一种自对准隔离结构的形成方法及图像传感器技术

本申请提供一种自对准隔离结构的形成方法及图像传感器，所述图像传感器包括：半导体衬底；若干第一隔离结构，位于所述半导体衬底中，其中，相邻的两个第一隔离结构定义如上述所述的自对准隔离结构的位置；如上述所述的自对准隔离结构，位于所述相邻的两个第一隔离结构之间的半导体衬底中，所述自对准隔离结构的深度大于所述第一隔离结构的深度。本申请所述的自对准隔离结构的形成方法及图像传感器，使用所述第一隔离结构作为硬掩膜来刻蚀第二沟槽形成自对准隔离结构，可以提高图像传感器的相邻像素单元之间的深沟槽隔离结构的对准精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种自对准隔离结构的形成方法及图像传感器


[0001]本申请涉及图像传感器
，尤其涉及一种自对准隔离结构的形成方法及图像传感器。

技术介绍

[0002]在图像传感器领域，相邻像素单元之间的电学和光学隔离需要通过深沟槽隔离工艺来实现。该工艺又分为前置深沟槽工艺(F
‑
DTI)和后置深沟槽工艺(B
‑
DTI)。
[0003]由于具有可以通过高温工艺改善刻蚀侧壁等优势，前置深沟槽工艺逐渐成为高性能图像传感器的首选方案。
[0004]DTI刻蚀往往需要一定厚度的硬掩膜层，尤其当DTI刻蚀深度超过8um时，硬掩膜层的厚度决定了DTI光刻只能采用1um以上的厚光刻胶。这对于DTI图案的解析度以及套刻精确度都是一个挑战。
[0005]因此，有必要提供更可靠、更有效的技术方案，来提高前置深沟槽工艺的解析度以及对准精度。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种自对准隔离结构的形成方法及图像传感器，可以提高图像传感器的相邻像素单元之间的深沟槽隔离结构的对准精度。
[0007]本申请的一个方面提供一种自对准隔离结构的形成方法，用于隔离图像传感器的不同像素区域，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成若干第一隔离结构，其中，相邻的两个第一隔离结构定义所述自对准隔离结构的位置；刻蚀所述相邻的两个第一隔离结构之间的半导体衬底至特定深度，形成第二沟槽；在所述第二沟槽中形成所述自对准隔离结构，所述自对准隔离结构的深度大于所述第一隔离结构的深度。
[0008]在本申请的一些实施例中，所述第一隔离结构与半导体衬底有源区中的浅沟槽隔离结构同步形成。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述自对准隔离结构为深沟槽隔离结构，所述自对准隔离结构与所述第一隔离结构的深度比为(2
‑
30)∶1。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述第一隔离结构的深度为90纳米至400纳米，所述自对准隔离结构的深度为1微米至30微米。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述自对准隔离结构的形成方法还包括：形成若干第一隔离结构之后，形成第二沟槽之前，在所述半导体衬底中进行离子注入以形成阱区。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述形成第二沟槽的方法包括：在所述半导体衬底表面形成第二光阻层，所述第二光阻层包括第一开口，所述第一开口暴露所述相邻的两个第一隔离结构之间的半导体衬底以及部分所述相邻的两个第一隔离结构；沿所述第一开口刻蚀所述半导体衬底以及所述第一隔离结构以形成第二沟槽；去除所述第二光阻层。
[0013]在本申请的一些实施例中，所述第一开口暴露的部分所述第一隔离结构的面积占
所述第一隔离结构的面积的三分之一至三分之二。
[0014]在本申请的一些实施例中，所述自对准隔离结构的宽度为0.2微米至1微米。
[0015]本申请的另一个方面提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；若干第一隔离结构，位于所述半导体衬底中，其中，相邻的两个第一隔离结构定义如上述所述的自对准隔离结构的位置；如上述所述的自对准隔离结构，位于所述相邻的两个第一隔离结构之间的半导体衬底中，所述自对准隔离结构的深度大于所述第一隔离结构的深度。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述第一隔离结构为浅沟槽隔离结构，所述自对准隔离结构为深沟槽隔离结构，所述自对准隔离结构与所述第一隔离结构的深度比为(2
‑
30)∶1。
[0017]在本申请的一些实施例中，所述第一隔离结构的深度为90纳米至400纳米，所述自对准隔离结构的深度为1微米至30微米。
