图像传感装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种图像传感装置的制造方法，包括提供一基板，至少一个图像传感单元设置在基板中；在基板上形成一钝化层；在钝化层上形成一辅助层，辅助层的材料成分不同于钝化层的材料成分；对基板和钝化层执行退火工艺，在退火工艺期间，辅助层覆盖钝化层；在退火工艺之后去除辅助层。可通过利用覆盖钝化层的辅助层执行的退火工艺增强约束和/或钝化钝化层中和/或附近的自由电荷的能力，从而相应地减少白色像素的数量，进而相应地改善图像传感装置的电气性能。

Manufacturing Method of Image Sensor Device

The invention discloses a manufacturing method of an image sensor device, which includes providing a substrate with at least one image sensor unit arranged in the substrate; forming a passivation layer on the substrate; forming an auxiliary layer on the passivation layer, the material composition of the auxiliary layer is different from that of the passivation layer; performing annealing process on the substrate and the passivation layer, and covering the auxiliary layer passivation during the annealing process. Chemical layer; Remove auxiliary layer after annealing process. The ability to restrain and/or neutralize free charges in or near the passivation layer can be enhanced by annealing processes performed by the auxiliary layer covering the passivation layer, thereby reducing the number of white pixels accordingly, and thereby improving the electrical performance of the image sensor accordingly.

