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，包括：提供衬底，衬底具有相对的第一表面和第二表面；衬底包括像素区域和逻辑区域，逻辑区域中包含比较器区域；在比较器区域靠近第一表面的衬底中形成比较器电路；比较器电路包括NMOS管和PMOS管，NMOS管和PMOS管各自都包括依次位于衬底上的栅氧化层和栅极；在比较器电路下方的衬底中形成深沟槽，并在深沟槽中填充高K介质层形成虚拟深沟槽隔离。通过在比较器电路下方的衬底中形成虚拟深沟槽隔离从而引入H离子，H离子和Si/SiO2悬挂键结合形成Si

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其制造方法


[0001]本专利技术属于集成电路制造
，具体涉及一种图像传感器及其制造方法。

技术介绍

[0002]CMOS图像传感技术是一种基于CMOS工艺的技术，在近十年来得到了快速的发展。CMOS图像传感器通过集成的模拟和数字电路对图像进行采集、传输、处理以及输出。这种技术相比较于其他类型的图像传感技术，具有集成度高、功耗低、成本低、功能强大等优点，是一种有着广阔前景的技术。
[0003]在图像传感器读出电路中，图像传感器产生的像素信号作为比较器的像素输入信号，斜坡发生器产生的斜坡信号作为比较器的斜坡输入信号，比较器对像素输入信号和斜坡输入信号进行比较后输出信号。实际应用中，比较器电路由于噪声影响，容易造成对像素信号误判，具体表现在像素图像会呈现列状的点线，影响了图像传感器的性能。

