(57)【要約】  イメージセンサの感光性領域間のシリコンアイソレーションインタフェースにパッシベーション層を形成する方法であって、本方法は、入射光に反応して電荷を収集する、複数の離隔した感光性領域を持つ基板を用意し、感光性領域の間において基板にトレンチをエッチングし、感光性領域の間のトレンチがマスクで覆われないよう、感光性領域に複数のマスクを形成し、第１の低用量でイメージセンサをインプラントしてトレンチをパッシベートし、トレンチに誘電体を充填して感光性領域の間にアイソレーションを形成し、トレンチアイソレーションの表面コーナーのパッシベーションインプランテーションが可能となるよう、感光性領域を覆う一方で、アイソレーショントレンチの表面コーナーを覆わない複数のマスクを形成し、イメージセンサを第２の低用量でインプラントしてトレンチが形成されたアイソレーション領域の表面コーナーをパッシベートすることを含む。
2010507249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサの感光性領域間のシリコンアイソレーションインタフェースのパッシベーション層を形成する方法であって、
（ａ）間隔を離して後に形成される、入射光に応じて電荷を収集する複数の感光性領域を有する基板を用意すること、
（ｂ）前記後に形成される感光性領域の間において、前記基板にトレンチをエッチングすること、
（ｃ）前記後に形成される感光性領域の間のトレンチがマスクで覆われないように、前記後に形成される感光性領域の上に複数のマスクを形成すること、
（ｄ）第１の低用量でイメージセンサをインプラントして、前記トレンチをパッシベートすること、
（ｅ）前記トレンチに誘電体を充填して、前記後に形成される感光性領域の間にアイソレーションを形成すること、
（ｆ）前記トレンチアイソレーションの表面コーナーのパッシベーションインプランテーションが可能となるように、前記後に形成される感光性領域を覆う一方で、前記アイソレーショントレンチの表面コーナーを覆わない複数のマスクを形成すること、および
（ｇ）第２の低用量でイメージセンサをインプラントして、トレンチが形成されたアイソレーション領域の前記表面コーナーをパッシベートすること、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
ステップ（ｄ）は、前記トレンチの底面および側面をパッシベートすることを含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記誘電体として酸化物を提供するステップをさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してイメージセンサの分野に関し、より詳細には、暗電流を大幅に削減するアイソレーショントレンチ（isolation trench）を有するイメージセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のところ、従来のイメージセンサでは、隣接するフォトダイオードの間に局所的なシリコン酸化構造（一般に、ＬＯＣＯＳと呼ばれる）を形成することによって、フォトダイオード間または感光性領域間のクロストークを低減している。ＬＯＣＯＳは、一般に幅広であるため、貴重な表面領域がＬＯＣＯＳに消費されてしまう。
【０００３】
シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）は、概して、ＬＯＣＯＳよりも幅が狭く、消費される表面領域の大きさが抑制される。ただし、フォトダイオード間にＳＴＩを形成することで、ＳＴＩが形成されるエピタキシャル層部分の損傷など、望ましくないデフェクト（欠陥）の発生という欠点が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、表面領域をあまり多く消費せず、かつ、エピタキシャル層を損傷して、フォトダイオードの飽和状態を低下させるという欠点のないＳＴＩを有するイメージセンサを備えることが求められている。本発明は、この点についての解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前述の問題の１つ以上を解決するために為されたものである。要約すると、本発明の一態様によれば、本発明は、イメージセンサの感光性領域の間のシリコンアイソレーションインタフェースのパッシベーション層を形成する方法であり、本方法は、入射光に反応して電荷を収集する、離隔した複数の感光性領域を有する基板を配設すること、前記感光性領域の間で、基板内にトレンチをエッチングすること、前記感光性領域の間のトレンチがマスクで覆われないように、前記感光性領域に複数のマスクを形成すること、第１の低用量でイメージセンサをインプラントして、前記トレンチをパッシベート（不動態化、不活性化）すること、前記トレンチに誘電材料を充填して、前記感光性領域の間にアイソレーションを形成すること、前記感光性領域を覆う一方で、アイソレーショントレンチの表面コーナーを覆わない複数のマスクを形成して、前記トレンチアイソレーションの表面コーナーにパッシベーションインプランテーションを行えるようにすること、および、第２の低用量でイメージセンサをインプラントして、トレンチが形成されたアイソレーション領域の表面コーナーをパッシベートすること、を含む。
【０００６】
本発明の前述した目的および他の目的は、下記の説明および図面と組み合わせて検討することでより明らかになるであろう。図面において、各図に共通する同一の要素は、可能な限り、同一の参照番号を用いて示されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明には、次の利点、すなわち、画像表面領域を効果的に利用するＳＴＩを備え、低暗電流を有すると共に、低い飽和状態を持たないようにしたイメージセンサを提供するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のイメージセンサを示す側面図である。
【図２】シリコン窒化物層の形成を示す側面図である。
【図３】フォトレジストの形成を示す図である。
【図４】シリコン窒化物層およびパッド酸化物層のエッチングを示す側面図である。
【図５】アイソレーショントレンチのエッチングを示す側面図である。
【図６】フォトレジストの除去を示す側面図である。
【図７】アイソレーショントレンチの第１のインプランテーションを示す側面図である。
【図８】トレンチに酸化物を充填する形成方式を示す側面図である。
【図９】酸化物層の研磨を示す側面図である。
【図１０】シリコン窒化物層の除去を示す側面図である。
【図１１】後の第２のインプランテーションのためのフォトレジストの追加を示す側面図である。
