專(zhuān)利名稱(chēng)：一種形成雙深度隔離溝槽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件中的溝槽的制備領(lǐng)域，確切的說(shuō)，涉及一種適用于圖像傳感器的具有不同深度的淺隔離溝槽結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
CMOS圖像傳感器(CMOS image sensor,簡(jiǎn)稱(chēng)CIS)因?yàn)槠浼啥雀?功耗小和成本低的特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，如應(yīng)用在數(shù)字?jǐn)z像設(shè)備。其中，CIS設(shè)備用于感測(cè)投射至半導(dǎo)體襯底的光線(xiàn)，并進(jìn)一步利用光電二極管和晶體管類(lèi)的半導(dǎo)體器件的有源像素陣列，將獲取的圖像的制式予以轉(zhuǎn)換(如轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)或電子信號(hào))。成像質(zhì)量是衡量CMOS圖像傳感器性能的最重要指標(biāo)之一，要得到好的成像質(zhì)量，提高器件的信噪比是一個(gè)有效地方法。為了提高信噪比，在版圖設(shè)計(jì)上可以加大器件中用來(lái)收集光信號(hào)的有源區(qū)面積所占全部芯 片面積的比例(即像素填充率)。在圖像傳感器像素單元區(qū)的有源區(qū)形貌中，感光器件有源區(qū)和控制器件有源區(qū)被溝槽隔離開(kāi)。隨著填充率的提高，有源區(qū)尺寸的加大會(huì)造成隔離溝槽的尺寸減小，當(dāng)隔離溝槽減小到一定程度時(shí)就會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的深寬比過(guò)大而產(chǎn)生溝槽填充不充分的問(wèn)題，如空洞或者縫隙等缺陷。為了解決這個(gè)問(wèn)題，目前比較成熟的解決方法是用兩次有源區(qū)形成工藝來(lái)分別對(duì)圖像傳感器的像素單元區(qū)和之外的邏輯電路區(qū)進(jìn)行圖形化，通過(guò)蝕刻時(shí)間的不同來(lái)分別控制兩個(gè)不同區(qū)域的隔離溝槽的深度，使像素單元區(qū)的深度適當(dāng)降低來(lái)減小這一區(qū)域溝槽的深寬比，從而解決溝槽填充不充分的難題。但是這種工藝需要重復(fù)進(jìn)行有源區(qū)的圖形化，需要額外的光罩而且工藝流程復(fù)雜，不可避免的增加了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述問(wèn)題，在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種形成雙深度隔離溝槽的方法，主要包括以下步驟
步驟SI、在包含第一區(qū)域和第二區(qū)域的一襯底的上方由下至上依次形成襯墊氧化層、第一掩膜層和多晶硅層，多晶硅層至少包括與第一區(qū)域的襯底形成交疊的第一交疊部分和與第二區(qū)域的襯底形成交疊的第二交疊部分；
步驟S2、在所述多晶硅層上涂覆一第一光刻膠層，并在第一光刻膠層中形成用于暴露出第二交疊部分的第一開(kāi)口圖形；
步驟S3、利用第一光刻膠層作為掩膜，沿著所述第一開(kāi)口圖形在所述第二交疊部分中注入慘雜物；
步驟S4、移除所述第一光刻膠之后在所述多晶硅層上沉積一第二掩膜層，且第二掩膜層包括位于第一交疊部分之上的厚掩膜層部分和位于第二交疊部分之上的對(duì)厚掩膜層部分具有臺(tái)階差的薄掩膜層部分；
步驟S5、在所述第二掩膜層上涂覆一層第二光刻膠層，并在第二光刻膠層中形成至少暴露出厚掩膜層部分的一部分上表面區(qū)域的第二開(kāi)口圖形和形成至少暴露出薄掩膜層部分的一部分上表面區(qū)域的第三開(kāi)口圖形；
