一种CMOS图像传感器的自对准注入制造方法技术

本发明专利技术公开了一种CMOS图像传感器的自对准注入制造方法，利用注入保护层对传输晶体管及感光区PN结以外的其他区域进行保护，并在注入保护层上淀积有第一牺牲层，以在图形化所述第一牺牲层形成注入窗口后完成传输晶体管的P型杂质注入；然后通过淀积第二牺牲层并平坦化，去除感光区露出的第一牺牲层，以第二牺牲层作为传输晶体管P型杂质区的掩蔽层，这样就完成了图形转移并实现了高度对准，使得后续再进行感光区PN结的N型及P型注入时，就不会发生传输晶体管的P型杂质区与感光区PN结的N型及P型注入区相重叠或分离的问题，从而减少了暗电流和暗光响应受到对不准带来的不良影响。

Self aligning injection manufacturing method of CMOS image sensor

Self aligned into the manufacturing method of the invention discloses a CMOS image sensor, by injecting a protective layer on the outside of the PN junction transmission transistor and the photosensitive area in other areas of protection, and in the protective layer deposited on the first injection in the sacrificial layer, patterning the sacrificial layer to form the first P type impurity injection after the completion of the transmission window transistor implantation; then by depositing a sacrificial layer second and planarization, removing the first sacrificial layer exposed to the photosensitive area, second sacrificial layer as a masking layer transmission transistor P type impurity region, thus completing the pattern transfer and to achieve a high degree of alignment, N type and P type of photosensitive area makes the subsequent injection of PN junction when the area of overlap or separation problem into N type and P type will transfer transistor P PN junction type impurity region and the photosensitive area, thereby reducing the dark current and dark response Be affected by adverse effects.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造加工
，更具体地，涉及一种在进行CMOS图像传感器感光区N型杂质注入和传输晶体管P型杂质注入时的自对准注入制造方法。
技术介绍
CMOS图像传感器广泛应用于监控，拍照等领域。CMOS图像传感器最基本的元素是一个PN结感光二极管及与其相连的传输晶体管。传输晶体管的电学要求是不能与PN结感光区的N型杂质区穿通，包括表面穿通和表面下穿通，否则会影响暗电流与PN结可容纳的电子数。PN结感光区的电学要求是不能在电子通道上有势垒出现，否则会影响器件暗光响应。请参阅图1，图1是一种CMOS图像传感器的结构剖面图。如图1所示，在形成图示竖直虚线左侧传输晶体管P型注入区时，通常可分为三步，自上而下分别为在衬底中的阈值电压调节注入，防穿通注入，阱注入。图示竖直虚线右侧衬底中感光区的N型杂质注入区(NPPD)提供重置后的电子数；第一P型杂质注入区(PPin)和深P阱(Deeppwell)用于钳住感光器件重置后的电位；第二P型杂质注入区(PPin2)为用于防止感光区表面暗电流的产生而进行注入形成的，其剂量要比形成第一P型杂质注入区时的注入大。图中自右向左的虚线箭头为重置或电子导出时的通道，LTR为传输晶体管的注入光刻窗口，LNPPD为感光区的注入光刻窗口。在进行上述注入时，传统的做法是通过两次光刻分别形成传输晶体管的P型注入区和感光区的N型杂质注入区及第一P型杂质注入区。由于光刻的精度问题，传输晶体管的P型杂质注入区和感光区PN结的N型杂质注入区可能会发生重叠现象，也可能会发生相互覆盖不到、产生间隙的现象。由于两次光刻无法准确对准，因而采用传统做法将存在下列问题：1)如传输晶体管的注入光刻窗口LTR覆盖了感光区的注入光刻窗口LNPPD，将造成传输晶体管的P型杂质注入区过覆盖到PN结的N型杂质注入区，导致以后的感光区多晶硅栅下的N型杂质浓度变低，并导致栅氧化硅层与N型杂质注入区之间的电子通道出现势垒；这会影响器件的暗光响应。2)如感光区的注入光刻窗口LNPPD覆盖了传输晶体管的注入光刻窗口LTR，将造成感光区PN结的N型杂质注入区过覆盖到传输晶体管的P型杂质注入区，导致以后的传输晶体管多晶硅栅下的P型杂质浓度变低，这样传输晶体管可能被穿通，导致感光区PN结的电荷容量降低；这会影响器件暗电流及可容纳的电子数，也会有少量的重置后残留电子，导致暗电流增加。3)如感光区的注入光刻窗口LNPPD和传输晶体管的注入光刻窗口LTR之间有间隙，将造成感光区PN结的N型杂质注入区和传输晶体管的P型杂质注入区存有相互不覆盖的区域，并使得在栅氧下有一轻掺P型区出现，导致栅氧下的电子通道出现势垒；这同样会影响器件的暗光响应。