【図１２】表面コーナー部のインプランテーションを示す側面図である。
【図１３】フォトレジストの除去を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明では、本発明を理解しやすくするために都合がよいので、特定の用語を定義しておく。この点において、低用量の濃度は、少なくとも２．０×１０13以下の濃度として定義される。
【００１０】
図１を参照すると、本発明のイメージセンサ１０の側面図が示されている。このイメージセンサ１０は、ｐ型基板２０と、その上に配設されたｐ型エピタキシャル層３０とを含む。図２を参照すると、シリコンと酸素とが所定の高温で反応することによって、上記基板上に、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）４０の層が成長している。二酸化シリコン４０の上には、好ましくは、化学気相成長法を利用して、シリコン窒化物５０の層が蒸着される。図３を参照すると、上記シリコン窒化物５０の上にフォトレジスト６０の層が選択的にパターニングされており、このフォトレジスト６０は、当該フォトレジスト６０内に間隙７０が存在するように、間隔を離した関係でパターニングされる。図４を参照すると、シリコン窒化物５０および二酸化シリコン４０の両方が、フォトレジスト６０のパターンに合わせて、エッチングされている。
【００１１】
図５を参照すると、上述した前回の整合エッチングで残された間隙７０内において、ｐ型エピタキシャル層３０がエッチングされている。これにより、複数のアイソレーショントレンチ８０が形成される。この形成は、フッ素の化学的性質を利用した反応性イオンエッチングを用いて行われると好ましい。図６を参照すると、フォトレジスト６０が、好ましくは、レジスト層を焼失させる酸素プラズマを利用して除去されている。
【００１２】
図７を参照すると、複数の角度でのパッシベーションインプランテーション（矢印で図示）を利用して、低用量で、トレンチ８０の表面（具体的には、側面および底面）がインプラントされている。全インプランテーションは、好ましくは、１×１０13である。図７には、１つの角度でのインプランテーションが示されているが、このインプランテーションは、各種の角度で繰り返される。シリコン窒化物層５０は、ハードマスクとして利用される。この段階で、好ましくは、４つの角度でのインプランテーションが利用され、その各インプランテーションは、２．５×１０12である。これにより、エピタキシャル層内に、弓形または椀形のｐ+型パッシベーション層（不動態化層、不活性化層）９０が形成される。図８を参照すると、二酸化シリコン層１００が、シリコン窒化物層５０の上に蒸着されて、適合的にトレンチ８０を充填している。図９を参照して説明すると、この酸化物層１００は、後にアクティブ領域となる領域間、好ましくはフォトダイオード間の「クロストーク」を防止するものになる。この段階で、フォトダイオード１１０は、物理的にはまだインプラントされていないが、図９には、最終的にフォトダイオード１１０がインプラントされる場所が実際に図示されている。このインプランテーションは、この分野で周知であるので、本明細書では説明を省略する。二酸化シリコン層１００は、トレンチ８０内にのみ残るように選択的に除去される。この二酸化シリコン層１００は、好ましくは、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）を利用して除去される。図１０を参照して説明すると、シリコン窒化物層５０は、好ましくは、高温のリン酸のウェットエッチングを利用して除去される。これにより、シャロートレンチアイソレーションの形成が完了する。
【００１３】
図１１を参照すると、フォトダイオード１１０が形成されることになる場所に、フォトレジスト１２０のパターンがパターン成形されているが、このパターン成形は、フォトレジスト１２０の端部とトレンチ８０の端部との間に空間（丸の囲みで図示）が残るように行われる。その理由は下記において明らかになる。図１２を参照すると、複数の角度でのパッシベーションインプランテーションを利用して、トレンチが形成されたアイソレーション領域１３０の表面コーナー部（丸の囲みの中の露出表面領域によって示される）が、低用量でインプラントされている。全インプランテーションは、好ましくは１×１０13である。フォトレジスト１２０およびトレンチ８０内の二酸化シリコン１００は、マスクとして利用される。好ましくは、この段階で、４つの角度でインプランテーションが行われ、各インプランテーションは２．５×１０12である。
【００１４】
図１３を参照すると、フォトレジスト１２０が除去され、この分野で周知の従来のプロセスにより、フォトダイオード１１０のインプランテーションなどが行われ、イメージセンサ１０が完成させられる。これらのプロセスは周知であるため、本明細書ではその各手順についての詳しい説明を行わない。
【００１５】
好ましい実施形態では、低用量濃度で２回インプラントするが、トレンチおよび表面の両方のインプラントにおいて低濃度が維持される限り、インプランテーションは、２回より多く、たとえば、３回以上行うことができる。この点について、トレンチは、所定の、または複数の低用量濃度で、２回インプラントすることができ、表面のインプラントは、所定の、または複数の低濃度で、１回以上行うことができる。
【符号の説明】
【００１６】
１０  イメージセンサ、２０  ｐ型基板、３０  ｐ型エピタキシャル層、４０  二酸化シリコン（ＳｉＯ２）層、５０  シリコン窒化物層、６０  フォトレジスト、７０  間隙、８０  複数のアイソレーショントレンチ、９０  弓形または椀形のパッシベーション層、１００  二酸化シリコン層、１１０  フォトダイオード、１２０  フォトレジスト、１３０  トレンチが形成されたアイソレーション領域。
【図１】
2010507249.tif 000003
【図２】
2010507249.tif 000004
【図３】
2010507249.tif 000005
【図４】
2010507249.tif 000006
【図５】
2010507249.tif 000007
【図６】
2010507249.tif 000008
【図７】
2010507249.tif 000009
【図８】
2010507249.tif 000010
【図９】
2010507249.tif 000011
【図１０】
2010507249.tif 000012
【図１１】
2010507249.tif 000013
【図１２】
2010507249.tif 000014
【図１３】
2010507249.tif 000015
【国際調査報告】
2010507249.tif 000016
2010507249.tif 000017
2010507249.tif 000018