[发明专利]背照式图像传感器深沟槽隔离的制备方法

说明书

本发明公开了一种背照式图像传感器深沟槽隔离的制备方法，包括：步骤一，提供一半导体器件，所述半导体器件包括正面及背面，所述背面上形成有硅外延层；步骤二，在所述硅外延层上沉积三层结构的复合硬掩膜层；步骤三，进行CDTI硬掩膜刻蚀,刻蚀停止至所述复合硬掩膜层的中间层，得到形成有第一沟槽的第一硬掩膜层；步骤四，进行DTI硬掩膜刻蚀，刻蚀停止至硅外延层，得到同时形成有第一沟槽和第二沟槽的第二硬掩膜层；步骤五，以第二硬掩膜层为掩膜版，刻蚀所述硅外延层，在硅外延层内同时形成CDTI和DTI结构。

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺，具体涉及一种背照式图像传感器深沟槽隔离的制备方法。

背景技术

图像传感器(CIS)的技术一直在持续快速地发展。例如，对较高分辨率及较低电力消耗的需求已促进了这些图像传感器的进一步小型化及集成。目前的图像传感器的感光器根据进光方向与基板、金属连接层的位置关系主要分为前照式结构(FSI，Front SideIllmination)和背照式结构(BSI，Back Side Illmination)。

背照式图像传感器通过向没有布线层的一面照射光线从而避免了金属线路和晶体管的阻碍，相比正照式的图像传感器，其具有更高的宽容度，拥有更快的数据吞吐率以及更佳的低光照成像能力。

随着安防监控摄像等技术的不断发展，市场对CIS产品的要求越来越高；BSI工艺中DTI(Deep Trench Isolation，深沟槽隔离工艺)的深度也在进一步加深，DTI的沟槽深度从normal BSI的0.4um，到NIR(近红外光)BSI中的1.5～2um，进而发展到NIR2 BSI的4um,并朝着10um等更深的深度不断发展。在CIS器件中，相邻的感光二极管之间存在光子和电子间的干扰，DTI与仅仅采用离子注入的技术手段相比，可以有效地减小光子和电子间的干扰。

常规的BSI工艺中，CDTI(Capacitive Deep Trench Isolation，电容性深沟槽隔离)和DTI是分成两道光刻层分别进行光刻-刻蚀工艺实现的，随着DTI trench depth不断加深，光刻胶对刻蚀的阻挡窗口越来越小，开始出现光阻不够挡的现象，这样会导致硅表面的损耗，如图1所示。

并且DTI ET process时长增加，机台产能紧张；而且DTI trench depth加深必须增加DTI PH光阻的厚度，甚至更换光阻种类，这需要多次的OPC(光学邻近效应矫正)，增加了大量的loading。

随着DTI trench depth的加深，现有的PR mode，两步实现CDTI和DTI的工艺渐渐不能满足需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供了一种背照式图像传感器深沟槽隔离的制备方法，改善DTI trench(DTI沟槽)加深造成的PR margin的问题；避免通过调整PR种类和厚度带来的OPC model修正问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种背照式图像传感器深沟槽隔离的制备方法，包括：

步骤一，提供一半导体器件，所述半导体器件包括正面及背面，所述背面上形成有硅外延层；

步骤二，在所述硅外延层上沉积三层结构的复合硬掩膜层；

步骤三，进行CDTI硬掩膜刻蚀,刻蚀停止至所述复合硬掩膜层的中间层，得到形成有第一沟槽的第一硬掩膜层；

步骤四，进行DTI硬掩膜刻蚀，刻蚀停止至硅外延层，得到同时形成有第一沟槽和第二沟槽的第二硬掩膜层；

步骤五，以第二硬掩膜层为掩膜版，刻蚀所述硅外延层，在硅外延层内同时形成CDTI和DTI结构。

优选地，所述复合硬掩膜层的由下至上依次为氧化物层、氮化硅层、氧化物层。

优选地，所述中间层的材料为SiN层。