光电二极管的形成方法技术

本申请公开了一种光电二极管的形成方法，包括：在第一外延层上形成第一介质层，第一外延层形成于衬底上，第一外延层中掺杂有第一类型的杂质；通过光刻工艺进行离子注入，在衬底、第一外延层和第一介质层中形成第一掺杂区，第一掺杂区中掺杂有第二类型的杂质；去除第一介质层；在第一外延层上形成第二外延层；在第二外延层上形成第二介质层；通过光刻工艺进行离子注入，在第二外延层中形成第二掺杂区，第二掺杂区形成于第一掺杂区正上方且第二掺杂区的底端与第一掺杂区的顶端接触，第二掺杂区的宽度和第一掺杂区的宽度相同，第二掺杂区中掺杂有第二类型的杂质；通过光刻工艺进行离子注入，在第二外延层中形成阱区，阱区中掺杂有第一类型的杂质。一类型的杂质。一类型的杂质。

【技术实现步骤摘要】
光电二极管的形成方法


[0001]本申请涉及半导体集成电路制造
，具体涉及一种光电二极管的形成方法。

技术介绍

[0002]互补金属氧化物半导体图像传感器(complementary metal oxide semiconductor contact image sensor，CIS)是采用CMOS器件制作的图像传感器，由于其具有集成度高、供电电压低和技术门槛低等优势，广泛应用于摄影摄像、安防系统、智能便携电话以及医疗电子等领域。
[0003]CIS的核心的器件是一个缓变结光电二极管(photo
‑
diode，PD)，缓变结形成的空间电场体积越大，光电二极管收集光子的能力就越强。然而，伴随着对半导体器件的小型化和低功耗越来越高的要求，CIS中光电二极管的面积被不断的压缩。鉴于此，相关技术中，通过向纵向发展，增加光电二极管的深度以实现更小面积的光电二极管的更高的光子收集能力。
[0004]然而，由于光电二极管在纵向上的深度被加深需要更高能量的离子注入，更高的离子注入能量意味着衬底容易被损伤，藉此会引起CIS的性能恶化，造成“白像素(white pixel)”问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种光电二极管的形成方法，可以解决相关技术中提供的光电二极管的形成方法由于需要进行高能量的离子注入从而导致CIS的白像素问题，该方法包括：
[0006]在第一外延层上形成第一介质层，所述第一外延层形成于衬底上，所述第一外延层中掺杂有第一类型的杂质；
[0007]通过光刻工艺进行离子注入，在所述衬底、所述第一外延层和所述第一介质层中形成第一掺杂区，所述第一掺杂区中掺杂有第二类型的杂质；
[0008]去除所述第一介质层；
[0009]在所述第一外延层上形成第二外延层；
[0010]在所述第二外延层上形成第二介质层；
[0011]通过光刻工艺进行离子注入，在所述第二外延层中形成第二掺杂区，所述第二掺杂区形成于所述第一掺杂区正上方且所述第二掺杂区的底端与所述第一掺杂区的顶端接触，所述第二掺杂区的宽度和所述第一掺杂区的宽度相同，所述第二掺杂区中掺杂有第二类型的杂质；
[0012]通过光刻工艺进行离子注入，在所述第二外延层中形成阱区，所述阱区中掺杂有第一类型的杂质。
[0013]在一些实施例中，从俯视角度观察，所述衬底包括第一区域和第二区域，所述第一区域用于形成对准标记，所述第二区域用于形成光电二极管，所述第一掺杂区和所述第二
掺杂区形成于所述第二区域；
[0014]所述通过光刻工艺进行离子注入，在所述衬底、所述第一外延层和所述的一介质层中形成第一掺杂区，包括：
[0015]通过光刻工艺在所述第一介质层上覆盖光阻，暴露出第一目标区域，所述第一目标区域位于所述第一区域，所述第一目标区域是第一对准标记对应的区域；
[0016]进行刻蚀，刻蚀至所述第一目标区域中第一外延层的预定深度，形成所述第一对准标记；
[0017]通过所述第一对准标记进行光刻工艺，在所述第一介质层上覆盖光阻，暴露出第二目标区域，所述第二目标区域位于所述第二区域；
[0018]进行离子注入，在所述第二目标区域的衬底、第一外延层和第一介质层中形成所述第一掺杂区；
[0019]去除光阻。
[0020]在一些实施例中，所述通过光刻工艺进行离子注入，在所述第二外延层中形成第二掺杂区，包括：
[0021]通过光刻工艺在所述第二介质层上覆盖光阻，暴露出第三目标区域，所述第三目标区域位于所述第一区域，所述第三目标区域是第二对准标记对应的区域；
[0022]进行刻蚀，刻蚀至所述第三目标区域中第二外延层的预定深度，形成所述第二对准标记；
[0023]通过所述第二对准标记进行光刻工艺，在所述第二介质层上覆盖光阻，暴露出第四目标区域，所述第四目标区域位于所述第二区域，从俯视角度观察，所述第四目标区域与所述第二目标区域重合；
