[发明专利]光电二极管空气隔离结构的制造方法

说明书

本发明提供一种光电二极管空气隔离结构的制造方法，提供衬底，在衬底上形成有第一外延层以及形成于第一外延层上的刻蚀阻挡层；在刻蚀阻挡层上形成光刻胶层，光刻打开光刻胶使得其下方的刻蚀阻挡层裸露，刻蚀刻蚀阻挡层使得其下方的第一外延层裸露，之后刻蚀裸露的第一外延层，用以形成位于第一外延层上的沟槽；在沟槽上形成侧壁保护层，利用各向异性刻蚀的方法刻蚀凹槽底部的侧壁保护层及其下方的第一外延层，之后利用各向同性刻蚀的方法刻蚀沟槽的底部，使得凹槽的剖面为酒瓶状；去除侧壁保护层，之后在沟槽中形成第二外延层。本发明通过在深沟槽底部形成外延层以形成深层的光电二极管，在纵向拓展其空间，提高光电二极管的感光度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种光电二极管空气隔离结构的制造方法。

背景技术

图像传感器性能与光电二极管(Photo diode)具有强相关性，传统的光电二极管是由光刻及IMP(离子注入)工艺形成，但这会受到光刻胶的深宽比以及离子注入深度和浓度的限制。为了提高光电二极管的感光度，需要在纵向拓展其空间，以形成超深光电二极管结构。

为解决上述问题，需要提出一种新型的光电二极管空气隔离结构的制造方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光电二极管空气隔离结构的制造方法，用于解决现有技术中图像传感器性能与光电二极管具有强相关性，传统的光电二极管是由光刻及离子注入工艺形成，但这会受到光刻胶的深宽比以及离子注入深度和浓度的限制的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光电二极管空气隔离结构的制造方法，包括：

步骤一、提供衬底，在所述衬底上形成有第一外延层以及形成于所述第一外延层上的刻蚀阻挡层；

步骤二、在所述刻蚀阻挡层上形成光刻胶层，光刻打开所述光刻胶使得其下方的所述刻蚀阻挡层裸露，刻蚀所述刻蚀阻挡层使得其下方的所述第一外延层裸露，之后刻蚀裸露的所述第一外延层，用以形成位于所述第一外延层上的沟槽；

步骤三、在所述沟槽上形成侧壁保护层，利用各向异性刻蚀的方法刻蚀所述凹槽底部的所述侧壁保护层及其下方的所述第一外延层，之后利用各向同性刻蚀的方法刻蚀所述沟槽的底部，使得所述凹槽的剖面为酒瓶状；

步骤四、去除所述侧壁保护层，之后在所述沟槽中形成第二外延层，所述第二外延层位于所述第一外延层下方的部分为空气隔离结构，所述沟槽的侧壁为充满空气的一圈封闭的薄壁空间；

步骤五、研磨所述第二外延层至所述刻蚀阻挡层的上方，之后去除所述刻蚀阻挡层，研磨剩余的所述第二外延层至所述衬底的上方；

步骤六、在所述衬底上形成覆盖所述第二外延层的第三外延层。

优选地，步骤一中的所述衬底为硅衬底。

优选地，步骤一中的所述衬底为P型衬底。

优选地，步骤一中的所述第一外延层为N型外延层。

优选地，步骤一中的所述刻蚀阻挡层的材料包括氮化硅、氮氧化硅、无定形碳中的至少一种。

优选地，步骤一中的所述刻蚀阻挡层的厚度为400至600纳米。

优选地，步骤二中的所述沟槽的深度为0.3至0.3至0.8微米。

优选地，步骤二中的所述第一外延层上的刻蚀线宽为0.2至0.5微米。

优选地，步骤三中的所述侧壁保护层的材料为氮化硅或二氧化硅。

优选地，步骤三中利用各向异性刻蚀的方法刻蚀所述凹槽底部的所述侧壁保护层及其下方的所述第一外延层后，使得所述凹槽的深度为2.4至3.3微米。