[发明专利]提高离子注入区的深宽比的制造方法

说明书

本发明公开了一种提高离子注入区的深宽比的制造方法，包括步骤：步骤一、在半导体衬底的正面依次形成第一隔离层和第一多晶硅层；步骤二、形成第二介质层；步骤三、进行光刻将离子注入区之外的区域打开并将离子注入区之外的第二介质层；步骤四、进行选择性多晶硅外延生长形成第二多晶硅层；步骤五、去除第二介质层；步骤六、以第二多晶硅层为阻挡层进行离子注入形成所需深度的离子注入区；步骤七、之后去除第二多晶硅层、第一多晶硅层和第一隔离层。本发明能使离子注入区的宽度和深度分开可调，从而能提高离子注入区的深宽比。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种提高离子注入区的深宽比的制造方法。

背景技术

在CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)芯片制造工艺中，为了提高图像清晰度，使单位面积实现高像素，需要在高深宽比的图形上使用高能离子注入的方式实现每个像素单元之间的隔离,高能离子注入通常是指P型高能离子注入，通过P型高能离子注入形成的结深较深的P型阱。在CIS工艺沿着“摩尔定律”发展的代表层即P型阱的高能注入的工艺中，线宽(space)已经要求到0.17微米以下，而为了达到P型阱所需要的结深，需要采用3微米以上的阻挡层来对P型阱的高能注入进行阻挡，以防止P型阱的离子注入影响到位于P型阱之外的被P型阱隔离的像素单元的感光二极管。

如图1A-图1C所示，是现有离子注入区的制造方法；首先，如图1A所示，在半导体衬底如硅衬底101的表面上形成光刻胶102，光刻胶102的厚度为3微米以上，作为后续高能离子注入的阻挡层。其次、如图1B所示，进行光刻并显影将需要进行离子注入的区域打开，图1B中标记201显示了光刻胶102的打开区域。再次、如图1C所示，以光刻胶102的图形为掩模进行高能离子注入202形成离子注入区103。

由上可知，现有工艺中，通常采用光刻胶作为高能注入的阻挡层，3微米以上的光刻胶就意味着二氟化氪(KRF)准分子激光对应的光刻胶图形的深宽比超过10：1，图形的景深要求越苛刻，图形越容易倒塌，针对光刻胶工艺，现有的技术只能做到0.17微米的极限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高离子注入区的深宽比的制造方法，能得到线宽更小、结深更深的离子注入区。

为解决上述技术问题，本发明提供的提高离子注入区的深宽比的制造方法包括如下步骤：

步骤一、提供一用于形成离子注入区的半导体衬底，在所述半导体衬底的正面依次形成第一隔离层和第一多晶硅层，所述第一隔离层隔离在所述半导体衬底和所述第一多晶硅层之间并用于在对所述第一多晶硅层进行去除时对所述半导体衬底表面进行保护；所述第一多晶硅层作为后续第二多晶硅层的多晶硅外延工艺的种子层。

步骤二、在所述第一多晶硅层表面形成第二介质层，所述第二介质层的厚度根据形成所述离子注入区的深度所需的注入能量进行设置，保证所述离子注入区对应的注入能量不穿透和所述第二介质层的厚度相同的后续形成的所述第二多晶硅层。

步骤三、进行光刻将所述离子注入区之外的区域打开以及将所述离子注入区的形成区域保护，之后对所述第二介质层进行刻蚀将所述离子注入区之外的所述第二介质层去除直至露出所述第二多晶硅层的表面以及将所述离子注入区的形成区域的所述第二介质层保留；保留的所述第二介质层的宽度和所述离子注入区的宽度相同。

步骤四、进行选择性多晶硅外延生长形成所述第二多晶硅层，所述第二多晶硅层的选择性多晶硅外延生长工艺以所述第一多晶硅层为种子层并自对准形成于所述离子注入区之外的所述第二介质层被去除区域；之后，采用化学机械研磨工艺对所述第二多晶硅进行平坦化从而使所述第二多晶硅层的厚度和所述第二介质层的厚度相同。

步骤五、去除所述第二介质层。