步驟S6、利用第二光刻膠層作為掩膜，沿著第二開(kāi)口圖形刻蝕厚掩膜層部分、多晶硅層及第一掩膜層以形成第一類(lèi)溝槽，和沿著第三開(kāi)口圖形刻蝕薄掩膜層部分、多晶硅層、第一掩膜層及襯墊氧化層以形成第二類(lèi)溝槽；
其中，形成第二類(lèi)溝槽的時(shí)間短于形成第一類(lèi)溝槽的時(shí)間并籍此在第二區(qū)域的襯底暴露于第二類(lèi)溝槽中的上表面處刻蝕出一具有第一深度Dl的第二淺隔離溝槽；
步驟S7、移除第二光刻膠層后，沿著第一類(lèi)溝槽刻蝕襯底氧化層暴露在第一類(lèi)溝槽底部的區(qū)域后進(jìn)一步刻蝕第一區(qū)域的襯底形成具有第三深度D3的第一淺隔離溝槽；以及同時(shí)沿著第二類(lèi)溝槽刻蝕第二區(qū)域的襯底位于第一深度Dl的第二淺隔離溝槽下方的部分，至第一淺隔離溝槽具有第二深度D2，其中第二深度D2大于第一深度Dl并大于第三深度D3。
上述的方法，第一掩膜層為氮化娃層。上述的方法，多晶硅層的厚度為15(Γ250埃。上述的方法，所述摻雜物為N型的摻雜物。上述的方法，在步驟S3中，利用1000電子伏特的能量將2*Ε15個(gè)每平方厘米濃度的砷原子作為摻雜物注入到所述第二交疊部分中。上述的方法，在步驟S4中，所述第二掩膜層為采用低溫氧化硅沉積工藝所形成的低溫氧化硅層，并且所述的薄掩膜層部分的厚度為300埃，以及所述厚掩膜層部分的厚度為400埃。上述的方法，在步驟S6的刻蝕步驟中，形成所述的第一類(lèi)溝槽的步驟中，當(dāng)完成對(duì)第一掩膜層的刻蝕并在第一類(lèi)溝槽中暴露出襯墊氧化層的一部分區(qū)域之后，刻蝕終止。上述的方法，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域分別為一像素單元區(qū)和一外圍電路區(qū)；以及所述第一區(qū)域用于形成NMOS元件和所述第二區(qū)域用于形成NMOS元件及PMOS元件。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種形成雙深度隔離溝槽的方法，主要包括以下步驟
在包含第一區(qū)域和第二區(qū)域的一襯底的上方形成一介質(zhì)層，且所述介質(zhì)層包括位于第一區(qū)域之上的厚介質(zhì)層和位于第二區(qū)域之上的對(duì)所述厚介質(zhì)層具有臺(tái)階差的薄介質(zhì)層；在所述厚介質(zhì)層中刻蝕形成第一類(lèi)溝槽并保留位于第一溝槽下方的一部分厚度的厚介質(zhì)層部分，以及在薄介質(zhì)層中刻蝕形成貫穿薄介質(zhì)層的第二類(lèi)溝槽；
在刻蝕停止之前，第二類(lèi)溝槽較之第一溝槽先形成并籍此在第二區(qū)域的襯底暴露于第二類(lèi)溝槽中的上表面處刻蝕出一具有第一深度Dl的第二淺隔離溝槽；
沿著第一類(lèi)溝槽刻蝕第一溝槽下方的所保留一部分厚度的厚介質(zhì)層部分后進(jìn)一步刻蝕第一區(qū)域的襯底，形成具有第三深度D3的第一淺隔離溝槽；以及
同時(shí)沿著第二類(lèi)溝槽刻蝕第二區(qū)域的襯底位于第一深度Dl的第二淺隔離溝槽下方的部分，至第一淺隔離溝槽具有第二深度D2，其中第二深度D2大于第一深度Dl并大于第三深度D3。上述的方法，所述介質(zhì)層為單一覆蓋層或由多層覆蓋層形成的復(fù)合層。上述的方法，當(dāng)所述介質(zhì)層為復(fù)合層時(shí)，由下至上依次包括襯墊氧化層、第一掩膜層、多晶娃層、第二掩膜層；其中第二掩膜層包括與第一區(qū)域形成交疊的厚掩膜層部分和與第二區(qū)域形成交疊的對(duì)厚掩膜層部分具有臺(tái)階差的薄掩膜層部分，并由此形成厚介質(zhì)層和薄介質(zhì)層之間的厚度差。上述的方法，其特征在于，位于第一溝槽下方的被保留的一部分厚度的厚介質(zhì)層部分為所述的襯墊氧化層。上述的方法，其特征在于，形成具有臺(tái)階差的厚掩膜層部分和薄掩膜層部分的步驟包括在多晶硅層與第二區(qū)域的襯底形成交疊的第二交疊部分中注入摻雜物而不在多晶硅層與第一區(qū)域的襯底形成交疊的第一交疊部分中注入摻雜物，由此使在第一交疊部分之上生成第二掩膜層的速率快于在第二交疊部分之上生成第二掩膜層的速率。
