图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器及其制造方法，在所述的图像传感器的制造方法中，在每个像素单元区的衬底中形成第一掺杂区之前，先在每个所述像素单元区的衬底中形成第一隔离结构，可降低衬底表面在后续的工艺中所积累的电荷，避免后续形成的掺杂区中的离子被耗尽，从而抑制图像传感器中的暗电流。进一步的，栅极结构至少覆盖部分所述第一隔离结构，可加快导电沟道(位于栅极结构下方)的导通，图像传感器在感光积分时，可提高光生电子传输速率，由此提高像素单元区的电荷转移速率，从而降低了像素单元区中的电子转移的热扩散的影响。区中的电子转移的热扩散的影响。区中的电子转移的热扩散的影响。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种图像传感器及其制造方法。

技术介绍

[0002]图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置。按照其依据的原理不同，可以区分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器以及CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器。由于CMOS图像传感器是采用传统的CMOS电路工艺制作，因此可将图像传感器以及其所需要的外围电路加以整合，从而使得CMOS图像传感器具有更广的应用前景。
[0003]随着汽车工业、物联网和监控设备的发展，CMOS图像传感器的应用范围已逐步扩大，对CMOS图像传感器的成像性能的要求也越来越高，例如，用于监控设备的CMOS图像传感器，其需要捕获较多的图像细节、并对高速行驶车辆进行抓拍。但研究发现，CMOS图像传感器中的不同的像素点之间，通过由反型的离子注入(IMP)衬底而形成的掺杂区来进行隔离，以降低像素点之间的串扰。反型的离子注入例如为P型或N型。由于CMOS图像传感器的像素单元区的面积较大，为满足阱区的容量要求，衬底中由反型离子注入而形成的掺杂区的注入深度较浅，在后续的工艺(例如刻蚀工艺)中，会对衬底造成损伤和电荷聚集，因此导致掺杂区较容易被耗尽，从而导致CMOS图像传感器中具有较大的暗电流，进而影响图像的质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种图像传感器及其制造方法，以解决图像传感器中的暗电流较大的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像传感器的制造方法，包括：提供一衬底，所述衬底具有多个像素单元区以及位于相邻的两个所述像素单元区之间的隔离区；
[0006]在每个所述像素单元区的所述衬底中形成第一隔离结构，所述第一隔离结构贯穿所述像素单元区的部分厚度的所述衬底；
[0007]在每个所述像素单元区的所述衬底上形成栅极结构，所述栅极结构至少覆盖部分所述第一隔离结构；
[0008]在每个所述像素单元区的所述衬底中形成掺杂区，所述掺杂区位于所述第一隔离结构的底部并对准所述第一隔离结构。
[0009]可选的，在所述的图像传感器的制造方法中，在所述像素单元区的所述衬底中形成所述第一隔离结构时，还在所述隔离区的所述衬底中形成第二隔离结构，所述第二隔离结构贯穿所述隔离区的部分厚度的所述衬底。
[0010]可选的，在所述的图像传感器的制造方法中，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构的形成方法包括：
[0011]在所述衬底上形成掩膜层，所述掩膜层覆盖所述衬底；
[0012]依次刻蚀所述像素单元区的所述掩膜层及所述像素单元区的所述衬底，以形成第一沟槽，所述第一沟槽贯穿所述像素单元区的所述掩膜层并延伸至所述像素单元区的所述衬底中；
[0013]依次刻蚀所述隔离区的所述掩膜层及所述隔离区的所述衬底，以形成第二沟槽，所述第二沟槽贯穿所述隔离区的所述掩膜层并延伸至所述隔离区的所述衬底中，且所述第二沟槽的深度大于所述第一沟槽的深度；
[0014]形成隔离层，所述隔离层填充所述第一沟槽以形成第一隔离结构，并且所述隔离层还填充所述第二沟槽以形成第二隔离结构；
[0015]去除所述掩膜层，暴露出所述衬底。
[0016]可选的，在所述的图像传感器的制造方法中，所述第一隔离结构与所述第二隔离结构相间隔。
[0017]可选的，在所述的图像传感器的制造方法中，所述第一隔离结构与所述第二隔离结构相接触。
[0018]可选的，在所述的图像传感器的制造方法中，所述隔离层的材质包括氧化硅。
[0019]可选的，在所述的图像传感器的制造方法中，所述掺杂区包括第一掺杂区和第二掺杂区，所述第二掺杂区的导电类型与所述第一掺杂区的导电类型不同，所述第一掺杂区位于所述第一隔离结构的底部并对准所述第一隔离结构，所述第二掺杂区位于所述第一掺杂区中。
[0020]可选的，在所述的图像传感器的制造方法中，所述掺杂区的形成方法包括：
[0021]在所述衬底上形成保护层，所述保护层覆盖所述衬底表面；
[0022]在所述保护层上形成图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层暴露出所述第一隔离结构；
