一种CMOS图像传感器的深沟槽隔离方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，具体是涉及一种cmos图像传感器的深沟槽隔离方法。

背景技术：

随着半导体制造技术的不断成熟发展，cmos(complementarymetal-oxidesemiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器越来越集中应用于数码相机、计算机摄像头、影像电话、第三代手机、视讯会议、智能型保全系统、汽车倒车雷达、玩具以及工业、医疗等其他领域中。

cmos图像传感器可分为前照式cmos图像传感器和背照式cmos图像传感器，其中背照式cmos图像传感器相对于前照式cmos图像传感器较大效率的提高了光线接收的效能。但是现有技术中的cmos图像传感器中尤其是背照式cmos图像传感器，光线会进入相邻的像素单元进而造成干扰，降低背照式cmos图像传感器的光电性能。深沟槽隔离技术被应用于减少cmos图像传感器包括前照式cmos传感器和背照cmos传感器，中像素间的干扰，但是由于像素间加入深沟槽会影响图像传感器的集成度，因此需要缩小深沟槽的宽度来将这种影响降低。

现有技术中，采用氧化物作为硬掩膜，利用图案化光刻胶的开窗，对硬掩膜进行刻蚀形成工艺窗口，然后通过硬掩膜的工艺窗口对衬底进行刻蚀以形成深沟槽，为了实现小宽度的深沟槽，上述方案需要采用波长为193nm的准分子激光源(arf)设备对光刻胶进行曝光，并且需要使用较薄的光刻胶层，因而在对硬掩膜层进行刻蚀时只能去除较少的膜层，使工艺窗口的深度较浅，从而在后续对衬底的刻蚀中无法形成较深的沟槽，使的实现较小的宽度和较深的深度之间出现矛盾，并且arf设备的使用成本也大大高于波长为248nm的准分子激光源(krf)设备。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种cmos图像传感器的深沟槽隔离方法，以获得更深和更窄的深沟槽。

具体技术方案如下：

一种cmos图像传感器的深沟槽隔离方法，提供一复合结构，所述复合结构包括一衬底，及覆盖于所述衬底上表面的一硬掩膜层，所述复合结构上定义有像素阵列制备区，所述像素阵列制备区包括多个像素制备区域，相邻的所述像素制备区域之间设置有间隔区域；还包括以下步骤：

步骤s1、于所述复合结构上表面形成一阻挡层，并图案化所述阻挡层，以于所述阻挡层上打开对应所述间隔区域的窗口，暴露对应所述间隔区域的所述硬掩膜层；

步骤s2、利用所述阻挡层刻蚀所述复合结构，以于所述硬掩膜层形成第一沟槽，所述第一沟槽的槽底暴露所述衬底；

步骤s3、去除所述阻挡层；

步骤s4、于所述复合结构上表面沉积一薄膜，使所述薄膜覆盖所述硬掩膜层、所述第一沟槽的槽壁以及槽底；

步骤s5、利用所述硬掩膜层对所述衬底进行刻蚀，以于所述衬底对应所述第一沟槽的位置形成深沟槽。

进一步地，通过控制所述步骤s4中沉积的所述薄膜的厚度，调整所述步骤s5中所述深沟槽的刻蚀宽度。

进一步地，所述硬掩膜的材质为二氧化硅。

进一步地，所述阻挡层为光刻胶、二氧化硅或氮化硅。

进一步地，所述步骤s4中还包括，通过改变所述硬掩膜层的厚度，以控制步骤s5中，所述深沟槽的刻蚀深度。

进一步地，所述步骤s1中通过波长248纳米的准分子激光为光源的微影工艺图案化所述阻挡层。

进一步地，所述薄膜的材质为二氧化硅。

上述技术方案的积极效果是：

上述的cmos图像传感器的深沟槽隔离方法，此工艺方法以更低的成本获得更窄，更深的深沟槽，并且可使用krf设备进行曝光，降低了器件的制造成本。

附图说明

图1是本发明中隔离深沟槽的形成方法的实施例中，步骤s1的状态示意图；

图2是本发明中隔离深沟槽的形成方法的实施例中，步骤s2的状态示意图；

图3是本发明中隔离深沟槽的形成方法的实施例中，步骤s3的状态示意图；

图4是本发明中隔离深沟槽的形成方法的实施例中，步骤s4的状态示意图；

图5是本发明中隔离深沟槽的形成方法的实施例中，步骤s5的状态示意图；

图6是本发明的流程步骤示意图。

附图中：11、硬掩膜；13、衬底；21、窗口；22、第一沟槽；23、深沟槽；3、薄膜；41、间隔区域；42、像素制备区域；5、阻挡层。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图6对本发明提供的技术方案作具体阐述，但以下内容不作为本发明的限定。