本發(fā)明提供的方法能在一次有源區(qū)光刻和蝕刻的條件下實(shí)現(xiàn)了降低像素單元區(qū)隔離溝槽深度的目標(biāo)，同時(shí)也簡(jiǎn)化了工藝流程、降低制造成本。


圖I是依次形成襯墊氧化層、氮化硅層和多晶硅層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是進(jìn)行離子注入的示意圖。圖3是形成低溫氧化硅層后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是第一次旋涂光刻膠并形成其中的開(kāi)口圖形的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是依次刻蝕襯墊氧化層、氮化硅層和多晶硅層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是形成雙深度隔離溝槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)的后續(xù)內(nèi)容通過(guò)實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便更好理解本發(fā)明創(chuàng)造的內(nèi)容，但實(shí)施例的內(nèi)容僅僅作為范例，其并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。如圖I所示，首先在至少包括像素單元區(qū)11和外圍電路區(qū)12的單晶硅半導(dǎo)體襯底的上方由下至上，依次沉積形成襯墊氧化層2和第一掩膜層3，典型的第一掩膜層3如SiN氮化硅層、SiON層等，其后又在第一掩膜層3上再沉積一層厚度大致在15(Γ250埃之間的多晶硅層4，例如優(yōu)選為200埃。在一些實(shí)施方式中，整體性的將襯墊氧化層2、第一掩膜層3和多晶硅層4看作是由多層覆蓋層所形成的一介質(zhì)層。接著如圖2所示，在多晶硅層4上旋涂一層第一光刻膠層5，亦稱(chēng)光致抗蝕劑涂層，如負(fù)光刻膠層，其第一光刻膠層5經(jīng)光刻工藝的曝光顯影后，在第一光刻膠層5中形成第一開(kāi)口圖形51，用于將多晶硅層4隔著襯墊氧化層2、第一掩膜層3而與外圍電路區(qū)12的襯底交疊的第二交疊部分42在第一開(kāi)口圖形51之中予以暴露，其中隔著襯墊氧化層2、第一掩膜層3與像素單元區(qū)11的襯底形成交疊的第一交疊部分41被第一光刻膠層5掩遮住。如圖2所示，其后利用第一光刻膠層5作為掩膜沿著第一開(kāi)口圖形51而將摻雜物注入到該第二交疊部分42內(nèi)，使第二交疊部分42富含N型的摻雜離子。此步驟中可根據(jù)需要而注入高劑量的N型摻雜物，并且注入可以是單次注入或多次注入。作為一種可選實(shí)施方式，可用1000電子伏特的能量將2ΧΕ15個(gè)每平方厘米濃度的砷原子注入到第二交疊部分42中，通常，完成離子注入并去光刻膠之后還隨便著退火的步驟。如圖3所示，灰化去除第一光刻膠層5，接著在多晶硅層4上沉積形成厚度大致為30(Γ500埃的第二掩膜層6?；瘜W(xué)氣相沉積法適用于第一掩膜層6的生成，典型的如利用低溫氧化硅沉積工藝形成低溫氧化硅層而作為第一掩膜層6，整個(gè)低溫氧化硅沉積工藝的溫度為35(T450°C，如優(yōu)選溫度為400°C，并且主要的反應(yīng)氣體為正硅酸乙酯(TEOS)和03。值得一提的是，由于多晶硅層4包含摻雜了第二交疊部分42和未摻雜的第一交疊部分41，又因摻雜會(huì)影響氧化硅的生長(zhǎng)速率，體現(xiàn)在多晶硅材質(zhì)的第二交疊部分42的表面原子排列被擾亂，在微觀的角度觀察其變得不再平坦，以致不利于氧化硅原子在沉積的過(guò)程中相互鍵合形成薄膜，最終導(dǎo)致氧化硅沉積速度變慢。