40nm BSI CMOS Image Sensor预览

捕获 [P3]。该步骤完成后，晶圆在进行外围P-Well的光刻和注入之前，需经过光刻胶剥离和清洗 [P3]。

该工艺的物理机制依赖于高能离子注入，将掺杂原子精确放置在硅晶格的深处 [T1]。通过调节注入能量，工程师可以创建一种逆行掺杂分布（retrograde doping profile），其特点是衬底深处的掺杂浓度较高，而表面附近的浓度较低 [P1]。这种逆行分布抑制了寄生双极型晶体管的电流增益，在无需大横向间距的情况下显著提高了闩锁效应（latch-up）免疫力 [P1]。此外，对掺杂浓度进行战略性的垂直调制可以建立内建电场 [A2]。该内建电场可加速光生少数载流子向正面移动，从而最大限度地减少复合损耗并提高量子效率 [A2]。

硼（Boron）被选定为此工艺唯一的p-型掺杂剂，因为与其他III族元素相比，其原子质量较轻，造成的晶格损伤较小，且能够实现更深的穿透分布 [P2]。为了实现所需的深层逆行或盒状阱分布，通常会透过同一个光刻胶掩模执行多次不同能量和剂量的连续注入 [T1]。注入参数必须考虑到离子沟道效应（ion channeling）——即离子沿低指数晶体方向深入传输的现象，该现象高度依赖于晶格温度和声子散射 [A1]。

现代工艺将这种精确的深层注入与极短时间的快速热退火（RTA）相结合，在激活掺杂剂的同时，严格限制了热激活引起的横向扩散 [P1]。在40nm工艺节点，高度缩减的像素间距要求对横向和垂直掺杂限制具有极高的精度 [P1]。传统的高温推进扩散会导致过度的横向扩展，从而破坏相邻p-沟道和n-沟道器件之间的最小间距要求 [P1]。因此，依靠高能MeV离子注入，可以在受限的纳米尺度几何尺寸内构建复杂的四重阱（quadruple-well）架构，从而保持最佳的晶体管工作状态并实现近乎完全的电荷收集 [P3]。