图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种图像传感器及其制造方法。该图像传感器包括：设置在半导体衬底上的读出电路；设置有金属线的层间介电膜，该层间介电膜设置在半导体衬底上；设置在层间介电膜上的下部电极，该下部电极被连接到金属线；设置在下部电极上的第一类型导电层图样；设置在半导体衬底上的整个表面上方的本征层，以使该本征层覆盖第一类型导电层图样；以及设置在本征层上的第二类型导电层。根据该方法，将ｎ型非晶硅层图样化并利用Ｎ２Ｏ等离子体处理以修复图样化的ｎ型非晶硅层，从而去除在界面上的产生缺陷的材料并有利于提高工艺稳定性和产量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
通常的图像传感器是将光图像转换为电信号的半导体器件。这样的图像传感器主 要包括电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体 (complementary metaloxide silicon, CMOS)图像传感器。 CMOS图像传感器包括单元像素中的光电二极管和MOS晶体管以检测开关模式下 各个单元像素中的电信号，从而实现一幅图像。 这种CMOS图像传感器具有水平排列光电二极管部分和晶体管部分的结构，光电 二极管部分将光信号转换为电信号，晶体管部分处理电信号。即，水平CMOS图像传感器具 有在衬底上彼此临近地水平排列光电二极管和晶体管的结构。 因此，水平CMOS图像传感器需要形成光电二极管的额外的区域，这就减少了填充 系数区并限制了分辨率。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种，其基本避免了相关技术的局限 性或缺点引起的一个或多个问题。 本专利技术的一个目的是提供一种用于制造图像传感器的方法以实现晶体管电路和 光电二极管之间的垂直集成(verticalintegration)。 本专利技术的另一目的是提供一种，以去除每个像素中的噪 声并防止串扰以及从而提高图像性能。 本专利技术的另一目的是提供一种用于制造图像传感器的方法，包括图样化n型非晶硅层以及然后利用N20等离子体对其处理，以修复(cure)所图样化的n型非晶硅层，以及从而去除在界面上的产生缺陷的材料(defect-causing material)。 本专利技术的另一目的是提供一种用于制造图像传感器的方法，包括氢气退火(hydrogen annealing)以修复出现在n型非晶硅层上的氧气等离子体损伤。 为了实现这些目的和其他优点以及根据本专利技术的目的，如在本文中所体现和概括描述的，提供的图像传感器包括设置在半导体衬底上的读出电路；设置有金属线的层间介电膜，该层间介电膜设置在半导体衬底上；设置在层间介电膜上的下部电极，该下部电极被连接到金属线；设置在下部电极上的第一类型导电层图样；设置在半导体衬底上的整个表面上方的本征层，以使该本征层覆盖第一类型导电层图样；以及设置在本征层上的第二类型导电层。 根据另一方面，提供的一种用于制造图像传感器的方法，包括半导体衬底上形成读出电路；在半导体衬底上形成设置有金属线的层间介电膜；在层间介电膜上形成上部介电膜；在上部介电膜上形成连接到金属线的下部电极；在下部电极和上部介电膜上形成第一类型导电层；图样化该第一类型导电层，以在下部电极上形成第一类型导电层图样；利用等离子体处理第一类型导电层图样；在上部介电膜上形成本征层，以使本征层覆盖第一类型导电层图样；以及在本征层上形成第二类型导电层。 根据另一方面，提供的一种用于制造图像传感器的方法包括半导体衬底上形成读出电路；在半导体衬底上形成设置有金属线的层间介电膜；在层间介电膜上形成上部介电膜；在上部介电膜上形成连接到金属线的下部电极；在下部电极和上部介电膜上形成第一类型导电层；图样化第一类型导电层，以在下部电极上形成第一类型导电层图样；退火第一类型导电层图样，以氢化第一类型导电层图样；在上部介电膜上形成本征层，以使本征层覆盖第一类型导电层图样；以及在本征层上形成第二类型导电层。 应当理解的是，本专利技术的上述总体描述和以下的具体描述都是示例性的和说明性的，并且旨在提供对所要求的本专利技术的进一步解释。附图说明 附图(其被包含用来提供对本专利技术的进一步理解以及被整合到以及构成为本申请的一部分)、本专利技术的示例性实施方式以及说明书阐述了本专利技术的原理。在附图中 图1至图9是示出了根据本专利技术的一种实施方式用于制造图像传感器的工艺的截面图。具体实施例方式在下文中，将参照附图详细说明根据本专利技术的优选的实施方式的其制造方法。 在本专利技术的实施方式的描述中，应该理解，当一层被称为在另一层上/上方时，它可以直接在另一层上或通过在层之间存在的中介层间接在另一层上。 图中，层的厚度和尺寸是放大的、省略的或简化的，用于更好的理解本专利技术和清楚。此外，元件的尺寸不一定表示其实际尺寸。 图1至图9是示出了根据本专利技术的一种实施方式的用于制造图像传感器的方法的截面图。 如图1所示，在设置有读出电路20的半导体衬底10上形成包括金属线40的层间介电膜30。 被连接到光电二极管以将接收的光致电荷(photocharge)转换为电信号的读出电路20可以设置在半导体衬底10上的每个像素单元中。例如，读出电路20可以是3Tr、4Tr或5Tr。 读出电路20可以包括多个晶体管。 