[发明专利]垂直栅半导体器件的制备方法

说明书

本发明提供了一种垂直栅半导体器件的制备方法，包括：提供衬底；在所述衬底中形成沟槽，所述沟槽限定出光电二极管区和浮动扩散区；在所述沟槽中形成第一多晶硅层，所述第一多晶硅层覆盖所述沟槽的内壁并延伸覆盖所述衬底的表面；对所述第一多晶硅层进行第一离子注入工艺；在所述沟槽中形成第二多晶硅层，所述第二多晶硅层填充所述沟槽并覆盖所述第一多晶硅层；对所述第二多晶硅层和所述第一多晶硅层进行第二离子注入工艺。本发明以改善图像传感器电学性能不均的现象。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种垂直栅半导体器件的制备方法。

背景技术

传统的图像传感器由光电二极管和晶体管构成，在图像传感器工作过程中光电二极管需要将光电子转移到浮动扩散区，再将电荷转换为电压进行放大输出。对于2D平面栅结构，在转移晶体管的传输栅打开时，光电二极管区的光电子经过平面栅的表面沟道传输至浮动扩散区，进而被读取，这种传输方式通路较小，不利于快速读取，也会导致图像传感器的效率低。

而3D垂直栅结构解决了光电子转移较慢和效率低的问题，3D垂直栅结构有利于光电子的快速转移，提升光电子的利用率。在现有技术中，垂直栅结构通过一次生长多晶硅层，再进行一次离子注入，然而这种方式，会因为垂直栅结构的沟槽深度较深，而导致一次离子注入难以有效的掺杂到深处的多晶硅层中，而出现多晶硅层掺杂不均匀，使得多晶硅层的电阻不均匀，多晶硅层的耗尽效应改善不均，这样会使图像传感器的电学性能不均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直栅半导体器件的制备方法，以改善图像传感器电学性能不均的现象。

为了达到上述目的，本发明提供了一种垂直栅半导体器件的制备方法，包括：

提供衬底，在所述衬底中形成沟槽，所述沟槽限定出光电二极管区和浮动扩散区；

在所述沟槽中形成第一多晶硅层，所述第一多晶硅层覆盖所述沟槽的内壁并延伸覆盖所述衬底的表面；

对所述第一多晶硅层进行第一离子注入工艺；

在所述沟槽中形成第二多晶硅层，所述第二多晶硅层填充所述沟槽并覆盖所述第一多晶硅层；

对所述第二多晶硅层和所述第一多晶硅层进行第二离子注入工艺。

可选的，所述第一多晶硅层的厚度为。

可选的，所述第二多晶硅层的厚度为。

可选的，所述第一离子注入工艺和所述第二离子注入工艺注入的离子类型相同。

可选的，所述第一离子注入工艺和所述第二离子注入工艺注入的离子类型均为N型或P型。

可选的，所述第一离子注入工艺和所述第二离子注入工艺的离子注入浓度均为2×10¹⁵atoms/cm³～4×10¹⁵atoms/cm³。

可选的，所述第一离子注入工艺的离子注入能量为1500eV～3000eV，所述第二离子注入工艺的离子注入能量为6000eV～9000eV。

可选的，所述沟槽的深度为。

可选的，在所述沟槽中形成第一多晶硅层之前，还在所述沟槽中形成氧化层，所述氧化层覆盖所述沟槽的内壁并延伸覆盖所述衬底的表面。

可选的，在对所述第二多晶硅层和所述第一多晶硅层进行第二离子注入工艺后，还对所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层进行退火，所述退火的温度为700℃～1000℃。