[发明专利]一种半导体器件的选择性刻蚀方法及BSI图像传感器制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路的湿法刻蚀工艺，尤其涉及一种选择性刻蚀方法及该刻蚀方法在BSI图像传感器制作方法中的应用。

背景技术

随着信息技术的显著发展与进步，半导体集成电路的设计和制造已经成为国家综合国力以及企业创新能力的标志。要完成一块集成电路的制造，需要经过晶圆制造、抛光、氧化、光刻、外延生长、刻蚀、封装等工艺。其中，对半导体器件进行化学刻蚀或化学机械研磨的方法，除去需要剥离的部分是集成电路制造的关键技术之一。目前，常用的刻蚀方法有湿法刻蚀和干法刻蚀。它们之间的区别在于湿法使用溶液或者溶剂进行刻蚀，而干法刻蚀使用气态化学刻蚀剂进行刻蚀。

在公开号为CN101312202A的中国专利申请中公开了一种现有的CMOS图像传感器。现有的CMOS图像传感器包括半导体衬底，半导体衬底通常包括若干呈矩阵排布的像素单元区域，相邻的像素单元区域之间具有浅沟槽隔离结构(STI)。图1是现有的背照式(BSI，Backside illuminated)CMOS图像传感器结构示意图，该CMOS图像传感器包括：半导体衬底100，半导体衬底100包括若干像素单元区域103，图中以2个像素单元区域103为例进行说明；相邻像素单元区域103之间具有浅沟槽隔离结构106；其中像素单元区域103包括光电二极管区域104和晶体管区域105，光电二极管区域104用于形成光电二极管，光电二极管用于光电转换；晶体管区域105用于形成晶体管，晶体管用于将光电二极管转换的电信号放大后输出。半导体衬底100包括第一表面101和与之相对设置的第二表面102，光线从第二表面102进入像素单元区域103内。

然而，因为半导体衬底100的厚度通常是600-1000μm，可见光从第二表面102入射，在半导体衬底100内传播的过程中，会被全部吸收而无法进入像素单元区域103。所以在实际工艺中会通过研磨将半导体衬底100的厚度研磨到5μm左右，再通过刻蚀将半导体衬底100的厚度减薄到2μm左右。现有的研磨工艺是先沿第一表面101对半导体衬底100进行离子注入，形成掺杂层，并且通过控制掺杂的能量和剂量使得近邻第一表面101的区域的掺杂浓度尽量小。然后以所形成的掺杂层为研磨阻挡层，沿第二表面102对半导体衬底100进行研磨，直到半导体衬底100的厚度为5μm左右，再通过刻蚀工艺将半导体衬底100的厚度减薄到2μm左右，然后在经过上述处理所形成的表面上形成滤光片和微透镜。但是实际操作中发现，通过上述方法所形成的BSI图像传感器的产品良率比较低，并且图像传感器的性能不好，例如量子效率差、成像不清晰，其一部分原因在于上述刻蚀处理步骤中存在刻蚀速率不稳定的问题，所形成的半导体器件厚度不均一，从而影响了光进入成像传感器的光程导致上述问题。

发明内容

为了解决现有半导体器件选择性刻蚀方法存在的问题，本申请一方面提供了一种选择性刻蚀方法。该刻蚀方法不但具有良好的刻蚀选择性，而且刻蚀速率稳定，所得半导体器件的产品厚度均一，适于工业化生产。

本申请提供的半导体器件的选择性刻蚀方法包括以下步骤：用HNA溶液（HF-HNO₃-CH₃COOH）刻蚀掺杂型硅，反应预定时间后形成亚硝酸根离子浓度为C₁的刻蚀液；用该刻蚀液选择性刻蚀待刻蚀的半导体器件，其中，刻蚀待刻蚀半导体器件所需的亚硝酸根离子初始浓度为C₀，刻蚀液的C₁大于等于C₀，且HNA溶液为氢氟酸、硝酸及醋酸形成的混合溶液。

本申请的另一方面在于提供了一种BSI图像传感器的制作方法，该制作方法包括：步骤S101，提供具有第一表面和与之相对设置的第二表面的衬底；步骤S102，在上述衬底的第一表面形成外延层，外延层电阻率R₁大于衬底电阻率R₂；步骤S103，对衬底的第二表面进行选择性刻蚀，直至暴露出外延层的下表面，其中，所采用的选择性刻蚀方法为本申请所提供的选择性刻蚀方法；步骤S104，完成上述步骤后，在外延层的下表面依次形成滤光片和微透镜，完成BSI图像传感器的制作。