【技术实现步骤摘要】
图像传感装置的制造方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月4日提交的中国专利申请No.201810299626.5的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种图像传感装置的制造方法，尤其涉及一种用于改善图像传感装置的电气性能的图像传感装置的制造方法。
技术介绍
图像传感器是能够将光学图像转换成电信号的装置，并且广泛用于各种应用中，例如数码相机和其他光学电子产品。近年来，互补金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetal–Oxide–Semiconductor)图像传感器(CMOSImageSensor，下文中缩写为CIS)成为流行的图像传感技术。CIS用于感测被投射向半导体基板的曝光量。为此，CIS使用像素阵列或图像传感器元件来收集光能并将图像转换成可在合适应用中使用的电信号。CIS包括光敏单元，例如光电二极管，以收集光能。在CIS设备中，暗电流是指即使没有光子进入设备，也会流过光敏单元的相对较小的电流。当没有外部辐射进入设备时，暗电流由图像传感装置中产生的电荷组成。必须最小化暗电流以保持图像传感装置的良好信噪比(SN，Signal-to-Noise)。CIS晶片上的白色像素(WP，WhitePixel)的数量是指在没有被照射的情况下CIS器件输出的数字量化(DN，DigitalNumber)值大于64的像素的数量。白色像素的数量是用于评估图像传感装置的质量的重要参数，并且必须减少白色像素的数量以改善图像传感装置的性能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种图像传感装置的制造方法。在该制造方法中，在一钝化层上形成一辅助层并且辅助层在退火工艺期间覆盖钝化层，以增强约束和/或钝化在钝化层中和/或附近的自由电荷的能力，从而相应地减少白色像素的数量，可以相应地改善图像传感装置的电气性能。根据本专利技术的实施例，提供了一种图像传感装置的制造方法，该制造方法包括以下步骤：提供一基板，至少一个图像传感单元设置在基板中；在该基板上形成一钝化层；在该钝化层上形成一辅助层，该辅助层的材料成分不同于该钝化层的材料成分；对该基板和该钝化层执行退火工艺，在退火工艺期间，该辅助层覆盖该钝化层；在退火工艺之后去除该辅助层。在一些实施例中，钝化层包括一第一介电层、一第二介电层和一第三介电层，在第一介电层上形成第二介电层，在第二介电层上形成第三介电层，第二介电层的材料成分不同于第一介电层的材料成分和第三介电层的材料成分。在一些实施例中，依次在基板上形成第一介电层、第二介电层和第三介电层。在一些实施例中，第二介电层的介电常数高于第一介电层的介电常数和第三介电层的介电常数。在一些实施例中，辅助层直接接触第三介电层，并且辅助层的材料成分不同于第三介电层的材料成分。在一些实施例中，第一介电层包括一氧化物介电层。在一些实施例中，第三介电层包括一氧化物介电层。在一些实施例中，辅助层包括一氮化物介电层。在一些实施例中，退火工艺的工艺温度范围为200摄氏度至1000摄氏度。在一些实施例中，至少一个图像传感单元包括一背面照射(BSI)CMOS图像传感器(CIS)的一光电二极管。在一些实施例中，至少一个图像传感单元包括一正面照射(FSI)CMOS图像传感器(CIS)的光电二极管。在一些实施例中，在退火工艺之前在基板中形成耗尽区，并且通过退火工艺扩大耗尽区。附图说明结合在此并形成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与说明书一起进一步用于解释本专利技术的原理并使相关领域的技术人员能够制作和使用本专利技术。图1是本专利技术的实施例的图像传感装置的制造方法的流程图。图2-5是本专利技术的实施例的图像传感装置的制造方法的示意图，其中图3是图2之后的步骤的示意图，图4是图3之后的步骤的示意图，图5是图4之后的步骤的示意图。图6是本专利技术的实施例的图像传感装置中的电荷分布的示意图。图7是本专利技术另一实施例的图像传感装置中的电荷分布的示意图。图8是本专利技术的实施例的图像传感装置的电容-电压特性的示意图。图9是本专利技术在不同条件下的图像传感装置中的白色像素的数量的箱线图。具体实施方式尽管讨论了具体的配置和布置，但应该理解，这仅仅是为了起到说明的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本创作的精神和范围的情况下，可以使用其他配置和布置。对于相关领域的技术人员显而易见的是，本创作还可以用于各种其他应用中。通常，至少可以根据上下文中的用法来理解术语。例如，如本文所使用的术语“一个或多个”，至少部分地取决于上下文，可以用于以单数意义描述任何特征，结构或特点，或者可以以复数意义描述特征，结构或特点的组合。类似地，至少部分地取决于上下文，例如“一”或“该”之类的术语也可以被理解为传达单数用法或传达复数用法。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，相反可以允许存在不一定明确描述的其他因素，这同样至少部分地取决于上下文。应该容易理解的是，本创作中“在...上”，“在...正上方”和“在...上方”的含义应该以最广泛的方式解释，使得“在...上”不仅意味着“直接”在某些事物上，而且还包括“在…具有中间特征或其间的层的事物上”的含义，并且“在...上方”和“在...正上方”不仅意味着“在...事物上方”和“在...事物正上方”的含义，还包括它“在没有中间特征或其间的层的事物上方或正上方”的含义(即，直接在事物上方)。此外，本文可以使用空间相对术语，例如“在下方”，“在…下方”，“在…上方”，“上部”等，以便于描述附图中所示的一个(多个)元件或特征与另一个(另外多个)元件或特征之间的关系。除了附图中所示的取向之外，空间相对术语旨在涵盖使用或操作中的装置的不同取向。装置可以以其他方式取向(旋转90度或在其他方向上)，并且同样可以相应地解释在本文使用的空间相对叙述语。请参考图1-5。图1是本专利技术的实施例的图像传感装置的制造方法的流程图，图2-5是本专利技术的实施例的图像传感装置的制造方法的示意图，其中图3是图2之后的步骤的示意图，图4是图3之后的步骤的示意图，图5是图4之后的步骤的示意图。该图像传感装置的制造方法包括以下步骤。如图1和图2所示，在步骤S11中，提供一基板10。至少一个图像传感单元20设置在基板10中。在一些实施例中，基板10可以包括一半导体基板，例如硅基板、含硅基板、III-V族硅基板(诸如硅上氮化镓基板)、绝缘体上硅(SOI)基板或其他合适的基板。在一些实施例中，图像传感单元20可以包括光电转换结构，例如光电二极管、光栅检测器、光电晶体管或其他合适的光电转换结构。在一些实施例中，图像传感单元20可以包括一背面照射(BSI)CMOS图像传感器(CIS)的一光电二极管、一正面照射(FSI)CIS的一光电二极管，或者其他合适类型的图像传感器的一光电二极管。上述光电二极管可以至少部分地设置在上述半导体基板中，但不限于此。在一些实施例中，图像传感装置中的其他所需单元，例如电容器、控制晶体管和模数转换器(ADC)，可以集成在基板10中和/或设置在基板10上。在步骤S12中，在基板10上形成一钝化层30。钝化层30可以被视为图像传感单元20的一器件接近结构，但不限于此。在一些实施例中，钝化层30可以包括通过薄膜工艺形成的一个或多个介电层，该薄膜工艺可采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感装置的制造方法，包括：提供一基板，其中至少一个图像传感单元设置在所述基板中；在所述基板上形成一钝化层；在所述钝化层上形成一辅助层，其中所述辅助层的材料成分不同于所述钝化层的材料成分；对所述基板和所述钝化层执行退火工艺，其中在所述退火工艺期间，所述辅助层覆盖所述钝化层；以及在所述退火工艺之后去除所述辅助层。

【技术特征摘要】
2018.04.04 CN 20181029962651.一种图像传感装置的制造方法，包括：提供一基板，其中至少一个图像传感单元设置在所述基板中；在所述基板上形成一钝化层；在所述钝化层上形成一辅助层，其中所述辅助层的材料成分不同于所述钝化层的材料成分；对所述基板和所述钝化层执行退火工艺，其中在所述退火工艺期间，所述辅助层覆盖所述钝化层；以及在所述退火工艺之后去除所述辅助层。2.根据权利要求1所述的图像传感装置的制造方法，其特征在于，所述钝化层包括：第一介电层；第二介电层，其在所述第一介电层上形成；以及第三介电层，其在所述第二介电层上形成，其中所述第二介电层的材料成分与所述第一介电层的材料成分和所述第三介电层的材料成分不同。3.根据权利要求2所述的图像传感装置的制造方法，其特征在于，依次在所述基板上形成所述第一介电层、所述第二介电层和所述第三介电层。4.根据权利要求2所述的图像传感装置的制造方法，其特征在于，所述第二介电层的介电常数高于所述第一介电层的介电常数和所述第三介电层的介电常数。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏，王喜龙，胡胜，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42