杂质层形成方法、曝光用掩膜及固体摄像装置的制造方法制造方法及图纸

杂质层形成方法、曝光用掩膜及固体摄像装置的制造方法。杂质层形成方法包括：在半导体基板(15)表面上形成抗蚀剂材料(16)的工序；使用光栅掩膜(10)曝光抗蚀剂材料的工序，该光栅掩膜具有由透射率相互不同的多个微小透射部(13A至13D)构成的多个单位透射区域(14)，并具有这些单位透射区域二维状排列的透射区域(11)；显影曝光的抗蚀剂材料，在半导体基板表面上形成具有与透射区域的透射率相对应的膜厚的薄膜区域(17)的抗蚀剂层(18)的工序；经由薄膜区域向半导体基板(15)注入离子的工序；以及使注入到相同深度的多个离子群(21A’、21B’、21C’、21D’)扩散为在横向上接合且均匀化的工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及。
技术介绍
一般，已知具有较深的杂质层的半导体装置。例如，CMOS传感器中的像素分离层或者CCD传感器中的阱层是需要形成为至少比光电转换部深的杂质层。通过改变离子的加速电压而进行多次离子注入，使其在深度方向上具有多个浓度峰值，由此形成这些像素分离层或阱层等较深的杂质层。或者，通过在一次离子注入之后、 通过长时间热扩散来使离子在深度方向上扩散，由此形成这些像素分离层或阱层等较深的杂质层。如此，以往通过多次离子注入工序或长时间热扩散工序来形成较深的杂质层，因此难以在短时间内形成这种较深的杂质层。因此，在CMOS传感器、CCD传感器等固体摄像装置的情况下，为了形成像素分离层或阱层而需要长时间，这成为妨碍固体摄像装置制造中的生产率提高的重要原因。
技术实现思路
本专利技术的实施方式的目的在于，提供能够从表面朝向内部方向在短时间内形成较深的杂质层的杂质层形成方法及曝光用掩膜，并且提供一种能够提高生产率的固体摄像装置的制造方法。本专利技术的实施方式的杂质层形成方法的特征在于，具备在基板上形成感光性的抗蚀剂材料的工序；使用多个单位透射区域二维排列而成的曝光用掩膜，对上述抗蚀剂材料进行曝光的工序，所述单位透射区域由透射率不同的多个部分区域构成；通过对所曝光的上述抗蚀剂材料进行显影，由此形成根据上述曝光用掩膜的透射率而膜厚局部不同的抗蚀剂层的工序；经由该抗蚀剂层向上述基板注入离子的工序；以及使通过上述工序向上述基板内的大致同一深度注入的离子群扩散为在横向上连结的工序。此外，本专利技术的实施方式的固体摄像装置的制造方法的特征在于，具备在硅基板的表面上所形成的基底层的表面上，以格子状排列形成多个光电转换部的工序；在包含上述多个光电转换部的上述基底层的表面上，形成感光性的抗蚀剂材料的工序；对曝光用掩膜进行对位，以使该曝光用掩膜的各非透射区域配置在上述多个光电转换部上的工序，该曝光用掩膜为，由排列为格子状的上述多个非透射区域及设置在这些非透射区域之间的透射区域构成，上述透射区域为多个单位透射区域二维排列，各上述单位透射区域由透射率不同的多个部分区域构成；使用上述曝光用掩膜对上述抗蚀剂材料进行曝光的工序；通过对所曝光的上述抗蚀剂材料进行显影，由此形成根据上述曝光用掩膜的透射率而膜厚局部不同的抗蚀剂层的工序；经由该抗蚀剂层，向上述基底层的上述光电转换部之间注入离子的工序；以及通过使注入到上述基底层内的大致同一深度的离子群扩散为在横向上连结， 由此形成像素分离层的工序。此外，本专利技术的实施方式的固体摄像装置的制造方法的特征在于，具备在硅基板的表面上形成感光性的抗蚀剂材料的工序；使用曝光用掩膜对上述抗蚀剂材料进行曝光的工序，该曝光用掩膜为，由透射区域及包围该透射区域的非透射区域构成，在上述透射区域中多个单位透射区域二维排列，各上述单位透射区域由透射率不同的多个部分区域构成； 通过对所曝光的上述抗蚀剂材料进行显影，形成根据上述曝光用掩膜的透射率而膜厚局部不同的抗蚀剂层的工序；经由该抗蚀剂层向上述硅基板注入离子的工序；通过使注入到上述硅基板内的大致同一深度的离子群扩散为在横向上连结且均勻化，由此形成阱层的工序；以及在该阱层的表面上，格子状地排列形成多个光电转换部的工序。