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，降低比较器的电流噪声，从而降低像素图像上的点线噪声，提高图像传感器的性能。
[0005]本专利技术提供一种图像传感器的制造方法，包括：
[0006]提供衬底，所述衬底沿其厚度方向具有相对的第一表面和第二表面；所述衬底包括像素区域和逻辑区域，所述逻辑区域中包含比较器区域；
[0007]在所述比较器区域靠近所述第一表面的衬底中形成比较器电路；所述比较器电路包括NMOS管和PMOS管，所述NMOS管和所述PMOS管各自都包括依次位于所述衬底上的栅氧化层和栅极；
[0008]在所述比较器电路靠近所述第二表面的一侧与所述第二表面之间的衬底中形成深沟槽，并在所述深沟槽中填充高K介质层形成虚拟深沟槽隔离。
[0009]进一步的，所述虚拟深沟槽隔离包括交叉的第一方向平行间隔条形和第二方向平行间隔条形，或者为一组平行间隔阵列分布的条形。
[0010]进一步的，所述虚拟深沟槽隔离的条宽为0.1μm～0.2μm，深度为0.4μm～2μm。
[0011]进一步的，所述高K介质层的材质包括：Al2O3、HfO2、Ta2O5、ZrO2和TiO2中的至少一种。
[0012]进一步的，所述高K介质层的K值大于7。
[0013]进一步的，所述高K介质层采用原子层淀积工艺形成，具体包括：
[0014]在原子层淀积反应腔中，通入含氢的有机气体和氧气发生氧化反应，生成所述高K介质层,所述氧化反应过程中产生H离子和/或H原子。
[0015]进一步的，制造方法还包括：
[0016]对所述像素区域进行N型离子注入形成光电转换部；
[0017]在所述像素区域的衬底上方依次形成栅氧化层和栅极；
[0018]在所述像素区域形成深沟槽隔离，所述深沟槽隔离从所述第二表面向所述衬底中延伸，所述深沟槽隔离至少部分环绕所述光电转换部；
[0019]所述深沟槽隔离与所述虚拟深沟槽隔离在同一工艺步骤中形成。
[0020]进一步的，制造方法还包括：
[0021]对所述像素区域的栅极远离所述光电转换部的一侧的衬底中注入N型离子形成浮动扩散部；
[0022]对所述光电转换部靠近所述衬底的第一表面的区域注入P型离子形成钉扎层；
[0023]所述像素区域的栅极、所述光电转换部和所述浮动扩散部构成传输晶体管TX。
[0024]本专利技术还提供一种图像传感器，
[0025]所述图像传感器采用上述方法形成，包括：
[0026]衬底，所述衬底沿其厚度方向具有相对的第一表面和第二表面；所述衬底包括像素区域和逻辑区域，所述逻辑区域中包含比较器区域；
[0027]比较器电路，所述比较器电路位于所述比较器区域靠近所述第一表面的衬底中；所述比较器电路包括NMOS管和PMOS管，所述NMOS管和PMOS管各自都包括依次位于所述衬底上的栅氧化层和栅极；
[0028]虚拟深沟槽隔离，所述虚拟深沟槽隔离包括位于所述比较器电路靠近所述第二表面的一侧与所述第二表面之间的衬底中的深沟槽，以及填充在所述深沟槽中的高K介质层。
[0029]进一步的，所述图像传感器还包括：
[0030]光电转换部,所述光电转换部设置在所述像素区域的衬底中；
[0031]深沟槽隔离，所述深沟槽隔离从所述像素区域的所述第二表面向所述衬底中延伸，所述深沟槽隔离至少部分环绕所述光电转换部。
[0032]其中，所述深沟槽隔离包括至少部分环绕所述光电转换部的深沟槽，所述深沟槽中填充有所述高K介质层或者氧化层。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0034]本专利技术提供一种图像传感器及其制造方法，包括：提供衬底，所述衬底沿其厚度方向具有相对的第一表面和第二表面；所述衬底包括像素区域和逻辑区域，所述逻辑区域中包含比较器区域；在所述比较器区域靠近所述第一表面的衬底中形成比较器电路；所述比较器电路包括NMOS管和PMOS管，所述NMOS管和所述PMOS管各自都包括依次位于所述衬底上的栅氧化层和栅极；在所述比较器电路靠近所述第二表面的一侧与所述第二表面之间的衬底中(亦即在比较器电路下方的衬底中)形成深沟槽，并在所述深沟槽中填充高K介质层形成虚拟深沟槽隔离。衬底与栅氧化层的Si/SiO2接触面存在悬挂键，影响图像性能。本专利技术通过在比较器电路下方的衬底中形成虚拟深沟槽隔离，所述虚拟深沟槽隔离(含高K介质层)引入H离子，H离子和Si/SiO2悬挂键结合形成Si
‑
H键，降低比较器电路中的衬底与栅氧化层的界面缺陷密度和比较器电路的电流噪声，具体表现为降低像素图像上的点线噪声，从而提高图像传感器的性能。
附图说明
[0035]图1为本专利技术实施例的图像传感器的制造方法流程示意图。
[0036]图2是包含本专利技术实施例的图像传感器的成像系统的框图。
[0037]图3为本专利技术实施例的图像传感器的电路原理示意图。
[0038]图4为本专利技术实施例的图像传感器的单个像素的俯视放大示意图。
[0039]图5为图4沿aa
’
的剖面示意图。
[0040]图6为本专利技术实施例的图像传感器形成深沟槽后的示意图。
[0041]图7为本专利技术实施例的图像传感器形成虚拟深沟槽隔离和深沟槽隔离后的示意图。
[0042]图8为本专利技术实施例的图像传感器比较器区域形成虚拟深沟槽隔离后的俯视图。
[0043]图9为本专利技术实施例的图像传感器去除载片晶圆后的示意图。
[0044]图10为图9的局部示意图。
[0045]图11为虚拟深沟槽隔离引入H离子形成Si
‑
H键示意图。
[0046]其中，附图标记如下：
[0047]10
‑
衬底；11
‑
隔离层；12
‑
像素；13
‑
比较器电路；21
‑
栅极；22
‑
栅氧化层；23
‑
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【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：提供衬底，所述衬底沿其厚度方向具有相对的第一表面和第二表面；所述衬底包括像素区域和逻辑区域，所述逻辑区域中包含比较器区域；在所述比较器区域靠近所述第一表面的衬底中形成比较器电路；所述比较器电路包括NMOS管和PMOS管，所述NMOS管和所述PMOS管各自都包括依次位于所述衬底上的栅氧化层和栅极；在所述比较器电路靠近所述第二表面的一侧与所述第二表面之间的衬底中形成深沟槽，并在所述深沟槽中填充高K介质层形成虚拟深沟槽隔离。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，所述虚拟深沟槽隔离包括交叉的第一方向平行间隔条形和第二方向平行间隔条形，或者为一组平行间隔阵列分布的条形。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，所述虚拟深沟槽隔离的条宽为0.1μm～0.2μm，深度为0.4μm～2μm。4.如权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述高K介质层的材质包括：Al2O3、HfO2、Ta2O5、ZrO2和TiO2中的至少一种。5.如权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述高K介质层的K值大于7。6.如权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述高K介质层采用原子层淀积工艺形成，具体包括：在原子层淀积反应腔中，通入含氢的有机气体和氧气发生氧化反应，生成所述高K介质层,所述氧化反应过程中产生H离子和/或H原子。7.如权利要求1至6任意一项所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，还包括：对所述像素区域进行N型离子注入形成光电转换部；在所述像素区域的衬底上方依次形成栅氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：慎邦威，肖海波，李全宝，戴辛志，
申请(专利权)人：豪威集成电路成都有限公司，
类型：发明
国别省市：