同時(shí)，又因?yàn)榈谝唤化B部分41因?yàn)闆](méi)有摻雜離子的注入，所以其表面的氧化硅沉積速率不受到影響，所以沉積在多晶硅層4上方的第二掩膜層6將會(huì)至少包括厚度不同的兩部分位于第二交疊部分42之上的厚度相對(duì)較薄的薄掩膜層部分62，和位于第一交疊部分41之上的厚度相對(duì)較厚的厚掩膜層部分61，從而在厚掩膜層部分61和薄掩膜層部分62之間形成有一臺(tái)階差。在一個(gè)實(shí)施方式中，厚掩膜層部分61的厚度大致可達(dá)到400埃，而一并形成的薄掩膜層部分62的厚度大致為300埃。所以形成在襯底之上的介質(zhì)層就包括了位于像素單元區(qū)11之上的厚介質(zhì)層和位于外圍電路區(qū)12之上的對(duì)該厚介質(zhì)層具有臺(tái)階差的薄介質(zhì)層，正因?yàn)榈诙谀?包括 與像素單元區(qū)11形成交疊的厚掩膜層部分61和與外圍電路區(qū)12形成交疊的薄掩膜層部分62，并藉此由位于像素單元區(qū)11上方的襯墊氧化層2、第一掩膜層3、第一交疊部分41和厚掩膜層部分61形成了厚介質(zhì)層，和由位于外圍電路區(qū)12上方的襯墊氧化層2、第一掩膜層3、第二交疊部分42和薄掩膜層部分62形成了薄介質(zhì)層。如圖4所示，接下來(lái)，再在第二掩膜層6之上旋涂一層第二光刻膠層7，并利用光刻步驟形成第二光刻膠層7中的第二開(kāi)口圖形71和第三開(kāi)口圖形72，并且至少在第二開(kāi)口圖形71中暴露出厚掩膜層部分61的一部分上表面區(qū)域和至少在第三開(kāi)口圖形72中暴露出薄掩膜層部分62的一部分上表面區(qū)域。之后以帶有第二、第三開(kāi)口圖形71、72的第二光刻膠層7作為掩膜，沿著第二開(kāi)口圖形71實(shí)施刻蝕形成依次貫穿厚掩膜層部分61、多晶硅層
4、第一掩膜層3的并對(duì)準(zhǔn)像素單元區(qū)11的襯底的第一類(lèi)溝槽81，和沿著開(kāi)口圖形72實(shí)施刻蝕形成依次貫穿薄掩膜層部分62、多晶硅層4、第一掩膜層3和襯墊氧化層2的并對(duì)準(zhǔn)外圍電路區(qū)12的襯底的第二類(lèi)溝槽82，如圖5所示。在形成第一類(lèi)溝槽81的過(guò)程中，完成對(duì)第一掩膜層3的刻蝕后，刻蝕停止在襯墊氧化層2上。在一個(gè)可選實(shí)施方式中，形成第一類(lèi)、第二類(lèi)溝槽的干法刻蝕為等離子干法刻蝕，蝕刻腔體的類(lèi)型為誘導(dǎo)耦合等離子體等，離子干法刻蝕的工藝條件為氣壓4飛毫托、射頻電源頻率為12. 0(Tl5. 00兆赫茲、上電極射頻電源功率為70(Γ850瓦、下電極射頻電源偏壓為70 90伏，HBr氣體流量為每分鐘150 250標(biāo)準(zhǔn)立方厘米、SF6氣體流量為每分鐘15 30標(biāo)準(zhǔn)立方厘米、氧氣氣體流量為每分鐘f 10標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。優(yōu)選的蝕刻條件為氣壓5毫托、射頻電源頻率為13. 56兆赫茲、上電極射頻電源功率為780瓦、下電極射頻電源偏壓為80伏、HBr氣體流量為每分鐘200標(biāo)準(zhǔn)立方厘米、SF6氣體流量為每分鐘20標(biāo)準(zhǔn)立方厘米,氧氣氣體流量為每分鐘8標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。在一個(gè)實(shí)施方式中，干法蝕刻的停止方式為終點(diǎn)探測(cè)法，當(dāng)一旦在第一類(lèi)溝槽81中暴露出襯墊氧化層2的一部分區(qū)域后立即觸發(fā)刻蝕停止。此步驟，鑒于厚掩膜層部分61、薄掩膜層部分62的厚度不同，導(dǎo)致刻蝕薄掩膜層部分62所耗費(fèi)的時(shí)間較之刻蝕厚掩膜層部分61的時(shí)間更短，所以形成第二類(lèi)溝槽82的時(shí)間要早于形成第一類(lèi)溝槽81的時(shí)間?；诖它c(diǎn)，在形成完整的第一類(lèi)溝槽81之前，也即在觸發(fā)刻蝕停止之前，第二類(lèi)溝槽82就已經(jīng)制備完成，所以外圍電路區(qū)12的襯底的一部分區(qū)域必然會(huì)先行暴露在第二類(lèi)溝槽82中，但此時(shí)刻蝕卻還在繼續(xù)。