本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種淺溝槽隔離結構及其形成方法、CMOS圖像傳感器。

背景技術：

集成電路技術使得人類的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了巨大的變化。例如，在圖像領域中，互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器已經(jīng)成為了各個行業(yè)在成像領域中的重要一員，并且有效的突破CCD成像的局限性，促進諸多領域的進步。

具體的，CMOS圖像傳感器是通過對光電效應產(chǎn)生的光電子，進行有效的讀取，從而產(chǎn)生對應的圖像信息。如圖1所示，CMOS圖像傳感器包括多個像素101，相鄰像素101之間由淺溝槽隔離結構102隔離。正常情況下，入射光激發(fā)出光電子后，每個像素會對各自像素內(nèi)的光電子進行讀取。例如，右側像素101中的光電子e^-進行的讀取過程A是正常讀取方式。然而在實際中，過程B也會發(fā)生，即右側像素產(chǎn)生的光電子e^-進入到了左側像素中，從而使得左側像素給出錯誤的圖像信息。這就會對CMOS圖像傳感器的可靠性產(chǎn)生了影響。

業(yè)界經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生上述問題的關鍵在沒有能夠有效的隔離兩個相鄰的像素，也就是說，現(xiàn)有技術中的淺溝槽隔離結構102不達標。對此，目前業(yè)界常用的方法有兩種，一種是進行比較深的離子注入來實現(xiàn)相鄰像素之間的隔離；另一種是采取形成深槽(深度在2μm以上)來進行隔離。對于這兩種方法，進行離子注入需要額外的光罩，并且離子注入過程本身成本也不低；同樣的，對于形成深槽的做法，一般需要RIE刻蝕等過程，涉及到專有設備，成本也是很高。因此，上述方法都是需要較大的增加成本，在實際生產(chǎn)過程中會削弱價格優(yōu)勢，并不利于生產(chǎn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種淺溝槽隔離結構及其形成方法、CMOS圖像傳感器，以降低生產(chǎn)成本，同時提高CMOS圖像傳感器的質(zhì)量。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種淺溝槽隔離結構的形成方法，包括：

提供襯底，利用一掩膜版在所述襯底中形成第一淺溝槽；

在所述第一淺溝槽中形成一填充層，充滿所述第一淺溝槽；

利用所述掩膜版在所述填充層中形成開口，暴露出所述第一淺溝槽的底壁，通過調(diào)節(jié)曝光參數(shù)使得所述開口的關鍵尺寸小于所述第一淺溝槽的關鍵尺寸；

刻蝕暴露出的所述第一淺溝槽的底壁，形成第二淺溝槽；

去除所述填充層，所述第一淺溝槽和第二淺溝槽共同形成淺溝槽；

在所述淺溝槽中形成隔離材料層。

可選的，對于所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，所述第一淺溝槽的關鍵尺寸為200nm-300nm，深度為側壁傾角為80°-83°。

可選的，對于所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，所述第二淺溝槽的深度為

可選的，對于所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，所述填充層的材料為底部抗反射涂層。

可選的，對于所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，所述開口的關鍵尺寸比所述第一淺溝槽的關鍵尺寸小30nm-50nm。

可選的，對于所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，采用干法刻蝕工藝刻蝕暴露出的第一淺溝槽的底壁，形成第二淺溝槽。

可選的，對于所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，所述第一淺溝槽的側壁及底壁上形成有第一襯氧化層，在形成開口后，形成第二淺溝槽前，將底壁上的第一襯氧化層去除；在去除所述填充層時，將側壁上的襯氧化層去除。

可選的，對于所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，在形成淺溝槽之后，在所述淺溝槽中形成隔離材料層之前，還包括：在所述淺溝槽的側壁和底部上形成第二襯氧化層。

相應的，本發(fā)明提供利用如上所述的淺溝槽隔離結構的形成方法制得的淺溝槽隔離結構，包括：位于襯底中的第一隔離部分和第二隔離部分，所述第一隔離部分位于第二隔離部分上，所述第一隔離部分的關鍵尺寸大于第二隔離部 分的關鍵尺寸。

相應的，本發(fā)明還提供一種CMOS圖像傳感器，包括：多個像素，相鄰像素之間由如上所述的淺溝槽隔離結構隔離。

本發(fā)明提供的淺溝槽隔離結構的形成方法，利用同一掩膜版，通過關鍵尺寸的變動，分兩次完成淺溝槽的制作。與現(xiàn)有技術相比，制作方法簡單，成本低廉，并且能夠有效增加淺溝槽的深度，進而使得以此獲得的CMOS圖像傳感器的質(zhì)量得到保證。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中CMOS圖像傳感器的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明中的淺溝槽隔離結構的形成方法的流程圖；

圖3-10為本發(fā)明實施例中淺溝槽隔離結構在形成過程中的結構示意圖；

圖11為本發(fā)明實施例中的CMOS圖像傳感器的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合示意圖對本發(fā)明的淺溝槽隔離結構及其形成方法、CMOS圖像傳感器進行更詳細的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