[0018]在本申请的一些实施例中，所述图像传感器还包括阱区，位于相邻的所述自对准隔离结构之间的半导体衬底中。
[0019]在本申请的一些实施例中，所述自对准隔离结构的宽度为0.2微米至1微米。
[0020]本申请所述的自对准隔离结构的形成方法及图像传感器，使用所述第一隔离结构作为硬掩膜来刻蚀第二沟槽形成自对准隔离结构，可以提高图像传感器的相邻像素单元之间的深沟槽隔离结构的对准精度。
附图说明
[0021]以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的专利技术意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
[0022]图1至图5为一种图像传感器的形成方法中各步骤的结构示意图；
[0023]图6至图13为本申请实施例所述的自对准隔离结构的形成方法中各步骤的结构示意图。
具体实施方式
[0024]以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
[0025]下面结合实施例和附图对本专利技术技术方案进行详细说明。
[0026]图1至图5为一种图像传感器的形成方法中各步骤的结构示意图。
[0027]参考图1，提供半导体衬底100。
[0028]参考图2，在所述半导体衬底100表面形成图案化的硬掩膜层110，所述图案化的硬掩膜层110定义深沟槽隔离结构的位置。形成所述图案化的硬掩膜层110的方法例如为：在所述半导体衬底100表面形成硬掩膜层；在所述硬掩膜层表面形成图案化的光阻层；与所述
图案化的光阻层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层形成所述图案化的硬掩膜层110。
[0029]参考图3，以所述图案化的硬掩膜层110为掩膜刻蚀所述半导体衬底100形成深沟槽120。参考图4，图4为所述半导体衬底100的平面图，所述深沟槽120在所述半导体衬底100中呈阵列式分布。
[0030]参考图5，去除所述图案化的硬掩膜层110，在所述深沟槽120中填充隔离材料形成深沟槽隔离结构130。
[0031]参考图4，出于简洁的目的，图4中示出的深沟槽120为规则的矩形图形，然而在实际工艺中，由于DTI刻蚀工艺属于分布式刻蚀，所以刻蚀深度会随图案尺寸的增大而增大，因此图4中的深沟槽120交叉的位置的刻蚀深度会明显增大，影响图像传感器的性能。目前只能采用OPC(光学临近效应)来做一些修正，但厚光阻层的OPC修正极具挑战性。由于深沟槽120的深度较深，因此需要的图案化的硬掩膜层的厚度较厚，进而刻蚀硬掩膜层的光阻层的厚度也较厚，这对OPC修正的要求很高。此外，形成图案化的硬掩膜层时，对套刻精度(Overlay)的要求也十分高，只能不断地对光刻机台提出更高的要求。
[0032]针对上述问题，本申请提供一种自对准隔离结构的形成方法及图像传感器，使用所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自对准隔离结构的形成方法，用于隔离图像传感器的不同像素区域，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成若干第一隔离结构，其中，相邻的两个第一隔离结构定义所述自对准隔离结构的位置；刻蚀所述相邻的两个第一隔离结构之间的半导体衬底至特定深度，形成第二沟槽；在所述第二沟槽中形成所述自对准隔离结构，所述自对准隔离结构的深度大于所述第一隔离结构的深度。2.如权利要求1所述自对准隔离结构的形成方法，其特征在于，所述第一隔离结构与半导体衬底有源区中的浅沟槽隔离结构同步形成。3.如权利要求2所述自对准隔离结构的形成方法，其特征在于，所述自对准隔离结构为深沟槽隔离结构，所述自对准隔离结构与所述第一隔离结构的深度比为(2
‑
30)∶1。4.如权利要求3所述自对准隔离结构的形成方法，其特征在于，所述第一隔离结构的深度为90纳米至400纳米，所述自对准隔离结构的深度为1微米至30微米。5.如权利要求1所述自对准隔离结构的形成方法，其特征在于，还包括：形成若干第一隔离结构之后，形成第二沟槽之前，在所述半导体衬底中进行离子注入以形成阱区。6.如权利要求1所述自对准隔离结构的形成方法，其特征在于，所述形成第二沟槽的方法包括：在所述半导体衬底表面形成第二光阻层，所述第二光阻层包括第一开口，所述第一开口暴露所述相邻的两个第一隔离结构之间的半导体衬底以及部分所述相邻的两个第一隔离结构；沿所述第一开...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斯日古楞，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：