其帶來(lái)的一個(gè)附帶效應(yīng)是，外圍電路區(qū)12的襯底在第二類(lèi)溝槽82中暴露的時(shí)機(jī)要早于因形成第一類(lèi)溝槽81而完成對(duì)第一掩膜層3刻蝕的時(shí)機(jī)，如此一來(lái)，便在外圍電路區(qū)12的襯底的頂部還刻蝕出了一個(gè)具有第一深度Dl的第二淺隔離溝槽120，此刻形成了小于目標(biāo)深度的第二淺隔離溝槽120，并且此刻蝕步驟持續(xù)到直至第一類(lèi)溝槽81完全形成并在其中暴露出第一掩膜層3的一部分區(qū)域才完全停止。
如圖6所示，移除第二光刻膠層7之后，沿著第一類(lèi)溝槽81對(duì)第一掩膜層3以及像素單元區(qū)11的襯底實(shí)施刻蝕，形成位于像素單元區(qū)11的襯底中的具有第三深度D3的第一淺隔離溝槽(Shallow trench isolation,簡(jiǎn)稱(chēng)STI)110,和沿著第二類(lèi)溝槽82對(duì)外圍電路區(qū)12的襯底位于具有第一深度Dl的第二淺隔離溝槽120下方的部分實(shí)施刻蝕，至第二淺隔離溝槽STI120具有大于第一深度Dl的第二深度D2，此刻即形成達(dá)到目標(biāo)深度的第二淺隔離溝槽120。因刻蝕條件相同，在像素單元區(qū)11、外圍電路區(qū)12所刻蝕掉的襯底的量也大致相同，所以第二深度D2自然大于第三深度D3，即D2 - D1=D3,從而形成圖6示出的具有不同深度的雙淺隔離溝槽(Dual-cbpth STI)結(jié)構(gòu)。期間，第二掩膜層6、多晶硅層4被回蝕掉，第一掩膜層3與外圍電路區(qū)12的襯底形成交疊的區(qū)域在厚度上會(huì)被刻蝕掉一部分而導(dǎo)致其厚度有所減薄。形成隔離溝槽的工藝條件為氣壓8 12毫托、射頻電源頻率為13. 0(Tl4. 00兆赫茲、上電極射頻電源功率為90(Γ1000瓦、下電極射頻電源偏壓為12(Γ140伏、氯氣氣體流量為每分鐘4(Γ60標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，HBr氣體流量為每分鐘23(Γ260標(biāo)準(zhǔn)立方厘米、氧氣氣體流量為每分鐘Γ7標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。作為可選的實(shí)施方式，蝕刻條件為氣壓10毫托、射頻電源頻率為13. 56兆赫茲、上電極射頻電源功率為950瓦、下電極射頻電源偏壓為130伏、氯氣氣體流量為每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米、HBr氣體流量為每分鐘250標(biāo)準(zhǔn)立方厘米、氧氣氣體流量為每分鐘5標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。在蝕刻時(shí)間為40秒的條件下，半導(dǎo)體基底上外圍電路區(qū)12的襯底中形成的具有第二深度D2的第二淺隔離溝槽120的深度大致為3500埃，而像素單元區(qū)11的襯底中形成的具有第三深度D3的第一淺隔離溝槽110的深度大致為3200埃。淺隔離溝槽在后續(xù)工序中可利用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積HDPCVD來(lái)形成硅的氧化物而將其予以填充，最終形成所謂的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。較為明顯的是，因外圍電路區(qū)12的襯底中的第二淺隔離溝槽被分步形成，可以使像素單元區(qū)11的第一淺隔離溝槽110的深度降低8%，因此像素單元區(qū)11中的有源區(qū)之間的間隔尺寸也可以等比例的縮小8%，卻不會(huì)發(fā)生淺隔離溝槽填充不充分的問(wèn)題，較佳的解決了高寬深比帶來(lái)的困境。典型的，像素單元區(qū)11的襯底可用于制備N(xiāo)MOS器件，而外圍電路區(qū)12的襯底可用于制備N(xiāo)MOS器件和PMOS器件。另外，本申請(qǐng)也將CIS設(shè)備包含的像素單元區(qū)稱(chēng)作為第一區(qū)域和將外圍電路區(qū)稱(chēng)作第二區(qū)域。以上，通過(guò)說(shuō)明和附圖，給出了具體實(shí)施方式