本發(fā)明的核心思想是，利用同一掩膜版，通過關鍵尺寸的變動，分兩次完成淺溝槽的制作。從而既節(jié)省了成本，又能夠有效增加淺溝槽的深度。

下面，請參考圖2-圖11，對本發(fā)明的淺溝槽隔離結構及其形成方法、CMOS圖像傳感器進行詳細說明。其中圖2為本發(fā)明中的淺溝槽隔離結構的形成方法的流程圖；圖3-10為本發(fā)明實施例中淺溝槽隔離結構在形成過程中的結構示意 圖；圖11為本發(fā)明實施例中的CMOS圖像傳感器的結構示意圖。

本發(fā)明提供的淺溝槽隔離結構，包括：

首先，執(zhí)行步驟S101：如圖3所示，提供襯底1，利用一掩膜版在所述襯底1中形成第一淺溝槽3。這一步驟可以按照常規(guī)工藝進行，例如，該襯底可以是硅襯底、絕緣層上硅襯底等，本實施例采用單晶硅襯底，首先在襯底1上形成氧化層和阻擋層4，然后對阻擋層4進行開口，之后進行刻蝕形成凹槽，然后在凹槽側壁和底壁上形成氧化層，與之前剩余的氧化層共同作為第一襯氧化層2，同時第一淺溝槽3形成。在本發(fā)明中，使得所述第一淺溝槽3的關鍵尺寸(CD)為200nm-300nm，深度h1為側壁傾角α為80°-83°。

接著，進行步驟S102：如圖4-圖5所示，在所述第一淺溝槽3中形成一填充層5，充滿所述第一淺溝槽3。在本實施例中，所述填充層5的材料為底部抗反射涂層(BARC)?？梢允窍冗M行涂敷過程，完全填充第一淺溝槽3中；然后進行平坦化處理，例如進行回蝕等，將阻擋層4上方的填充層5去除。

然后，進行步驟S103：如圖6所示，利用所述掩膜版在所述填充層5中形成開口7，暴露出所述第一淺溝槽3的底壁，通過調(diào)節(jié)曝光參數(shù)使得所述開口7的關鍵尺寸小于所述第一淺溝槽3的關鍵尺寸。具體的，采用所述掩膜版進行光刻過程，在所述光刻過程中，通過調(diào)整曝光過程所需的相關參數(shù)，例如能量、關鍵尺寸等參數(shù)，使得在圖案化的光刻膠6上顯影后的關鍵尺寸變小。優(yōu)選的，使得開口的關鍵尺寸為第一淺溝槽3的關鍵尺寸減少30nm-50nm，然后去除未被圖案化的光刻膠6覆蓋的填充層5，從而該開口7形成。

之后，進行步驟S104：請參考圖7，刻蝕暴露出的所述第一淺溝槽3的底壁，形成第二淺溝槽8。本步驟需要首先將開口7暴露出的第一襯氧化層2去除，然后進行刻蝕獲得第二淺溝槽8，這一刻蝕過程優(yōu)選為干法刻蝕。較佳的，刻蝕后，所述第二淺溝槽8的深度h2為

之后，進行步驟S105：請參考圖8，去除所述填充層，所述第一淺溝槽和第二淺溝槽共同形成淺溝槽9。具體的，在這一過程中，圖案化的光刻膠、填充層以及位于第一淺溝槽側壁上的第一襯氧化層皆被去除，例如可以采用濕法刻蝕完成。

如圖9所述，在步驟S105的形成淺溝槽9之后，緊接著還包括：在所述淺 溝槽9的側壁和底部上形成第二襯氧化層10，從而與原剩余的第一襯氧化層2共同形成最終的襯氧化層2'。

最后，進行步驟S106：如圖10所示，在所述淺溝槽9中形成隔離材料層11。隔離材料層11可以選擇為現(xiàn)有的隔離材料，例如為氧化硅等，可以采用CVD沉積、以及CMP平坦化等過程形成。

至此，本發(fā)明的淺溝槽隔離結構形成，請繼續(xù)參考圖10，所述淺溝槽隔離結構20包括：位于襯底1中的隔離材料層11，具體包括第一隔離部分111和第二隔離部分112，所述第一隔離部分111位于第二隔離部分112上，所述第一隔離部分111的深度h1為所述第二隔離部分112的深度h2為所述第一隔離部分111的關鍵尺寸大于第二隔離部分112的關鍵尺寸，具體可以大于30nm-50nm。所述隔離材料層11與襯底1之間還存在一層襯氧化層2'。

基于上述淺溝槽隔離結構，請參考圖11，本發(fā)明還提供一種CMOS圖像傳感器，包括：多個像素30，相鄰像素30之間本發(fā)明中的淺溝槽隔離結構20隔離?？紤]到本發(fā)明中的淺溝槽隔離結構20是利用原有的光罩、設備等，通過在現(xiàn)有技術的第一淺溝槽形成后，改變關鍵尺寸，對第一淺溝槽進行繼續(xù)刻蝕，使得最終形成的淺溝槽變深，于是在很好的控制了成本的基礎上，獲得了高效的隔離結構。因而，最終獲得的CMOS圖像傳感器的質(zhì)量得到了提高。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。