CMOS图像传感器的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种CMOS图像传感器的制造方法，包括步骤：步骤一、在半导体衬底上同时形成像素区和逻辑区的各MOS晶体管的栅介质层和多晶硅栅；步骤二、依次形成第一氧化层和第二氮化层；步骤三、以第一氧化层为刻蚀终点对第二氮化层进行全面刻蚀在逻辑区的各晶硅栅的侧面形成侧墙；第一氧化层保留在像素区并作为像素区的保护层。本发明专利技术能在保证形成防止在像素区中引入导致白色像素的污染的保护层的条件下，进一步的节省光罩，从而能降低工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
CMOS图像传感器的制造方法
本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种CMOS图像传感器的制造方法。
技术介绍
现有CMOS图像传感器(CMOSImageSensor，CIS)由像素(Pixel)单元电路和CMOS电路构成，像素(Pixel)单元电路位于像素区(Pixelarea)、CMOS电路为逻辑电路位于逻辑区(Logicarea)。相对于CCD图像传感器，CMOS图像传感器因为采用CMOS标准制作工艺，因此具有更好的可集成度，可以与其他数模运算和控制电路集成在同一块芯片上，更适应未来的发展。根据现有CMOS图像传感器的像素单元电路所含晶体管数目，其主要分为3T型结构和4T型结构。如图1所示，是现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路包括感光二极管D1和CMOS像素读出电路。所述CMOS像素读出电路为3T型像素电路，包括复位管M1、放大管M2、选择管M3，三者都为NMOS管。所述感光二极管D1的N型区和所述复位管M1的源极相连。所述复位管M1的栅极接复位信号Reset，所述复位信号Reset为一电位脉冲，当所述复位信号Reset为高电平时，所述复位管M1导通并将所述感光二极管D1的电子吸收到读出电路的电源Vdd中实现复位。当光照射的时候所述感光二极管D1产生光生电子，电位升高，经过放大电路将电信号传出。所述选择管M3的栅极接行选择信号Rs，用于选择将放大后的电信号输出即输出信号Vout。如图2所示，是现有4T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；和图1所示结构的区别之处为，图2所示结构中多了一个转移晶体管或称为传输管M4，所述转移晶体管4的源区为连接所述感光二极管D1的N型区，所述转移晶体管4的漏区为浮空有源区(FloatingDiffusion，FD)，所述转移晶体管4的栅极连接传输控制信号Tx。所述感光二极管D1产生光生电子后，通过所述转移晶体管4转移到浮空有源区中，然后通过浮空有源区连接到放大管M2的栅极实现信号的放大。如图3A至图3C所示，是现有CMOS图像传感器的制造方法的各步骤中的器件结构示意图；现有CMOS图像传感器的制造方法包括如下步骤：步骤一、如图3A所示，在半导体衬底如硅衬底101上同时形成像素区的像素单元电路的各MOS晶体管以及逻辑区的CMOS电路的各MOS晶体管的栅介质层如栅氧化层103和多晶硅栅104。图3A中，虚线AA的左侧的标记201对应的区域为像素区，虚线AA的右侧的标记202对应的区域为逻辑区。在像素区201和逻辑区202之间隔离有场氧化层如浅沟槽场氧化层(STI)102。步骤二、如图3A所示，形成氧化层105，所述氧化层105覆盖在各所述多晶硅栅104的顶部表面和侧面以及各所述多晶硅栅104的外部表面上。步骤三、如图3B所示，之后形成，掩模层106进行光刻将逻辑区202打开，以及将像素区201保护。此处的掩模层106是用于在后续的形成侧墙的刻蚀中保护像素区域，保证逻辑区刻蚀的同时像素区保留，故掩模层106对应的英文为maskedspaceretch，缩写为MSE。步骤四、如图3B所示，在掩模层106的保护下进行氧化层105的刻蚀在逻辑区202的多晶硅栅104的侧面形成氧化层侧墙105a。步骤五、如图3C所示，去除掩模层106，在像素区201的表面剩余有氧化层105b，氧化层105b作为像素区201在后续的工艺中如金属工艺中的保护层，防止在所述像素区中引入导致白色像素的污染。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器的制造方法，能在保证形成防止在像素区中引入导致白色像素的污染的保护层的条件下，进一步的节省光罩，从而能降低工艺成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供的CMOS图像传感器的制造方法包括如下步骤：步骤一、在半导体衬底上同时形成像素区的像素单元电路的各MOS晶体管以及逻辑区的CMOS电路的各MOS晶体管的栅介质层和多晶硅栅。步骤二、依次形成第一氧化层和第二氮化层，所述第一氧化层覆盖在各所述多晶硅栅的顶部表面和侧面以及各所述多晶硅栅的外部表面上；所述第二氮化层叠加赵所述第一氧化层表面。