提升图像传感器满阱容量的方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种提升图像传感器满阱容量的方法。


背景技术：

2.半导体图像传感器包括电荷耦合器件传感器(charge couple device,ccd)和互补金属氧化物半导体图像传感器(cmos image sensor，cis)，其中，cmos图像传感器是指基于cmos工艺制造的图像传感器，其是将模拟光信号转化为数字电信号的器件单元。而且，随着图像传感器制备工艺的提升，像素尺寸在不断下降，而随着图像传感器的像素尺寸降低到亚微米范围，单个像素单元的面积显著降低。
3.通常，cis器件中相邻感光区之间的隔离区通过离子注入以分隔相邻的感光二极管(pd)，减少像素单元之间的串扰。而在对隔离区进行硼离子注入时，由于光刻深宽比和离子注入能量无法抑制硼离子的扩散，从而导致感光区的面积被压缩，进而导致cis器件的满阱容量性能变差。


技术实现要素：

4.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提升图像传感器满阱容量的方法，用于解决cis器件因隔离区注入的硼离子发生扩散而导致的器件满阱容量性能变差的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种提升图像传感器满阱容量的方法，所述方法包括：
6.提供一半导体结构，所述半导体结构包括感光区及隔离区，所述隔离区位于所述感光区阵列中的相邻所述感光区之间；
7.通过离子注入工艺于所述隔离区注入扩散抑制离子及硼离子，其中，所述扩散抑制离子用于抑制所述硼离子的扩散；
8.通过离子注入工艺于所述感光区注入n型掺杂离子。
9.可选地，所述半导体结构包括半导体衬底及形成于所述半导体衬底表面的氧化层。
10.可选地，通过离子注入工艺于所述隔离区注入所述扩散抑制离子及所述硼离子的方法包括：
11.于所述氧化层的表面形成光刻胶层；
12.去除形成于所述隔离区的所述光刻胶层；
13.于所述隔离区进行所述扩散抑制离子的注入；
14.于所述隔离区进行所述硼离子的注入。
15.可选地，所述扩散抑制离子包括碳离子或氟离子。
16.可选地，所述扩散抑制离子的浓度大于所述硼离子的浓度。
17.可选地，所述扩散抑制离子的浓度比所述硼离子的浓度大一个数量级及以上。
18.可选地，所述扩散抑制离子的注入能量范围为700kev～1550kev。
19.可选地，所述硼离子的注入能量范围为700kev～1550kev。
20.可选地，所述方法还包括以所述氧化层为掩膜层刻蚀所述半导体衬底形成对准标记的步骤，其中，所述对准标记用于标记出所述隔离区及所述感光区。
21.如上所述，本发明的提升图像传感器满阱容量的方法，通过于cis器件的隔离区注入硼离子及扩散抑制离子，并利用扩散抑制离子来减少硼离子在注入过程中发生扩散，从而避免感光区的面积减少，提升图像传感器的满阱容量；而且，扩散抑制离子的存在能够减少半导体衬底受到的损失。
附图说明
22.图1显示为本发明的提升图像传感器满阱容量的方法的流程图。
23.图2显示为本发明的cis器件的隔离区及感光区分布示意图。
24.图3显示为本发明的半导体结构进行扩散抑制离子注入时的剖面结构示意图。
25.图4显示为本发明的半导体结构进行硼离子注入时的剖面结构示意图。
26.图5显示为本发明的半导体结构进行n型掺杂离子注入时的剖面结构示意图。
27.图6显示为本发明进行离子注入后半导体结构的剖面结构示意图。
28.附图标号说明
29.10
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半导体结构
30.11
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半导体衬底
31.12
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氧化层
32.20
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光刻胶层
33.30
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对准标记
具体实施方式
34.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
35.请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
36.如图1所示，本实施例提供一种提升图像传感器满阱容量的方法，所述方法包括：
37.提供一半导体结构10，所述半导体结构10包括感光区a及隔离区b，所述隔离区b位于所述感光区a阵列中的相邻所述感光区a之间；
38.通过离子注入工艺于所述隔离区b注入扩散抑制离子及硼离子，其中，所述扩散抑制离子用于抑制所述硼离子的扩散；
39.通过离子注入工艺于所述感光区a注入n型掺杂离子。
40.本实施例中，通过在所述隔离区b注入所述扩散抑制离子以减少所述硼离子在注
入过程中发生扩散，避免所述感光区a面积减小，从而提升图像传感器的满阱容量；而且，通过注入所述扩散抑制离子还能够减少半导体衬底11受到的损伤。
41.本实施例中，所述n型掺杂离子包括但不限于磷离子或砷离子，且所述n型掺杂离子的注入能量包括700kev～1550kev。
42.具体的，所述半导体结构10包括半导体衬底11及形成于所述半导体衬底11表面的氧化层12。
43.本实施例中，所述半导体衬底11包括硅衬底。所述氧化层12通过沉积工艺形成于所述半导体衬底11的表面。
44.具体的，通过离子注入工艺于所述隔离区b注入所述扩散抑制离子及所述硼离子的方法包括：于所述氧化层12的表面形成光刻胶层20；去除形成于所述隔离区b的所述光刻胶层20；于所述隔离区b进行所述扩散抑制离子的注入；于所述隔离区b进行所述硼离子的注入。
45.本实施例中，在所述隔离区b进行离子注入时，先进行所述扩散抑制离子的注入(如图3所示)，再进行所述硼离子的注入(如图4所示)。
46.具体的，所述扩散抑制离子包括碳离子或氟离子。本实施例中，所述碳离子(c)能够与所述半导体衬底11硅(silicon)之间形成c-si键，而c-si键能够俘获硼离子以抑制其扩散。同样地，所述氟离子(f)与所述半导体衬底11硅(silicon)之间形成f-si键，而f-si键能够俘获硼离子以抑制其扩散。
47.具体的，所述扩散抑制离子的浓度大于所述硼离子的浓度。
48.作为示例，所述扩散抑制离子的浓度比所述硼离子的浓度大一个数量级及以上。本实施例中，所述碳离子或所述氟离子的离子浓度比所述硼离子的离子浓度大2个数量级。
49.具体的，所述扩散抑制离子的注入能量范围为700kev～1550kev。
50.具体的，所述硼离子的注入能量范围为700kev～1550kev。
51.具体的，所述方法还包括以所述氧化层12为掩膜层刻蚀所述半导体衬底11形成对准标记30的步骤，其中，所述对准标记30用于标记出所述隔离区b及所述感光区a。
52.本实施例中，在进行离子注入之前，通过于预设位置处刻蚀一定深度的所述半导体衬底11以形成沟槽，并将所述沟槽作为所述对准标记30。
53.综上所述，本发明的提升图像传感器满阱容量的方法，通过于cis器件的隔离区注入硼离子及扩散抑制离子，并利用扩散抑制离子来减少硼离子在注入过程中发生扩散，从而避免感光区的面积减少，提升图像传感器的满阱容量；而且，扩散抑制离子的存在能够减少半导体衬底受到的损失。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
54.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。