CMOS图像传感器以及其制造方法技术

一种制造图像传感器的方法能够通过实施基本完全复位工艺防止图像滞后并抑制暗电流。实施例涉及一种ＣＭＯＳ图像传感器，其包括Ｐ－型外延层，该Ｐ－型外延层形成于半导体衬底上方并限定光电二极管区ＦＤ、有源区和器件隔离区。器件隔离膜形成于器件隔离区中并包括电极。栅极形成于Ｐ－型外延层上方，其间插入栅极绝缘膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法，更具体地说，涉及一 种能够进行复位处理以防止图像滞后并抑制暗电流的CMOS图像传感器及其 制造方法。
技术介绍
图像传感器将光学图像转换成电信号。图像传感器分成互补金属氧化物 硅(CMOS)图像传感器或者电荷耦合器件(CCD)图像传感器。与CMOS 图像传感器相比CCD图像传感器具有更高的敏感度和更低的噪音。然而，CCD 图像传感器更难以小型化且难于与其它器件集成。CCD图像传感器的功耗也 较高。另一方面，CMOS图像传感器是应用比CCD图像传感器更简单的工艺 制备的。CMOS图像传感器较易于小型化和与其它器件集成。CCD图像传感 器的功耗也较高。随着制备半导体器件技术的发展，制备CMOS图像传感器的技术以及因 此CMOS图像传感器的特性也得到了极大地提高了 。因此，目前对CMOS图 像传感器已经进行了很多研究。在CMOS图像传感器的现有制造方法中，由于应力用于形成浅沟槽隔离 (STI)的间隙填充工艺将引起位错。由于STI蚀刻损伤会发生不期望的暗电 流。在间隙填充工艺之后的致密化工艺，或者应用离子注入工艺，已经用在解 决这些问题以及最小化STI界面中的噪音的尝试中。由于CMOS图像传感器的特性，与实际图像中的饱和信号相比在STI和 光电二极管之间界面中的噪音不可忽略。由此，需要对噪音特性进行更严格的 限制。在CMOS图像传感器中，为了制备传感器以仅检测真实的图像信号，在 图像信号产生之前，使用复位晶体管去除光电二极管区域中的所有电子。为此 目的，高Vdd对于完全复位(perfectreset)是有利的。然而，由于CMOS图像 传感器通常用在诸如移动电话的低功率产品中，Vdd受到了限制。因此，造成 图像滞后，并且CMOS图像传感器的特性显著降级。
技术实现思路
实施例涉及一种制造图像传感器的方法，其能够通过进行基本完全的复 位工艺来防止图像滞后并抑制暗电流。实施例涉及一种CMOS图像传感器， 其包括形成在半导体衬底上方并限定光电二极管区FD、有源区和器件隔离区 的P型外延层。器件隔离膜形成在器件隔离区中并包括电极。栅极形成在P 型外延层上方，其间插入有栅极绝缘膜。实施例涉及一种制造CMOS图像传感器的方法，该方法包括使用外延工 艺在半导体衬底上方形成外延层，该外延层限定了光电二极管(PD)、有源 区和器件隔离区。形成在外延层上方两个侧壁处形成有间隔垫，并在其间插入 栅极绝缘膜的栅极。通过浅沟槽隔离(STI)工艺将器件隔离膜形成在外延层 器件隔离区中。形成用于在器件隔离膜中间部分形成开口的光刻胶图案。使用 应用光刻胶图案的反应离子蚀刻(RIE)方法在器件隔离膜中形成接触孔。通 过在接触孔中填充导电材料形成电极。在实施例中，以对应于器件隔离膜深度的大约1 / 2和2 / 3之间的深度 形成器件隔离膜的接触孔。在实施例中，形成电极包括用金属或多晶硅填充接 触孔，进行回蚀刻工艺和平坦化金属或多晶硅。附图说明实例图1A是示出根据实施例CMOS图像传感器的平面图。实例图IB是沿着实例图1A的线A-A'取得的截面图。实例图2A至2C是示出根据实施例CMOS图像传感器制造方法的截面图。具体实施方式实例图1A示出根据实施例的CM0S图像传感器的平面图，实例图1B是沿着实例图1A的线A-A'取得的截面图，以及实例图2A至2C是示出根据 实施例CMOS图像传感器制造方法的截面图。如实例图1A和IB中所示，根据实施例的CMOS图像传感器包括在有 源区1中最宽部分处形成的光电二极管区域PD、形成为交叠除光电二极管区 PD之外的有源区1的转移晶体管Tx、复位晶体管Rx以及驱动晶体管Dx。 CMOS图像传感器包括P+型半导体衬底2，其中限定了光电二极管区PD、有 源区l和器件隔离区。P-型外延层6形成于半导体衬底2上方。其间隔离膜6 形成于器件隔离区中并包括形成于其中的电极30。栅极10形成在外延层4上 方，栅极绝缘膜8插入其间。n型扩散区14形成在光电二极管区PD的外延层 4中。栅极间隔垫12形成在栅极10的两个侧壁上。在晶体管Tx、 Rx和Dx 当中，轻掺杂漏极(LDD)区16形成在有源区1中。n+型扩散区18通过将 n+型掺杂剂离子注入到浮置扩散区FD的外延层4中而形成。由于具有上述结构的CMOS图像传感器具有在器件隔离膜6中的由诸如 金属或多晶硅的导电材料形成的电极30，因此可通过电极30施加偏置，以调 整光电二极管区PD的电压，从而实施基本完全的复位。当输出图像信号时， 在器件隔离膜6的界面中发生的暗电流受到抑制，从而改善图像特性。特别是，如果当实施复位功能时，通过复位晶体管Rx将Vdd施加到浮置 扩散区FD，则在光电二极管区PD中的电子流向晶体管Rx的漏极。