图像传感器的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种图像传感器的制造方法，应用于半导体技术领域。具体的，通过在形成栅极堆叠结构的栅氧化物层之前增加一道热氧化工艺，以在半导体衬底上形成一无差别覆盖的第一氧化层，然后，再通过增加一道光刻工艺，在光电二极管区对应的所述第一氧化层的表面上形成图案化的光刻胶层，并通过刻蚀工艺去除去除非光电二极管区的第一氧化层，从而达到增加光电二极管区对应的半导体衬底表面上沉积的氧化层厚度的目的，避免了后续的刻蚀工艺中对光电二极管区对应的半导体衬底的表面的损伤，从而避免了表面损伤造成的暗电流，同时又保证了像素器件区和逻辑器件区的功能正常，提升了图像传感器的性能。像传感器的性能。像传感器的性能。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
CMOS图像传感器，特别涉及一种图像传感器制造方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能、物联网以及工业4.0等新兴领域的蓬勃发展，市场对CMOS图像传感器(CMOS Image Senser)的需求与日俱增，对于其性能要求也越来越高，而图像传感性能的一个重要指标就是暗电流水平。暗电流指的是光电二极管(Photo Diode)在完全无光的条件下，仍然能产生电荷，并形成电流信号被读出，在图像成像中体现为“白”像素，降低画面质量。
[0003]对于某些特殊应用场景，如监控等应用暗电流的指标显得格外重要，暗电流的主要来源有等离子体造成的表面损伤、硅体应力、离子注入损伤、晶格缺陷等，对于诸如监控、工业监测、无人机拍摄等对画面质量要求较高的应用领域，设计中会采用大像元结构，即光电二极管区面积特别大以获得足够进光量，这类产品的像元尺寸通常在5微米以上，更有甚者会做到十几微米，为了防止“拖尾效应”，光电二极管区(PD区)的离子注入一般不会太深，在这样一种既具有超大表面积，离子注入又浅的情况下，表面损伤所引起的暗电流格外明显。
[0004]现有的图像传感器制造工艺中，参阅图1～3，图1～3是现有的图像传感器的制造方法中的器件示意图，现有的图像传感的制造方法包括如下步骤：提供一衬底11，在所述衬底上形成栅氧化层12；在所述栅氧化层12上沉积多晶硅13；通过刻蚀工艺形成栅极结构14。其中，形成栅极结构后，所述光电二极管区的栅氧化层12的厚度仅有约50埃，栅氧化层12的厚度太薄，后续刻蚀工艺易对光电二极管区的的表面产生损伤，从而引起暗电流，对于像元尺寸大于5微米的产品，光电二极管区表面损伤引起的暗电流更加明显。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种图像传感器的制造方法，以防止图像传感器在制造工艺中造成光电二极管区的表面损伤，从而有效降低暗电流，进一步使得产品图像性能得到提高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种图像传感器的制造方法，包括：
[0007]提供一半导体衬底，所述半导体衬底中形成有浅沟槽隔离结构以及通过所述浅沟槽隔离结构定义出的逻辑器件区和像素器件区，所述像素器件区中包括光电二极管区和转移晶体管区；
[0008]在所述半导体衬底的表面上依次形成第一氧化层和图案化的光刻胶层，所述第一氧化层覆盖在所述半导体衬底的表面上，所述图案化的光刻胶层覆盖在所述光电二极管区对应的所述第一氧化层的至少部分表面上；
[0009]以所述图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述第一氧化层，直至暴露出所述转移晶
体管区、所述逻辑器件区以及部分所述光电二极管区对应的所述半导体衬底的表面；
[0010]去除所述图案化的光刻胶层；
[0011]在所述半导体的表面上依次形成栅氧化层和栅极层，所述栅氧化层覆盖在所述转移晶体管区和所述逻辑器件区对应的所述半导体衬底表面上，并延伸覆盖在所述光电二极管区对应的所述第一氧化层下方的所述半导体衬底的表面上，以增厚所述光电二极管区对应的所述半导体衬底的表面上覆盖的氧化层的厚度；
[0012]刻蚀所述栅极层和所述栅氧化层，以在所述转移晶体管区和所述逻辑器件区中分别形成栅极堆叠结构。
[0013]进一步的，在所述半导体衬底的表面上形成第一氧化层的步骤可以包括：
[0014]对所述半导体衬底进行预清洗，得到洁净的半导体衬底表面；
[0015]将所述半导体衬底置于炉芯管中，加热至780摄氏度以上，并通入氧气和水蒸气，持续115～125分钟。
[0016]进一步的，所述第一氧化层和所述栅氧化层的材料可以相同。
[0017]进一步的，所述第一氧化层可以为二氧化硅，所述第一氧化层的厚度可以为
[0018]进一步的，以所述图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述第一氧化层的工艺可以为湿法刻蚀工艺。
