[发明专利]深沟槽隔离光电二极管的制造方法在审

专利信息
申请号: 202211402197.2 申请日: 2022-11-10
公开(公告)号: CN116344666A 公开(公告)日: 2023-06-27
发明(设计)人: 赵德鹏;范晓 申请(专利权)人: 华虹半导体(无锡)有限公司
主分类号: H01L31/18 分类号: H01L31/18;H01L31/102;H01L27/146
代理公司: 上海浦一知识产权代理有限公司 31211 代理人: 刘昌荣
地址: 214028 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 深沟 隔离 光电二极管 制造 方法
【说明书】:

发明提供一种深沟槽隔离光电二极管的制造方法,提供衬底,在衬底上形成N型外延层以及位于N型外延层上的刻蚀阻挡层;在刻蚀阻挡层上形成光刻胶层,光刻打开光刻胶层,使得其下方的刻蚀阻挡层裸露,光刻胶层上打开的区域包括第一、二区域,每四个第一区域沿第二区域呈圆周分布,第二区域与其周围第二区域的距离为第一设计值;刻蚀裸露的刻蚀阻挡层及其下方的N型外延层形成第一凹槽,之后在第一凹槽上形成侧壁保护层,之后刻蚀第一凹槽的底部,刻蚀N型外延层形成第二凹槽;在第二凹槽上形成本征外延层,之后在本征外延层上形成第一P型外延层至侧壁保护层的底部。本发明减少各向同性刻蚀的量,减小N型外延层的损耗。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域,特别是涉及一种深沟槽隔离光电二极管的制造方法。

背景技术

传统的光电二极管是由光刻及IMP(离子注入)工艺形成光电二极管(photodiode),但这会受到光刻胶的深宽比以及IMP注入深度和浓度的限制,使得光电二极管的感光度性能无法得到进一步的提升。

为纵向拓展P光电二极管的深度,目前采取的办法是通过外延的方式形成深层的光电二极管。通过在硅衬底上生长N型外延,再经过光刻与刻蚀形成深沟槽结构,再依次生长本征、P型外延将深沟槽封口和填平,最后通过传统CMOS工艺形成CMOS图像传感器。

请参阅图1,目前所采取的深沟槽和外延方案在进行完各向同性刻蚀后A处的缺陷严重,后续的清洗步骤很难完全清洗干净。并且会损耗N型外延层体积,从而降低了光电二极管的满阱容量。

为解决上述问题,需要提出一种新型的深沟槽隔离光电二极管的制造方法。

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深沟槽隔离光电二极管的制造方法,用于解决现有技术中所采取的深沟槽和外延方案在进行完各向同性刻蚀后缺陷严重,后续的清洗步骤很难完全清洗干净,并且会损耗N型外延层体积,从而降低了光电二极管的满阱容量的问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种深沟槽隔离光电二极管的制造方法,包括:

步骤一、提供衬底,在所述衬底上形成N型外延层以及位于所述N型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层,使得其下方的刻蚀阻挡层裸露,所述光刻胶层上打开的区域包括第一、二区域,每四个所述第一区域沿所述第二区域呈圆周分布,所述第二区域与其周围所述第二区域的距离为第一设计值;

步骤三、刻蚀裸露的所述刻蚀阻挡层及其下方的所述N型外延层形成第一凹槽,之后在所述第一凹槽上形成侧壁保护层,之后刻蚀所述第一凹槽的底部形成第二凹槽;

步骤四、在所述第二凹槽上形成本征外延层,之后利用各向异性刻蚀的方法刻蚀所述第一凹槽的底部,再利用各向同性刻蚀的方法刻蚀所述N型外延层形成第二凹槽;

步骤五、去除侧壁保护层和所述刻蚀阻挡层,在所述第一外延层上形成覆盖所述N型外延层的第二P型外延层,之后研磨所述第二P型外延层至所述N型外延层的上方。

优选地,步骤一中的所述衬底为硅衬底。

优选地,步骤一中的所述刻蚀阻挡层的材料为氮化硅或二氧化硅。

优选地,步骤二中所述第一、二区域的形状均为矩形。

优选地,步骤二中每个所述第一区域距所述第二区域的距离均相等。

优选地,步骤二中所述第一设计值为50至100纳米。

优选地,步骤二中所述第一、二区域靠近的一边的长度相等,其长度均为0.2至0.4微米。

优选地,步骤二中两所述第二区域间的距离为0.3至0.5微米。

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