此时，当 通过连接到电极30的触点施加反向偏置时，在浮置扩散区FD和光电二极管 区PD之间的电压差增加，以通过浮置扩散区FD快速且基本完全复位电子。当输出图像信号时，在光电二极管区FD中通过光电效应产生的电子经由 浮置扩散区FD使得驱动晶体管Dx的栅极电压下降。此时，当将电压施加到 器件隔离膜6的电极30时，可防止在器件隔离膜6的界面中发生的漏电流与 图像信号混合。在高速图像工艺中，当输出图像信号时，将反向偏置施加到器件隔离膜6 的电极30。与实施复位功能的情况相似，电子快速且基本完全移动到浮置扩 散区(FD)。由此，信号以更高速度基本完全输出。因此，将电压施加到器件隔离膜6的电极30,以更快地实施复位功能。 也能防止器件隔离膜6界面处的漏电流与图像信号混合。并实施较快的图像处 理，从而防止图像滞后并最小化暗电流以改善图像特性。 以下，将参考实例图2A至2C描述具有上述结构的CMOS图像传感器的 制造方法。如实例图2A中所示，使用外延工艺在P+型半导体衬底2上方形成 P-型外延层4。包括在两个侧壁上形成的间隔垫12的栅极10可形成在P-型外 延层4上方，栅极绝缘膜8插入到其间。N-型扩散区14和LDD区16通过在栅 极10和器件隔离膜6之间注入和扩散n-型掺杂剂形成。在于P-型外延层4中形成器件隔离膜6之后，如实例图2B中所示，形成 用于在器件隔离膜6中心部分形成开口的光刻胶图案20。使用用光刻胶图案 20的RIE方法，形成接触孔21，其深度对应于器件隔离膜6深度的1大约/ 2 禾口2/3之间。应用诸如金属或多晶硅的导电材料填充接触孔21。进行灰化工艺以去除 光刻胶图案20。使用回蚀刻工艺平坦化金属或多晶硅，以使获得的电极30形 成在器件隔离膜6中，如实例图2C中所示。其后，在器件隔离膜6和栅极10上方形成层间绝缘膜。在层间绝缘膜中 形成触点，且该触点连接到器件隔离膜6中的电极30。通过连接到电极30的 触点施加反向偏置以增加浮置扩散区FD和光电二极管区PD之间的电压差， 以使电子能快速且基本完全地移动通过浮置扩散区FD。如上所述，通过将电压施加到器件隔离膜中的电极，可以提供一种能够 基本防止在器件隔离膜界面处产生的漏电流与图像信号混合的CMOS图像传 感器。还可以通过最小化暗电流最小化图像滞后，并改善图像特性。显然，本领域的普通技术人员可以对所述实施方式做出各种改进和变型。 因此，上述实施方式意图覆盖所有落入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：Ｐ－型外延层，其具有限定于其中的光电二极管区、有源区和器件隔离区，所述Ｐ－型外延层形成于半导体衬底上方；形成于所述器件隔离区中的器件隔离膜；形成于所述器件隔离膜中的电极。

【技术特征摘要】
KR 2006-12-29 10-2006-01373491.一种装置，包括P-型外延层，其具有限定于其中的光电二极管区、有源区和器件隔离区，所述P-型外延层形成于半导体衬底上方；形成于所述器件隔离区中的器件隔离膜；形成于所述器件隔离膜中的电极。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，形成的所述电极具有对应 于所述器件隔离膜深度的大约1 / 2和2 / 3之间的深度。3. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，所述电极由导电材料形成。4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电极由金属形成。5. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电极由多晶硅形成。6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括连接到所述电极的触点。7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，将反向偏置施加到连接到 所述电极的所述触点，以增加浮置扩散区和所述光电二极管区之间的电压差， 以使所述光电二极管区中的电子移动通过所述浮置扩散区以实施复位工艺。8. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，将反向偏置施加到连接到 所述电极的触点，以防止所述器件隔离膜的界面中发生的泄漏电流与图像信号 混合。9. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括 栅极绝缘膜，其形成于所述P-型外延层上方；以及 栅极，其形成于所述栅极绝缘层上方。10. 根据权利要求9所述的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：金兑圭，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]