[0019]进一步的，所述图案化的光刻胶层沿靠近所述转移晶体管区一侧的边界与所述转移晶体管区的水平距离可以为0.03微米～0.1微米。
[0020]进一步的，形成所述图案化的光刻胶层的步骤可以包括：
[0021]在所述第一氧化层的表面上形成光刻胶层；
[0022]利用预设的光罩，对所述光刻胶层进行曝光显影工艺，以形成覆盖在所述光电二极管区对应的所述第一氧化层的至少部分表面上的图案化的光刻胶层。
[0023]进一步的，所述栅氧化层的厚度可以为
[0024]进一步的，在所述半导体的表面上形成所述栅氧化层之后，覆盖在所述光电二极管区对应的所述半导体衬底的表面上的氧化层的厚度可以为管区对应的所述半导体衬底的表面上的氧化层的厚度可以为
[0025]进一步的，去除所述图案化的光刻胶层的工艺可以为湿法刻蚀工艺或者可以为干法刻蚀工艺。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[0027]本专利技术提供的图像传感器的制造方法，通过在形成栅极堆叠结构的栅氧化物层之前增加一道热氧化工艺，以在半导体衬底上形成一无差别覆盖的第一氧化层，然后，再通过增加一道光刻工艺，在光电二极管区对应的所述第一氧化层的表面上形成图案化的光刻胶层，并通过刻蚀工艺去除去除非光电二极管区的第一氧化层，从而达到增加光电二极管区对应的半导体衬底表面上沉积的氧化层厚度的目的，避免了后续的刻蚀工艺中对光电二极管区对应的半导体衬底的表面的损伤，从而避免了表面损伤造成的暗电流，同时又保证了像素器件区和逻辑器件区的功能正常，提升了图像传感器的性能。
附图说明
[0028]图1～3是现有的图像传感器的制造方法中的器件示意图；
[0029]图4是本专利技术一实施例提供的图像传感器的制造方法的流程图；
[0030]图5a～图5e是本专利技术一实施例提供的图像传感器的制造方法在其制备过程中的结构示意图。
具体实施方式
[0031]承如
技术介绍
所述，木器，对于某些特殊应用场景，如监控等应用暗电流的指标显得格外重要，暗电流的主要来源有等离子体造成的表面损伤、硅体应力、离子注入损伤、晶格缺陷等，对于诸如监控、工业监测、无人机拍摄等对画面质量要求较高的应用领域，设计中会采用大像元结构，即光电二极管区面积特别大以获得足够进光量，这类产品的像元尺寸通常在5微米以上，更有甚者会做到十几微米，为了防止“拖尾效应”，光电二极管区(PD区)的离子注入一般不会太深，在这样一种既具有超大表面积，离子注入又浅的情况下，表面损伤所引起的暗电流格外明显。
[0032]而现有的图像传感器制造工艺中，参阅图1～3，图1～3是现有的图像传感器的制造方法中的器件示意图，现有的图像传感的制造方法包括如下步骤：提供一衬底11，在所述衬底上形成栅氧化层12；在所述栅氧化层12上沉积多晶硅13；通过刻蚀工艺形成栅极结构14。其中，形成栅极结构后，所述光电二极管区的栅氧化层12的厚度仅有约50埃，栅氧化层12的厚度太薄，后续刻蚀工艺易对光电二极管区的的表本文档来自技高网...

【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：提供一半导体衬底，所述半导体衬底中形成有浅沟槽隔离结构以及通过所述浅沟槽隔离结构定义出的逻辑器件区和像素器件区，所述像素器件区中包括光电二极管区和转移晶体管区；在所述半导体衬底的表面上依次形成第一氧化层和图案化的光刻胶层，所述第一氧化层覆盖在所述半导体衬底的表面上，所述图案化的光刻胶层覆盖在所述光电二极管区对应的所述第一氧化层的至少部分表面上；以所述图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述第一氧化层，直至暴露出所述转移晶体管区、所述逻辑器件区以及部分所述光电二极管区对应的所述半导体衬底的表面；去除所述图案化的光刻胶层；在所述半导体的表面上依次形成栅氧化层和栅极层，所述栅氧化层覆盖在所述转移晶体管区和所述逻辑器件区对应的所述半导体衬底表面上，并延伸覆盖在所述光电二极管区对应的所述第一氧化层下方的所述半导体衬底的表面上，以增厚所述光电二极管区对应的所述半导体衬底的表面上覆盖的氧化层的厚度；刻蚀所述栅极层和所述栅氧化层，以在所述转移晶体管区和所述逻辑器件区中分别形成栅极堆叠结构。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，在所述半导体衬底的表面上形成第一氧化层的步骤包括：对所述半导体衬底进行预清洗，得到洁净的半导体衬底表面；将所述半导体衬底置于炉芯管中，加热至780摄氏度以上，并通入氧气和水蒸气，...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹曜宇，张磊，王奇伟，
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：