【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体制造，具体涉及一种cis光电二极管及其制造方法。
技术介绍
1、图像传感器(cis)的感光度与像素(pixel)区的尺寸大小强相关，而光电二极管(photo diode，pd)是像素结构的最基本单元。
2、在图像传感器的传统制备方法中，通常是在纵向上通过对光刻胶进行光刻以形成图案化的光刻胶(利用光刻胶定义像素区图形)，以及以图案化的光刻胶为掩模，对外延层进行离子注入，分别在外延层中形成隔离区和光电子收集区，从而形成光电二极管的基本结构。但是当像素区在深度(厚度)上的尺寸达到0.7μm甚至大于0.7μm时，再加上光刻胶作为掩模，像素区的离子注入深度和浓度将会受到极大的限制，严重制约了高阶图像传感器产品的发展。
技术实现思路
1、本申请提供了一种cis光电二极管及其制造方法，可以解决因像素区的深度过大造成高阶图像传感器发展受到制约的问题。
2、一方面，本申请实施例提供了一种cis光电二极管的制造方法，包括：
3、提供一衬底，所述衬底上依次形成有第一外延层和硬掩模叠层；
4、刻蚀所述硬掩模叠层至所述第一外延层表面，以得到图案化的硬掩模叠层；
5、以图案化的硬掩模叠层为掩模，刻蚀一定厚度的所述第一外延层以得到阵列式排布的深沟槽和隔离柱；
6、对所述第一外延层进行等离子体掺杂离子注入；
7、去除所述图案化的硬掩模叠层；
8、形成牺牲氧化层，所述牺牲氧化层覆盖所述隔离柱和所述深沟槽的
9、去除所述牺牲氧化层；
10、对所述第一外延层进行垂直离子注入；
11、形成本征外延层，所述本征外延层覆盖所述隔离柱和所述深沟槽的侧壁、底壁；
12、通过掺杂外延工艺，形成第二外延层，所述第二外延层覆盖所述本征外延层以及填充所述深沟槽；以及
13、研磨去除所述隔离柱顶端、所述深沟槽顶端的所述第二外延层和所述本征外延层。
14、可选的，在所述cis光电二极管的制造方法中，进行等离子体掺杂离子注入和垂直离子注入之后的所述第一外延层的导电类型为p型；通过掺杂外延工艺形成的第二外延层的导电类型为n型。
15、可选的，在所述cis光电二极管的制造方法中，对所述第一外延层进行等离子体掺杂离子注入的过程中，检测扩散到工艺腔室的等离子体密度，当所述等离子体密度达到预设的密度值时，等离子体中的离子在电极脉冲偏压作用下注入到所述第一外延层中。
16、可选的，在所述cis光电二极管的制造方法中，所述等离子体掺杂离子注入的工艺中使用的气体为硼烷。
17、可选的，在所述cis光电二极管的制造方法中，所述硬掩模叠层从下往上依次包括：第一氧化层、氮化硅层和第二氧化硅层。
18、可选的，在所述cis光电二极管的制造方法中，通过湿法刻蚀工艺，去除所述硬掩模叠层。
19、可选的，在所述cis光电二极管的制造方法中，通过低温炉管氧化工艺，形成所述牺牲氧化层。
20、可选的，在所述cis光电二极管的制造方法中，通过湿法清洗工艺，去除所述牺牲氧化层。
21、可选的，在所述cis光电二极管的制造方法中，通过选择性外延工艺，形成所述本征外延层。
22、另一方面，本申请实施例还提供了一种cis光电二极管，包括：
23、衬底；
24、第一外延层，所述第一外延层位于所述衬底上，所述第一外延层中形成有阵列式排布的深沟槽和隔离柱，其中，通过等离子体掺杂离子注入工艺以及垂直离子注入工艺对所述第一外延层进行掺杂；
25、本征外延层，所述本征外延层覆盖所述隔离柱和所述深沟槽的侧壁、底壁；以及
26、第二外延层，所述第二外延层覆盖所述本征外延层以及填充所述深沟槽，其中，通过掺杂外延工艺形成所述第二外延层。
27、本申请技术方案，至少包括如下优点：
28、本申请通过以图案化的硬掩模叠层为掩模，刻蚀第一外延层，以在第一外延层中形成阵列排布的深沟槽和隔离柱，然后通过等离子体掺杂离子注入形成隔离结构，以及通过垂直离子注入对隔离结构的离子浓度加强，再在深沟槽中分别形成本征外延层，最后通过掺杂外延工艺，在深沟槽中形成第二外延层，这样可以在保证深沟槽形貌不被损坏的同时，在高深宽比的深沟槽的底壁和侧壁上形成任意所需掺杂浓度的隔离结构，像素区的离子注入深度和浓度不会受到限制，提高了光电二极管的电性能，打破了传统的图案化光刻胶掩模+离子注入形成光电二极管的局限。
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1.一种CIS光电二极管的制造方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的CIS光电二极管的制造方法，其特征在于，进行等离子体掺杂离子注入和垂直离子注入之后的所述第一外延层的导电类型为P型；通过掺杂外延工艺形成的第二外延层的导电类型为N型。
3.根据权利要求1所述的CIS光电二极管的制造方法，其特征在于，对所述第一外延层进行等离子体掺杂离子注入的过程中，检测扩散到工艺腔室的等离子体密度，当所述等离子体密度达到预设的密度值时，等离子体中的离子在电极脉冲偏压作用下注入到所述第一外延层中。
4.根据权利要求1或3所述的CIS光电二极管的制造方法，其特征在于，所述等离子体掺杂离子注入的工艺中使用的气体为硼烷。
5.根据权利要求1所述的CIS光电二极管的制造方法，其特征在于，所述硬掩模叠层从下往上依次包括：第一氧化层、氮化硅层和第二氧化硅层。
6.根据权利要求1所述的CIS光电二极管的制造方法，其特征在于，通过湿法刻蚀工艺，去除所述硬掩模叠层。
7.根据权利要求1所述的CIS光电二极管的制造方法，其特征在于，通过
8.根据权利要求1所述的CIS光电二极管的制造方法，其特征在于，通过湿法清洗工艺，去除所述牺牲氧化层。
9.根据权利要求1所述的CIS光电二极管的制造方法，其特征在于，通过选择性外延工艺，形成所述本征外延层。
10.一种CIS光电二极管，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种cis光电二极管的制造方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的cis光电二极管的制造方法，其特征在于，进行等离子体掺杂离子注入和垂直离子注入之后的所述第一外延层的导电类型为p型；通过掺杂外延工艺形成的第二外延层的导电类型为n型。
3.根据权利要求1所述的cis光电二极管的制造方法，其特征在于，对所述第一外延层进行等离子体掺杂离子注入的过程中，检测扩散到工艺腔室的等离子体密度，当所述等离子体密度达到预设的密度值时，等离子体中的离子在电极脉冲偏压作用下注入到所述第一外延层中。
4.根据权利要求1或3所述的cis光电二极管的制造方法，其特征在于，所述等离子体掺杂离子注入的工艺中使用的气体为硼烷。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李佳龙，
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：
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