这些晶体管可以包括传输晶体管(transfer transistor)、复位晶体管(resettransistor)、驱动晶体管(drive transistor)以及选择晶体管(select transistor)。 此外，读出电路20可以包括浮置扩散区(floating diffusionarea)，在该浮置扩散区，杂质离子被注入到半导体衬底10和包括各个晶体管的源极/漏极区的有源区中。 可以在设置有读出电路20的半导体衬底10上形成金属前介电膜(PMD)。 在设置有读出电路20的半导体衬底10上设置层间介电膜30，层间介电膜30设置有连接至电源或信号线的金属线40。 层间介电膜30可以是多层形式。例如，层间介电膜30可以包括氮化物膜、氧化物膜或氮氧化物膜。 金属线40用来将光电二极管中生成的电荷传输到其下方的读出电路20。金属线40可以被连接到半导体衬底10下方设置的杂质区域。 金属线40穿过层间介电膜30。金属线40可以由包括金属、氧化物和硅化物的各种导电材料制成。例如，金属线40可以由铝、铜、钴或钨制成。 如图2所示，在层间介电膜30上设置上部介电膜50。 上部介电膜50包括氮化物膜、氧化物膜和氮氧化物膜中的至少一种并且可以是单层或多层形式。 例如，上部介电膜50可以是氧化硅膜。可替换地，上部介电膜50可以是包含氮化物膜/氮氧化物膜/氧化物膜的多层形式。 如图3所示，将上部介电膜50图样化以形成包括通孔的上部上部介电图样57，通过该通孔暴露金属线40。 在上部介电膜50上形成光刻胶膜并且选择性地将该光刻胶膜暴露在光线下以形成光刻胶膜图样。利用该光刻胶膜图样作为掩膜对上部介电膜进行选择性地刻蚀并然后去除以形成上部介电图样57。 然后，在上部介电图样57上沉积阻挡膜55a并且在阻挡膜55a上形成金属膜55b。 在上部介电图样57的上表面上沿通孔的内侧形成阻挡膜55a，并且阻挡膜55a接触被通孔暴露的金属线40。 阻挡膜55a可以由选自Ta、 TaN、 TaAlN、 TaSiN、 Ti、 TiN、 WN、 TiSiN禾口 TCu组成的组中的至少一种制成。 阻挡膜55a可以是双层的形式，例如Ti膜/TiN膜。阻挡膜55a可以具有50到300A之间的厚度。 金属膜55b可以包括选自由铝、钛、铜、鸨和铝合金组成的组中的至少一种。 金属膜55b设置在通孔中，并且通过阻挡膜55a电连接至金属线40。 如图4所示，利用化学机械抛光(chemical mechanical polishing, CMP)抛光金属膜55b以便暴露上部介电图样57的表面。 从而，在通孔中形成用于阻挡膜5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：读出电路，设置在半导体衬底上；设置有金属线的层间介电膜，所述层间介电膜设置在所述半导体衬底上；下部电极，设置在所述层间介电膜上，所述下部电极连接至所述金属线；第一类型导电层图样，设置在所述下部电极上；本征层，设置在所述半导体衬底上的整个表面的上方，以使所述本征层覆盖所述第一类型导电层图样；以及第二类型导电层，设置在所述本征层上。

【技术特征摘要】
KR 2008-10-1 10-2008-0096404一种图像传感器，包括读出电路，设置在半导体衬底上；设置有金属线的层间介电膜，所述层间介电膜设置在所述半导体衬底上；下部电极，设置在所述层间介电膜上，所述下部电极连接至所述金属线；第一类型导电层图样，设置在所述下部电极上；本征层，设置在所述半导体衬底上的整个表面的上方，以使所述本征层覆盖所述第一类型导电层图样；以及第二类型导电层，设置在所述本征层上。2. 根据权利要求1所述的图像传感器，还包括上部透明电极，设置在所述第二类型导电层上。3. 根据权利要求l所述的图像传感器，其中所述第一类型导电层图样由n型非晶硅制成。4. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第二类型导电层由P型非晶硅制成。5. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述本征层由非晶硅制成。6. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一类型导电层图样具有比所述第二类型导电层的厚度更小的厚度，以及所述第二类型导电层具有比所述本征层的厚度更小的厚度。7. —种用于制造图像传感器的方法，包括半导体衬底上形成读出电路；在所述半导体衬底上形成设置有金属线的层间介电膜；在所述层间介电膜上形成上部介电膜；在所述上部介电膜上形成连接至所述金属线的下部电极；在所述下部电极和所述上部介电膜上形成第一类型导电层；图样化所述第一类型导电层，以在所述下部电极上形成第一类型导电层图样；等离子体处理所述第一类型导电层图样；在所述上部介电膜上形成本征层，以使所述本征层覆盖所述第一类型导电层图样；以及在所述本征层上形成第二类型导电层。8. 根据权利要求7所述的方法，其中使用N20进行所述第一类型导电层图样的等离子体处理。9. 根据权利要求7所述的方法，还包括所述第一类型导电层图样的所述等离子体处理后，4退火所述第一类型导电层图样；以及氢化所述第一类型导电层图样。10. 根据权利要求7所述的方法，还包括使用H2， H2/He或NH3等离子体处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉春，郑伍珍，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]