[0023]以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对所述第一隔离结构底部的所述衬底执行第一离子注入工艺，以在所述衬底中形成所述第一掺杂区；
[0024]对所述第一掺杂区执行第二离子注入工艺，以在所述第一掺杂区中形成所述第二掺杂区；以及，
[0025]去除所述图形化的光刻胶层。
[0026]可选的，在所述的图像传感器的制造方法中，所述第一离子注入工艺采用的掺杂离子为砷离子，能量为120KeV～170KeV，剂量为4E12/cm2～6E12/cm2；所述第二离子注入工艺采用的掺杂离子为硼离子，能量为10KeV～20KeV，剂量为1E13/cm2～4E13/cm2。
[0027]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种图像传感器，包括：
[0028]衬底，具有多个像素单元区以及位于相邻的两个所述像素单元区之间的隔离区；
[0029]位于每个所述像素单元区的所述衬底中的第一隔离结构，所述第一隔离结构贯穿所述像素单元区的部分厚度的所述衬底。
[0030]位于每个所述像素单元区的所述衬底上的栅极结构，所述栅极结构至少覆盖部分所述第一隔离结构；
[0031]位于每个所述像素单元区的所述衬底中的掺杂区，所述掺杂区位于所述第一隔离结构的底部并对准所述第一隔离结构。
[0032]可选的，在所述的图像传感器中，所述图像传感器还包括位于所述隔离区的所述
衬底中形成第二隔离结构，所述第二隔离结构贯穿所述隔离区的部分厚度的所述衬底。
[0033]可选的，在所述的图像传感器中，所述第一隔离结构与所述第二隔离结构相间隔。
[0034]可选的，在所述的图像传感器中，所述第一隔离结构与所述第二隔离结构相接触。
[0035]在本专利技术提供的图像传感器及其制造方法中，在每个像素单元区的衬底中形成第一掺杂区之前，先在每个所述像素单元区的衬底中形成第一隔离结构，可降低衬底表面在后续的工艺中所积累的电荷，避免后续形成的掺杂区中的离子被耗尽，从而抑制图像传感器中的暗电流。进一步的，栅极结构至少覆盖部分所述第一隔离结构，可加快导电沟道(位于栅极结构下方)的导通，图像传感器在感光积分时，可提高光生电子传输速率，由此提高像素单元区的电荷转移速率，从而降低了像素单元区中的电子转移的热扩散的影响。
附图说明
[0036]图1是本专利技术提供的图像传感器的制造方法的流程示意图；
[0037]图2至图10是本专利技术实施例一的图像传感器的制造方法中形成的结构剖面示意图；
[0038]图11至图17是本专利技术实施例二的图像传感器的制造方法中形成的结构剖面示意图；
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底具有多个像素单元区以及位于相邻的两个所述像素单元区之间的隔离区；在每个所述像素单元区的所述衬底中形成第一隔离结构，所述第一隔离结构贯穿所述像素单元区的部分厚度的所述衬底；在每个所述像素单元区的所述衬底上形成栅极结构，所述栅极结构至少覆盖部分所述第一隔离结构；在每个所述像素单元区的所述衬底中形成掺杂区，所述掺杂区位于所述第一隔离结构的底部并对准所述第一隔离结构。2.如权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，在所述像素单元区的所述衬底中形成所述第一隔离结构时，还在所述隔离区的所述衬底中形成第二隔离结构，所述第二隔离结构贯穿所述隔离区的部分厚度的所述衬底。3.如权利要求2所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构的形成方法包括：在所述衬底上形成掩膜层，所述掩膜层覆盖所述衬底；依次刻蚀所述像素单元区的所述掩膜层及所述像素单元区的所述衬底，以形成第一沟槽，所述第一沟槽贯穿所述像素单元区的所述掩膜层并延伸至所述像素单元区的所述衬底中；依次刻蚀所述隔离区的所述掩膜层及所述隔离区的所述衬底，以形成第二沟槽，所述第二沟槽贯穿所述隔离区的所述掩膜层并延伸至所述隔离区的所述衬底中，且所述第二沟槽的深度大于所述第一沟槽的深度；形成隔离层，所述隔离层填充所述第一沟槽以形成第一隔离结构，并且所述隔离层还填充所述第二沟槽以形成第二隔离结构；去除所述掩膜层，暴露出所述衬底。4.如权利要求1～3中任一项所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述第一隔离结构与所述第二隔离结构相间隔。5.如权利要求1～3中任一项所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述第一隔离结构与所述第二隔离结构相接触。6.如权利要求3所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述隔离层的材质包括氧化硅。7.如权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述掺杂区包括第一掺杂区和第二掺杂区，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：田志，邵华，陈昊瑜，
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：