域之前，还包括：在所述半导体基底的正面形成铜制程的金属互联层。
[0021]优选地，形成所述第一隔离区域的执行步骤之后，形成所述第二隔离区域之前，还包括：在所述半导体基底的正面形成电路时，采用钴金属硅化物或钛金属硅化物以提高在第二隔离区域快速退火工艺激活时的耐温性能。
[0022]优选地，形成所述第一隔离区域的执行步骤之后，形成所述第二隔离区域之前，还包括：在所述半导体基底的正面形成表面器件，所述表面器件的层间介质层的材料为氧化硅、TEOS、USG或FSG的一种或多种。
[0023]优选地，所述第一掺杂工艺为P型掺杂，掺杂浓度一般在1E15
ꢀ–ꢀ
1E19每立方厘米。
[0024]优选地，所述第二掺杂工艺为P型掺杂，掺杂浓度一般在1E15
ꢀ–ꢀ
1E19每立方厘米。
[0025]本专利技术还提供了一种图像传感器，包括：半导体基底，所述半导体基底包括正面和背面；所述正面包括若干像素区域和位于所述像素区域之间的第一隔离区域，所述第一隔离区域为掺杂区，所述背面包括第二隔离区域，所述第二隔离区域为掺杂区，或者为包括深沟槽结构和位于所述深沟槽表面的掺杂区，或者为包括掺杂区和位于所述掺杂区内的深沟槽结构，所述第一隔离区域与所述第二隔离区域相通。
[0026]优选地，所述深沟槽内还包括氧化物填充层或者介质材料填充层。
[0027]优选地，所述第一隔离区域与所述第二隔离区域为P型掺杂区，所述第一隔离区域P型掺杂区的深度为0.5微米至5.0微米，所述第二隔离区域P型掺杂区的深度为0.5微米至5微米。
[0028]优选地，所述半导体基底的正面还包括铜制程的金属互联层。
[0029]优选地，所述图像传感器采用N型掺杂衬底。
[0030]优选地，所述半导体基底的正面还包括表面器件，所述表面器件的层间介质层的材料为氧化硅。
[0031]优选地，所述半导体基底的正面形成逻辑外围电路，所述逻辑外围电路采用钴金属硅化物以及相应的配套清洗工艺。
[0032]相对于现有技术，本专利技术的图像传感器的制作方法及其图像传感器具有以下有益效果：本专利技术所提供的图像传感器的制作方法中，对所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的制作方法，其特征在于，包括：提供半导体基底，所述半导体基底包括正面和背面，所述正面包括若干像素区域；利用第一掺杂工艺在所述半导体基底的正面中的像素区域之间形成第一隔离区域；在所述背面利用第二掺杂工艺形成第二隔离区域，所述第二隔离区域与所述第一隔离区域相连通。2.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述在所述背面掺杂形成第二隔离区域的执行步骤包括：在所述半导体基底的背面进行第二掺杂工艺，以在所述第一隔离区对应的位置形成掺杂区；使用快速退火工艺对所述掺杂区进行激活；或者，在所述半导体基底的背面进行第二掺杂工艺，以在所述第一隔离区对应的位置形成掺杂区；通过深沟槽刻蚀工艺在所述掺杂区形成深沟槽；再使用快速退火工艺对所述掺杂区进行激活；或者，在所述半导体基底的背面通过深沟槽刻蚀工艺在所述第一隔离区对应的位置形成深沟槽；利用第二掺杂工艺在所述深沟槽的内表面形成掺杂区；再使用快速退火工艺对所述掺杂区进行激活；或者，在所述半导体基底的背面通过深沟槽刻蚀工艺在所述第一隔离区对应的位置形成深沟槽；利用外延工艺在所述深沟槽的内表面形成掺杂区。3.如权利要求2所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述第二掺杂工艺为离子注入，或/和等离子体掺杂（PLAD），或/和外延。4.如权利要求2所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述深沟槽形成之后，还包括在所述深沟槽内填充氧化物或介质材料的执行步骤。5.如权利要求2所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述快速退火工艺为激光退火或者尖峰退火，所述退火时间不超过30s。6.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述图像传感器采用N型掺杂衬底。7.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，形成所述第一隔离区域的执行步骤之后，形成所述第二隔离区域之前，还包括：在所述半导体基底的正面形成铜制程的金属互联层。8.如权利要求1或2所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，形成所述第一隔离区域的执行步骤之后，形成所述第二隔离区域之前，还包括：在所述半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立新，付文，黄琨，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：