步骤三、以所述第一氧化层为刻蚀终点对所述第二氮化层进行全面刻蚀在所述逻辑区的各所述多晶硅栅的侧面形成刻蚀后剩余的所述第二氮化层组成的侧墙；在所述侧墙形成后，所述第一氧化层保留在所述像素区并作为所述像素区的保护层，防止在所述像素区中引入导致白色像素的污染。进一步的改进是，所述像素单元电路为3T型结构，包括：感光二极管和CMOS像素读出电路，所述CMOS像素读取电路包括复位管、放大管和选择管，所述复位管、所述放大管和所述选择管都为N型MOS晶体管。进一步的改进是，所述像素单元电路为4T型结构，包括：感光二极管和CMOS像素读出电路，所述CMOS像素读取电路包括传输管、复位管、放大管和选择管，所述传输管、所述复位管、所述放大管和所述选择管都为N型MOS晶体管。进一步的改进是，在所述像素区和所述逻辑区之间隔离有场氧化层。进一步的改进是，所述场氧化层为局部场氧化层或浅沟槽场氧化层。进一步的改进是，所述栅介质层为栅氧化层。进一步的改进是，步骤三之后包括金属工艺，所述保护层用于防止金属工艺中在所述像素区中引入金属污染。本专利技术突破现有CMOS图像传感器形成逻辑区的侧墙的常规思维，形成侧墙过程中特地设置了第一氧化层和第二氮化层的叠加结构，采用第二氮化层全面刻蚀形成逻辑区的多晶硅栅的侧墙，第一氧化层作为第二氮化层的刻蚀终止层，这样能保证在进行侧墙的刻蚀中不会影响到像素区的表面；同时，在侧墙形成后，第一氧化层保留并作为像素区的保护层来防止在像素区中引入导致白色像素的污染，由上可知，本专利技术在形成侧墙过程中不需要采用光罩来将像素区保护并进而在像素区形成保护层，所以，本专利技术能在保证形成防止在像素区中引入导致白色像素的污染的保护层的条件下，进一步的节省光罩，从而能降低工艺成本。另外，和现有方法形成的器件相比，本专利技术方法中侧墙采用了氮化层侧墙之后，逻辑区的多晶硅栅两侧的侧墙厚度相应增加，这时通过对源漏区的离子注入的调整能够很好的保证逻辑区的MOS晶体管的沟道性能和现有方法形成的器件相同，所以本专利技术方法还能使器件的性能得到很好的保证。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；图2是现有4T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；图3A-图3C是现有CMOS图像传感器的制造方法的各步骤中的器件结构示意图；图4是本专利技术实施例CMOS图像传感器的制造方法的流程图；图5A-图5B是本专利技术实施例CMOS图像传感器的制造方法的各步骤中的器件结构示意图。具体实施方式如图4所示，是本专利技术实施例CMOS图像传感器的制造方法的流程图；如图5A至图5B所示，是本专利技术实施例CMOS图像传感器的制造方法的各步骤中的器件结构示意图；本专利技术实施例CMOS图像传感器的制造方法包括如下步骤：步骤一、如图5A所示，在半导体衬底1上同时形成像素区301的像素单元电路的各MOS晶体管以及逻辑区302的CMOS电路的各MOS晶体管的栅介质层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在半导体衬底上同时形成像素区的像素单元电路的各MOS晶体管以及逻辑区的CMOS电路的各MOS晶体管的栅介质层和多晶硅栅；步骤二、依次形成第一氧化层和第二氮化层，所述第一氧化层覆盖在各所述多晶硅栅的顶部表面和侧面以及各所述多晶硅栅的外部表面上；所述第二氮化层叠加赵所述第一氧化层表面；步骤三、以所述第一氧化层为刻蚀终点对所述第二氮化层进行全面刻蚀在所述逻辑区的各所述多晶硅栅的侧面形成刻蚀后剩余的所述第二氮化层组成的侧墙；在所述侧墙形成后，所述第一氧化层保留在所述像素区并作为所述像素区的保护层，防止在所述像素区中引入导致白色像素的污染。

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在半导体衬底上同时形成像素区的像素单元电路的各MOS晶体管以及逻辑区的CMOS电路的各MOS晶体管的栅介质层和多晶硅栅；步骤二、依次形成第一氧化层和第二氮化层，所述第一氧化层覆盖在各所述多晶硅栅的顶部表面和侧面以及各所述多晶硅栅的外部表面上；所述第二氮化层叠加赵所述第一氧化层表面；步骤三、以所述第一氧化层为刻蚀终点对所述第二氮化层进行全面刻蚀在所述逻辑区的各所述多晶硅栅的侧面形成刻蚀后剩余的所述第二氮化层组成的侧墙；在所述侧墙形成后，所述第一氧化层保留在所述像素区并作为所述像素区的保护层，防止在所述像素区中引入导致白色像素的污染。2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于：所述像素单元电路为3T型结构，包括：感光二极管和CMOS像素读出电路，所述CMOS像素读取电路包括复位管、放...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅翠玉，秋沉沉，曹亚民，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31