和典型實(shí)施例，但這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。因此，所附的權(quán)利要求書(shū)應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成雙深度隔離溝槽的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟SI、在包含第一區(qū)域和第二區(qū)域的一襯底的上方由下至上依次形成襯墊氧化層、第一掩膜層和多晶硅層，多晶硅層至少包括與第一區(qū)域的襯底形成交疊的第一交疊部分和與第二區(qū)域的襯底形成交疊的第二交疊部分； 步驟S2、在所述多晶硅層上涂覆一第一光刻膠層，并在第一光刻膠層中形成用于暴露出第二交疊部分的第一開(kāi)口圖形； 步驟S3、利用第一光刻膠層作為掩膜，沿著所述第一開(kāi)口圖形在所述第二交疊部分中注入慘雜物； 步驟S4、移除所述第一光刻膠之后在所述多晶硅層上沉積一第二掩膜層，且第二掩膜層包括位于第一交疊部分之上的厚掩膜層部分和位于第二交疊部分之上的對(duì)厚掩膜層部分具有臺(tái)階差的薄掩膜層部分； 步驟S5、在所述第二掩膜層上涂覆一層第二光刻膠層，并在第二光刻膠層中形成至少暴露出厚掩膜層部分的一部分上表面區(qū)域的第二開(kāi)口圖形和形成至少暴露出薄掩膜層部分的一部分上表面區(qū)域的第三開(kāi)口圖形； 步驟S6、利用第二光刻膠層作為掩膜，沿著第二開(kāi)口圖形刻蝕厚掩膜層部分、多晶硅層及第一掩膜層以形成第一類(lèi)溝槽，和沿著第三開(kāi)口圖形刻蝕薄掩膜層部分、多晶硅層、第一掩膜層及襯墊氧化層以形成第二類(lèi)溝槽； 其中，形成第二類(lèi)溝槽的時(shí)間短于形成第一類(lèi)溝槽的時(shí)間并籍此在第二區(qū)域的襯底暴露于第二類(lèi)溝槽中的上表面處刻蝕出一具有第一深度Dl的第二淺隔離溝槽； 步驟S7、移除第二光刻膠層后，沿著第一類(lèi)溝槽刻蝕襯底氧化層暴露在第一類(lèi)溝槽底部的區(qū)域后進(jìn)一步刻蝕第一區(qū)域的襯底形成具有第三深度D3的第一淺隔離溝槽；以及同時(shí)沿著第二類(lèi)溝槽刻蝕第二區(qū)域的襯底位于第一深度Dl的第二淺隔離溝槽下方的部分，至第一淺隔離溝槽具有第二深度D2，其中第二深度D2大于第一深度Dl并大于第三深度D3。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，第一掩膜層為氮化娃層。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，多晶硅層的厚度為15(Γ250埃。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述摻雜物為N型的摻雜物。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟S3中，利用1000電子伏特的能量將2*Ε15個(gè)每平方厘米濃度的砷原子作為摻雜物注入到所述第二交疊部分中。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在步驟S4中，所述第二掩膜層為采用低溫氧化硅沉積工藝所形成的低溫氧化硅層，并且所述的薄掩膜層部分的厚度為300埃，以及所述厚掩膜層部分的厚度為400埃。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在步驟S6的刻蝕步驟中，形成所述的第一類(lèi)溝槽的步驟中，當(dāng)完成對(duì)第一掩膜層的刻蝕并在第一類(lèi)溝槽中暴露出襯墊氧化層的一部分區(qū)域之后，刻蝕終止。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域分別為一像素單元區(qū)和一外圍電路區(qū)；以及 所述第一區(qū)域用于形成NMOS元件和所述第二區(qū)域用于形成NMOS元件及PMOS元件。