[0024]进行离子注入，在所述第四目标区域的第二外延层和第二介质层中形成所述第二掺杂区；
[0025]去除光阻。
[0026]在一些实施例中，从俯视角度观察，所述第三目标区域和所述第一目标区域不具有重叠的区域。
[0027]在一些实施例中，所述方法还包括：
[0028]去除所述第二介质层；
[0029]在所述第二介质层上依次形成N层外延层，所述N层外延层中的每层外延层中都形成有掺杂区，N为自然数，N≥1；
[0030]其中，对于所述N层外延层中的第i层外延层，其中形成有第i掺杂区，i为自然数，1≤i≤N，所述第i外延层中掺杂有第一类型的杂质，所述第i掺杂区中掺杂有第二类型的杂质，从俯视角度观察，所述每层掺杂区都与所述第一掺杂区重合且所述每层掺杂区都与其相邻层次的掺杂区接触。
[0031]在一些实施例中，所述第一掺杂区和位于其上的第二掺杂区至第N掺杂区的深度之和为H，所述第一掺杂区的宽度为W，H/W大于4。
[0032]在一些实施例中，所述第一介质层和所述第二介质层为氧化层。
[0033]在一些实施例中，所述在第一外延层上形成第一介质层，包括：
[0034]通过热氧化工艺在所述第一外延层上形成所述第一介质层；
[0035]所述在所述第二外延层上形成第二介质层，包括：
[0036]通过热氧化工艺在所述第二外延层上形成所述第二介质层。
[0037]本申请技术方案，至少包括如下优点：
[0038]在CIS器件的光电二极管的制作过程中，通过形成两层外延层，在每一层外延层中通过光刻工艺进行分批离子注入形成从俯视角度观察相重合的掺杂区，且在掺杂区的周侧形成掺杂有不同类型的杂质的区域，避免了通过一次高能离子注入形成高深宽比的掺杂区所导致衬底损伤的问题，提高了CIS器件的可靠性和良率。
附图说明
[0039]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。
[0040]图1是本申请一个示例性实施例提供的光电二极管的形成方法的流程图；
[0041]图2至图11是本申请一个示例性实施例提供的光电二极管的形成示意图。
具体实施方式
[0042]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。
[0043]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电二极管的形成方法，其特征在于，所述方法应用于CIS器件的制作工艺中，所述方法包括：在第一外延层上形成第一介质层，所述第一外延层形成于衬底上，所述第一外延层中掺杂有第一类型的杂质；通过光刻工艺进行离子注入，在所述衬底、所述第一外延层和所述第一介质层中形成第一掺杂区，所述第一掺杂区中掺杂有第二类型的杂质；去除所述第一介质层；在所述第一外延层上形成第二外延层；在所述第二外延层上形成第二介质层；通过光刻工艺进行离子注入，在所述第二外延层中形成第二掺杂区，所述第二掺杂区形成于所述第一掺杂区正上方且所述第二掺杂区的底端与所述第一掺杂区的顶端接触，所述第二掺杂区的宽度和所述第一掺杂区的宽度相同，所述第二掺杂区中掺杂有第二类型的杂质；通过光刻工艺进行离子注入，在所述第二外延层中形成阱区，所述阱区中掺杂有第一类型的杂质。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从俯视角度观察，所述衬底包括第一区域和第二区域，所述第一区域用于形成对准标记，所述第二区域用于形成光电二极管，所述第一掺杂区和所述第二掺杂区形成于所述第二区域；所述通过光刻工艺进行离子注入，在所述衬底、所述第一外延层和所述的一介质层中形成第一掺杂区，包括：通过光刻工艺在所述第一介质层上覆盖光阻，暴露出第一目标区域，所述第一目标区域位于所述第一区域，所述第一目标区域是第一对准标记对应的区域；进行刻蚀，刻蚀至所述第一目标区域中第一外延层的预定深度，形成所述第一对准标记；通过所述第一对准标记进行光刻工艺，在所述第一介质层上覆盖光阻，暴露出第二目标区域，所述第二目标区域位于所述第二区域；进行离子注入，在所述第二目标区域的衬底、第一外延层和第一介质层中形成所述第一掺杂区；去除光阻。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过光刻工艺进行离子注入，在所述第二外延层中形成第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨旭，张栋，范晓，刘敏，赵明，罗呼学，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：