[发明专利]图像传感器掺杂外延层形成方法

说明书

本发明公开了一种图像传感器掺杂外延层形成方法，分次进行外延生长，每次外延生长后进行沟槽隔离及离子注入，形成贯穿大厚度掺杂外延层的深浅沟槽隔离。通过外延生长‑沟槽隔离→离子注入循环作业，每次所需的光刻胶及硬掩膜不需要太厚，在沟槽隔离及离子注入过程中光刻胶及刻蚀形貌较好，使制备出的图像传感器的残影问题得到改善。采用该图像传感器掺杂外延层形成方法形成大厚度掺杂外延层，能制备出适用于高量子效率、小像素尺寸、可用于近红外/红外的高性能图像传感器。

技术领域

本发明涉及半导体技术，具体涉及一种图像传感器掺杂外延层形成方法。

背景技术

随着图像传感器(CIS)应用领域逐渐向近红外/红外(NIR/IR)方向拓展，量子效率成为了制约图像传感器(CIS)性能继续提升的关键因素。目前通常的做法为图像传感器(CIS)原材料外延层(Epitaxy,Epi)加厚、图像传感器(CIS)相关注入深度增加、隔离变深。但注入及刻蚀变深会带来所需光刻胶变厚，光刻、干刻形貌不佳，影响注入的效率及注入在硅片中的分布，进而会带来残影问题，制约量子效率的提升。

现有高量子效率(high QE)、可用于近红外/红外(NIR/IR)的图像传感器掺杂外延层形成方法，如图1所示，包括以下步骤：

(一)一次性生长外延；

(二)深沟槽隔离。隔离贯穿硅片外延层，刻蚀采用厚光刻胶或厚硬掩膜(Hardmask)；

(三)光电二极管(Photo-Diode)所需厚度的外延层离子注入(IMP)。为将光电二极管(Photo-Diode)做深，需要采用厚光刻胶，对于小线宽注入，在光刻胶覆盖的晶片上分别进行两次曝光(Double Exposure,DE)，采用双掩膜版(double pattern)。

现有的图像传感器掺杂外延层形成方法中，由于光刻胶(PR)、硬掩膜(HM)较厚，往往存在形貌不佳问题，带来残影(Lag)问题，制约量子效率提升，限制了图像传感器(CIS)性能提高。

硬掩膜(Hard Mask)是一种通过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)生成的无机薄膜材料。其主要成分通常有TiN、SiN、SiO2等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种图像传感器掺杂外延层形成方法，在沟槽隔离及离子注入过程中光刻胶及刻蚀形貌较好，使制备出的图像传感器的残影问题得到改善。

为解决上述技术问题，本发明提供的图像传感器掺杂外延层形成方法，其包括以下步骤：

一.在晶圆上进行第一次外延生长生成第一外延层；

二.在第一外延层形成贯穿一外延层的第一外延沟槽隔离；

三.对外延层进行第一次离子注入；

四.在晶圆的第一外延层上进行第二次外延生长生成第二外延层；

五.在第二外延形成贯穿二外延层并连通第一外延沟槽隔离的第二外延沟槽隔离；

六.对外延层进行第二次离子注入；

七.形成图像传感器掺杂外延层。

较佳的，步骤六之后,(1)在晶圆第二外延层上进行第三次外延生长生成第三外延层，(2)在第三外延形成贯穿第三外延层并连通第二外延沟槽隔离的第三外延沟槽隔离，(3)对外延层进行第三次离子注入；

然后，进入步骤七。