因此，实现感光区PN结的N型杂质注入区和传输晶体管的P型杂质注入区的精准对准，就显得非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种CMOS图像传感器的自对准注入制造方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种CMOS图像传感器的自对准注入制造方法，包括以下步骤：步骤S01：提供一衬底，在所述衬底中形成浅沟槽隔离及深P阱；步骤S02：在所述衬底表面依次形成注入保护层、第一牺牲层，然后图形化所述第一牺牲层，形成传输晶体管的注入窗口；步骤S03：通过所述传输晶体管的注入窗口，向所述衬底中进行P型杂质注入；步骤S04：在上述器件表面淀积第二牺牲层，并进行平坦化，露出所述第一牺牲层表面；步骤S05：去除所述第一牺牲层，然后以所述第二牺牲层为传输晶体管P型杂质注入区的掩蔽层，向所述衬底中进行感光区PN结的N型杂质注入及第一P型杂质注入，在所述衬底中形成器件的N阱和P阱；步骤S06：去除所述第二牺牲层及注入保护层。优选地，还包括：步骤S02中，在所述衬底表面先形成第三牺牲层，再形成注入保护层；步骤S06中，依次去除所述第二牺牲层、注入保护层及第三牺牲层。优选地，步骤S03中，向所述衬底中进行P型杂质注入包括自下而上分次进行的阱注入，防穿通注入，以及阈值电压调节注入。优选地，还包括步骤S07：在所述衬底表面形成栅氧化层，以及在所述栅氧化层上形成所述传输晶体管的栅极。优选地，还包括步骤S08：在所述衬底中进行传输晶体管的源漏轻掺注入，形成栅极侧墙，以及进行传输晶体管的源漏注入。优选地，步骤S08中，还包括形成栅极侧墙后，在感光区PN结的第一P型杂质注入区中进行第二P型杂质注入。优选地，所述注入保护层的厚度不大于20纳米。优选地，所述第一牺牲层的厚度为100-500纳米。优选地，所述注入保护层的材质为氮化硅，所述第一牺牲层的材质为氧化硅。优选地，所述第三牺牲层与所述栅氧化层的材质及厚度相同，所述第二牺牲层与所述传输晶体管栅极的材质及厚度相同。从上述技术方案可以看出，本专利技术利用注入保护层对传输晶体管及感光区PN结以外的其他区域进行保护，由于传输晶体管P型杂质注入较深，在注入保护层上还淀积有第一牺牲层，以在图形化所述第一牺牲层后完成传输晶体管的P型杂质注入；然后通过淀积第二牺牲层并平坦化，去除感光区露出的第一牺牲层，以第二牺牲层作为传输晶体管P型杂质区的掩蔽层，这样就完成了图形转移并实现了高度对准，使得后续再进行感光区PN结的N型及P型注入时，就不会发生传输晶体管的P型杂质区与感光区PN结的N型及P型注入区相重叠或分离的问题，从而减少了暗电流和暗光响应受到对不准带来的不良影响。附图说明图1是一种CMOS图像传感器的结构剖面图；图2是本专利技术的一种CMOS图像传感器的自对准注入制造方法流程图；图3-图8是本专利技术一较佳实施例中根据图2的方法进行CMOS图像传感器的自对准注入的工艺步骤图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图2，图2是本专利技术的一种CMOS图像传感器的自对准注入制造方法流程图。如图2所示，本专利技术的一种CMOS图像传感器的自对准注入制造方法，包括以下步骤：步骤S01：提供一衬底，在所述衬底中形成浅沟槽隔离及深P阱。请参阅图3。可采用常规的半导体硅衬底10，在所述衬底10中采用常规CMOS工艺形成浅沟槽隔离(图略)及注入形成深P阱11。步骤S02：在所述衬底表面依次形成注入保护层、第一牺牲层，然后图形化所述第一牺牲层，形成传输晶体管的注入窗口。请参阅图3。接着，在所述衬底10表面依次淀积形成注入保护层16、第一牺牲层18；其中，所述注入保护层的厚度最好不大于20纳米，所述注入保护层的材质可为氮化硅等；由于传输晶体管的P型杂质注入较深，因此还需要在注入保护层上淀积一层较厚的第一牺牲层，因此，所述第一牺牲层的厚度可为100-500纳米，与传输晶体管的栅极厚度接近；所述第一牺牲层的材质可为氧化硅等。第一牺牲层作为本专利技术图形转移的第一步工艺层。可在所述衬底10表面先形成一第三牺牲层15，作为后续器件栅氧化层的暂时替代；因此，所述第三牺牲层可采用与所述栅氧化层相同的材质及厚度。然后，再形成注入保护层。接着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMOS图像传感器的自对准注入制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：提供一衬底，在所述衬底中形成浅沟槽隔离及深P阱；步骤S02：在所述衬底表面依次形成注入保护层、第一牺牲层，然后图形化所述第一牺牲层，形成传输晶体管的注入窗口；步骤S03：通过所述传输晶体管的注入窗口，向所述衬底中进行P型杂质注入；步骤S04：在上述器件表面淀积第二牺牲层，并进行平坦化，露出所述第一牺牲层表面；步骤S05：去除所述第一牺牲层，然后以所述第二牺牲层为传输晶体管P型杂质注入区的掩蔽层，向所述衬底中进行感光区PN结的N型杂质注入及第一P型杂质注入，在所述衬底中形成器件的N阱和P阱；步骤S06：去除所述第二牺牲层及注入保护层。

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器的自对准注入制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：提供一衬底，在所述衬底中形成浅沟槽隔离及深P阱；步骤S02：在所述衬底表面依次形成注入保护层、第一牺牲层，然后图形化所述第一牺牲层，形成传输晶体管的注入窗口；步骤S03：通过所述传输晶体管的注入窗口，向所述衬底中进行P型杂质注入；步骤S04：在上述器件表面淀积第二牺牲层，并进行平坦化，露出所述第一牺牲层表面；步骤S05：去除所述第一牺牲层，然后以所述第二牺牲层为传输晶体管P型杂质注入区的掩蔽层，向所述衬底中进行感光区PN结的N型杂质注入及第一P型杂质注入，在所述衬底中形成器件的N阱和P阱；步骤S06：去除所述第二牺牲层及注入保护层。2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的自对准注入制造方法，其特征在于，还包括：步骤S02中，在所述衬底表面先形成第三牺牲层，再形成注入保护层；步骤S06中，依次去除所述第二牺牲层、注入保护层及第三牺牲层。3.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的自对准注入制造方法，其特征在于，步骤S03中，向所述衬底中进行P型杂质注入包括自下而上分次进行的阱注入，防穿通注入，以及阈值电压调节注入。4.根据权利要求1或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙德明，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31