一种cmos图像传感器的深沟槽23隔离方法，包括：提供一复合结构，复合结构包括一衬底13，及覆盖于衬底13上表面的一硬掩膜11层，复合结构上定义有像素阵列制备区，像素阵列制备区包括多个像素制备区域42，相邻的像素制备区域42之间设置有间隔区域41。

该复合结构中的像素制备区域42，用于制备对应像素的感光器件，像素制备区域42之间的间隔区域41用以形成深沟槽23以隔离相邻的像素制备区域42。

参照图6所示，制作流程步骤如下：

参照图1所示，步骤s1、于复合结构上表面形成一阻挡层5，并图案化阻挡层5，以于阻挡层5上打开对应间隔区域41的窗口21，暴露对应间隔区域41的硬掩膜11层；

参照图2所示，步骤s2、利用阻挡层5刻蚀复合结构，以于硬掩膜11层形成第一沟槽22，第一沟槽22的槽底暴露衬底13；

步骤s3、去除阻挡层5；

参照图3所示，步骤s4、于复合结构上表面沉积一薄膜3，使薄膜3覆盖硬掩膜11层、第一沟槽22的槽壁以及槽底。

参照图4所示，步骤s5、利用硬掩膜11层对衬底13进行刻蚀，以于衬底13对应第一沟槽22的位置形成深沟槽23。

上述技术方案，通过在打开工艺窗口21(即第一沟槽22的实施例)的硬掩膜11层上沉积薄膜3，使薄膜3覆盖工艺窗口21的侧壁，从而缩小了后续深沟槽23刻蚀的工艺窗口21，因此上述技术方案不需要精度更高的曝光设备以及更薄的光阻即可实现较窄的深沟槽23，并且由于不再需要使用较薄的光阻，因此不会影响工艺窗口21打开的深度，从而不再对深沟槽23的深度产生影响。

需要说明的是，薄膜3的主要作用是覆盖在硬掩膜11的侧壁以减小沟槽23的宽度，其原理是利用刻蚀工艺的特性，表面和底部刻蚀比侧壁要快很多，因此把表面和底部的薄膜3刻蚀掉也不会影响侧壁薄膜3的厚度。

作为优选的实施方式，步骤s1中可通过波长248纳米的准分子激光为光源的微影工艺图案化阻挡层5。由于不再需要高成本的arf设备，因此可直接通过krf设备通过微影工艺对阻挡层5进行图案化。由于通过krf设备执行微影工艺为本领域技术人员熟知的技术，因此不再赘述。

在本发明的一个可选的实施例中，阻挡层55可以是光刻胶、二氧化硅或者氮化硅。

上述技术方案中，当采用光刻胶作为阻挡层5时，可直接通过微影工艺对光刻胶进行图案化。当采用二氧化硅或者氮化硅作为阻挡层5时，需要施加额外的光阻层执行微影工艺打开阻挡层5对应间隔区域41的窗口21。

作为优选的实施方式，步骤s4中还包括通过调节沉积的薄膜3的厚度调节深沟槽23的宽度，由于薄膜3被沉积到第一沟槽22的槽壁上，当第一沟槽22作为后续刻蚀深沟槽23的工艺窗口时，槽壁上的薄膜3越厚，则工艺窗口相应的就越小，深沟槽23刻蚀的开口就越小即深沟槽23越窄，相反的，槽壁上的薄膜3越薄，则工艺窗口相应的就越大，深沟槽23刻蚀的开口就越大即深沟槽23越宽，因此，可通过调节步骤s4中薄膜3的厚度来控制深沟槽23的宽度实现满足器件工艺要求的深沟槽23宽度。

作为优选的实施方式，通过改变所述硬掩膜层的厚度，以控制步骤s5中，所述深沟槽的刻蚀深度。

作为优选的实施方式，薄膜3的材质为二氧化硅。

作为优选的实施方式，硬掩膜11也可以采用二氧化硅形成。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。