[发明专利]一种优化的背照式CIS像素区深P型隔离阱的制备方法

权利要求书

1.一种优化的背照式CIS像素区深P型隔离阱的制备方法，其特征在于，利用正面离子注入工艺形成第一P型隔离阱，和在晶圆背面减薄后利用晶圆背面离子注入工艺形成第二P型隔离阱，藉由相接触的第一、第二P型隔离阱构成所需的深P型隔离阱，包括以下步骤：

步骤S1：提供P型的半导体衬底，在所述半导体衬底上生长P型的外延层；

步骤S2：使用正面离子注入工艺在所述外延层中进行离子注入，以形成所述外延层正面一侧的用于定义像素单元有源区的第一P型隔离阱；

步骤S3：在所述像素单元有源区及所述第一P型隔离阱上方形成介电层及后端金属互连层，以获得像素晶圆；

步骤S4：将所述像素晶圆与一个载体晶圆执行晶圆键合，并且载体晶圆被键合在后端金属互连层上，之后在像素晶圆背面进行减薄工艺，减薄研磨所述半导体衬底，以暴露出所述外延层的背面；

步骤S5：于减薄后的所述外延层的背面涂覆光阻层，利用光刻曝光显影工艺形成阻挡掩膜层，并执行背面离子注入工艺，在所述外延层的背面的一侧形成与第一P型隔离阱对准的第二P型隔离阱；

步骤S6：去除所述外延层背面残余的阻挡掩膜层，获得具有所需的深P型隔离阱的背照式CIS像素晶圆。

2.根据权利要求1所述的一种优化的背照式CIS像素区深P型隔离阱的制备方法，其特征在于，背照式CIS像素区的像素单元的尺寸小于1.4um。

3.根据权利要求1所述的一种优化的背照式CIS像素区深P型隔离阱的制备方法，其特征在于，所述的深P型隔离阱由P型掺杂材料形成，它的纵向物理深度为2.5um至3.5um的范围内，注入离子能量在900KeV至1300KeV的范围内，所需的阻挡掩膜层的物理厚度在3.2um至4.5um的范围内，所述深P型隔离阱的掺杂浓度在10¹⁷/cm³至10¹⁹/cm³的范围内。

4.根据权利要求1所述的一种优化的背照式CIS像素区深P型隔离阱的制备方法，其特征在于，P型的所述半导体衬底的掺杂浓度在10¹⁸/cm³至10¹⁹/cm³的范围内，P型的所述外延层的物理厚度为4.5um至6.5um的范围内，所述外延层的掺杂浓度在10¹⁵/cm³至10¹⁶/cm³的范围内。

5.根据权利要求1所述的一种优化的背照式CIS像素区深P型隔离阱的制备方法，其特征在于，所述第一P型隔离阱的纵向物理深度在1.25um至1.75um的范围内，注入离子能量在450KeV至650KeV的范围内，所需的阻挡掩膜层的物理厚度在1.6um至2.2um的范围内，所述第一P型隔离阱的掺杂浓度在10¹⁷/cm³至10¹⁹/cm³的范围内。

6.根据权利要求1所述的一种优化的背照式CIS像素区深P型隔离阱的制备方法，其特征在于，所述外延层的背面厚度被减薄到3.5um至4um。

7.根据权利要求1所述的一种优化的背照式CIS像素区深P型隔离阱的制备方法，其特征在于，减薄后的所述外延层背面涂覆的光阻层的物理厚度在1.6um至2.2um，显影工艺后所需的阻挡掩膜层的最大深宽比低于3.0um。

8.根据权利要求1所述的一种优化的背照式CIS像素区深P型隔离阱的制备方法，其特征在于，在所述第二P型隔离阱的背面离子注入工艺中，第二P型隔离阱的纵向物理深度在1.25um至1.75um的范围内，注入离子能量在450KeV至650KeV的范围内，掺杂浓度在10¹⁷/cm³至10¹⁹/cm³的范围内。