此外，本专利技术的实施方式的曝光用掩膜是具有上述杂质层形成方法所使用的透射区域的曝光用掩膜，其特征在于，上述透射区域由多个单位透射区域构成，该单位透射区域由透射率不同的多个部分区域形成，上述单位透射区域在列方向或行方向上排列。根据上述构成的杂质层形成方法及曝光用掩膜，能够从表面朝向内部方向在短时间内形成较深的杂质层，并且根据固体摄像装置的制造方法，能够提高生产率。附图说明图1是将本专利技术的实施方式的杂质层形成方法所使用的光栅掩膜的一部分放大表示的俯视图。图2是用于说明本专利技术的实施方式的杂质层形成方法的图，是表示在半导体基板上配置光栅掩膜的工序的俯视图。图3是用于说明本专利技术的实施方式的杂质层形成方法的图，(a)是表示使用光栅掩膜对抗蚀剂材料进行曝光的工序的、沿着图2的点划线X-X’的截面图，(b)是表示同一工序的沿着图2的点划线Y-Y’的截面图。图4是用于说明本专利技术的实施方式的杂质层形成方法的图，是表示在半导体基板上形成具有薄膜区域的抗蚀剂层的工序的俯视图。图5是图4的截面图，(a)是沿着图4的点划线X_X’的截面图，(b)是沿着图4的点划线Y-Y’的截面图。图6是放大表示抗蚀剂层的薄膜区域的一部分的立体图。图7是用于说明本专利技术的实施方式的杂质层形成方法的图，(a)是表示形成杂质层的工序的、相当于图5(a)的截面图，(b)是表示同一工序的、相当于图5(b)的截面图。图8是用于说明本专利技术的实施方式的杂质层形成方法的图，(a)同样是表示形成杂质层的工序的、相当于图5(a)的截面图，(b)是表示同一工序的、相当于图5(b)的截面图。图9是用于说明本专利技术的实施方式的杂质层形成方法的图，(a)同样是表示形成杂质层的工序的、相当于图5(a)的截面图，(b)是表示同一工序的、相当于图5(b)的截面图。5图10是将通过本专利技术第一实施方式的固体摄像装置的制造方法而制造的固体摄像装置的像素部放大表示的俯视图。图11是沿着图10的点划线Z-Z’的截面图。图12是用于说明第一实施方式的固体摄像装置的制造方法的图，是表示形成光电转换部的工序的、相当于图11的截面图。图13是用于说明第一实施方式的固体摄像装置的制造方法的图，是表示形成阻挡层的工序的、相当于图11的截面图。图14是将第一实施方式的固体摄像装置的制造方法所使用的光栅掩膜的一部分放大表示的俯视图。图15是用于说明第一实施方式的固体摄像装置的制造方法的图，是表示形成抗蚀剂层的工序的、相当于图11的截面图。图16是用于说明第一实施方式的固体摄像装置的制造方法的图，是表示形成像素分离层的工序的、相当于图11的截面图。图17是将通过本专利技术第二实施方式的固体摄像装置的制造方法而制造的固体摄像装置的像素部放大表示的、相当于图11的截面图。图18是将第二实施方式的固体摄像装置的制造方法所使用的光栅掩膜的一部分放大表示的俯视图。图19是用于说明第二实施方式的固体摄像装置的制造方法的图，是表示形成抗蚀剂层的工序的、相当于图17的截面图。图20是用于说明第二实施方式的固体摄像装置的制造方法的图，是表示形成阱层的工序的、相当于图17的截面图。图21是用于说明第二实施方式的固体摄像装置的制造方法的图，同样是表示形成阱层的工序的、相当于图17的截面图。图22是将通过第二实施方式的固体摄像装置的制造方法而制造的阱层的浓度曲线与通过以往的固体摄像装置的制造方法而制造的阱层的浓度曲线进行比较表示的图表。图23是将通过第二实施方式的固体摄像装置的制造方法而制造的装置的分光特性和通过以往的固体摄像装置的制造方法而制造的装置的分光特性进行比较表示的图表。图M是将第三实施方式的固体摄像装置的制造方法所使用的光栅掩膜的一部分放大表示的俯视图。图25是用于说明第三实施方式的固体摄像装置的制造方法的图，是表示形成抗蚀剂层的工序的、相当于图17的截面图。图沈是用于说明第三实施方式的固体摄像装置的制造方法的图，是表示形成阱层的工序的、相当于图17的截面图。图27是用于说明第三实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：富田健，小原悦郭，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：