9.一種形成雙深度隔離溝槽的方法，其特征在于，包括以下步驟在包含第一區(qū)域和第二區(qū)域的一襯底的上方形成一介質(zhì)層，且所述介質(zhì)層包括位于第一區(qū)域之上的厚介質(zhì)層和位于第二區(qū)域之上的對(duì)所述厚介質(zhì)層具有臺(tái)階差的薄介質(zhì)層； 在所述厚介質(zhì)層中刻蝕形成第一類(lèi)溝槽并保留位于第一溝槽下方的一部分厚度的厚介質(zhì)層部分，以及在薄介質(zhì)層中刻蝕形成貫穿薄介質(zhì)層的第二類(lèi)溝槽； 在刻蝕停止之前，第二類(lèi)溝槽較之第一溝槽先形成并籍此在第二區(qū)域的襯底暴露于第二類(lèi)溝槽中的上表面處刻蝕出一具有第一深度Dl的第二淺隔離溝槽； 沿著第一類(lèi)溝槽刻蝕第一溝槽下方的所保留一部分厚度的厚介質(zhì)層部分后進(jìn)一步刻蝕第一區(qū)域的襯底，形成具有第三深度D3的第一淺隔離溝槽；以及 同時(shí)沿著第二類(lèi)溝槽刻蝕第二區(qū)域的襯底位于第一深度Dl的第二淺隔離溝槽下方的部分，至第一淺隔離溝槽具有第二深度D2，其中第二深度D2大于第一深度Dl并大于第三深度D3。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述介質(zhì)層為單一覆蓋層或由多層覆蓋層形成的復(fù)合層。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述介質(zhì)層為復(fù)合層時(shí)，由下至上依次包括襯墊氧化層、第一掩膜層、多晶娃層、第二掩膜層； 其中第二掩膜層包括與第一區(qū)域形成交疊的厚掩膜層部分和與第二區(qū)域形成交疊的對(duì)厚掩膜層部分具有臺(tái)階差的薄掩膜層部分，并由此形成厚介質(zhì)層和薄介質(zhì)層之間的厚度差。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，位于第一溝槽下方的被保留的一部分厚度的厚介質(zhì)層部分為所述的襯墊氧化層。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，形成具有臺(tái)階差的厚掩膜層部分和薄掩膜層部分的步驟包括 在多晶硅層與第二區(qū)域的襯底形成交疊的第二交疊部分中注入摻雜物而不在多晶硅層與第一區(qū)域的襯底形成交疊的第一交疊部分中注入摻雜物，由此使在第一交疊部分之上生成第二掩膜層的速率快于在第二交疊部分之上生成第二掩膜層的速率。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件中的溝槽的制備領(lǐng)域，確切的說(shuō)，涉及一種適用于圖像傳感器的具有不同深度的淺隔離溝槽結(jié)構(gòu)的制備方法。在具有第一區(qū)域、第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成厚度不同介質(zhì)層，并形成厚介質(zhì)層之中的第一類(lèi)溝槽和形成薄介質(zhì)層中的第二類(lèi)溝槽，沿著第一類(lèi)、第二類(lèi)溝槽分別刻蝕第一區(qū)域、第二區(qū)域的襯底，分別形成位于第一區(qū)域、第二區(qū)域的襯底中的具有不同深度值的第一淺隔離溝槽和第二淺隔離溝槽。
文檔編號(hào)H01L21/762GK102916024SQ20121037575
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
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