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图像传感器制造方法技术

技术编号:44780445 阅读:14 留言:0更新日期:2025-03-28 19:38
本发明专利技术公开了一种图像传感器制造方法,在像素单元的PD区域的栅氧化层形成前增加额外的补充氧化层,增加一层第一光阻并使用光刻定义非像素单元PD区域,刻蚀去除PD区之外的补充氧化层,保留PD区域的补充氧化层,在多晶硅生成前在PD区域能形成较厚的氧化层,后续DG‑ET以及多晶硅刻蚀时PD区表面可以进行无掩膜刻蚀并能避免刻蚀时造成表面损伤,减少离子干扰,最终能降低像素暗电流,提升像素性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造技术,特别涉及一种图像传感器制造方法


技术介绍

1、常见的fab(fabrication,芯片制造厂)量产的小像素图像传感器的如图1所示,多晶硅刻蚀(poly etch)时逻辑电路(logical)区域与像素(pixel)区域一起刻蚀,但是大像素pd(photo-diode,光电转换)区域(area)为了改善残影(lag)性能,后续n型注入较浅,fwc(满阱容量)主要靠pd(photo-diode,光电转换)区域浅层n型注入,要求pd(photo-diode,光电转换)区表面的刻蚀损伤尽可能小。

2、现有技术中,形成cmos图像传感器的方法为:提供器件晶圆,分为逻辑区和像素区,逻辑区和像素区之间通过浅沟槽隔离结构隔开,逻辑区包括光电转换区和像素晶体管区,光电转换区和像素晶体管区相邻。接着,分别在逻辑区和像素区上形成栅极,像素区的栅极位于像素晶体管区上。接着,在逻辑区和像素区的栅极的两侧均形成第一侧墙,像素区的第一侧墙位于像素晶体管区,在第一侧墙上形成介质层,介质层恰好覆盖第一侧墙,在介质层上形成第二侧墙,第二侧墙恰好覆盖介质层。但是形成第二侧墙的方法是首先形成氮化硅层覆盖介质层和第一栅极的上表面以及第一栅极和第二栅极之间的器件晶圆的表面,然后刻蚀部分氮化硅层,以形成恰好覆盖介质层的第二侧墙,第二侧墙不会覆盖光电转换区的器件晶圆的表面。

3、现有的形成cmos图像传感器的方法,cmos图像传感器在制造过程中,在刻蚀氮化硅层时,是整个器件晶圆均进行刻蚀,会导致pd(photo-diode,光电转换)区域的器件晶圆的表面受到损伤。大像素的cmos(pixel size>5um)图像传感器,由于pd(photo-diode,光电转换)区域的n型注入比较浅,在多晶硅刻蚀(poly etch)过程中,刻蚀区域面积相对更大,表面刻蚀损伤影响更严重,多晶硅刻蚀(poly etch)时pd(photo-diode,光电转换)区域的器件晶圆表面所受到的离子(plasma)干扰程度较高,进而产生暗电流,无光照下传感器内也会有非光照引起的暗电流产生,影响像素区性能,对于大像素的安防类产品,低照度环境下,由于光电流较小,暗电流对成像质量的影响是致命的。

4、更为重要的是,当前的cmos制程中,多晶硅(poly)生成前pd区域形成的氧化层(oxide)很浅,dg(dual gate,双栅)工艺制程仅能带来左右的表层氧化层(oxide),多晶硅刻蚀(poly etch)时阻挡不足。


技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种图像传感器制造方法,后续dg-et(双栅刻蚀)以及多晶硅刻蚀时pd区表面可以进行无掩膜刻蚀(blanket etch)并能避免刻蚀时造成表面损伤(damage),减少离子(plasma)干扰,最终能降低像素暗电流(dark current),提升像素性能。

2、为解决上述技术问题,本专利技术提供的图像传感器制造方法,其包括以下步骤:

3、s1.衬底100上形成浅沟槽隔离101,浅沟槽隔离将衬底隔离为像素区102和逻辑区103;

4、s2.进行阱工艺,在像素区形成光电转换区的阱111和像素晶体管区的阱112,在逻辑区103形成逻辑晶体管区的阱113;

5、s3.在晶圆表面生长补充氧化层114;

6、s4.在晶圆表面覆盖第一光阻115;

7、s5.光刻,去除光电转换区之外的晶圆表面的第一光阻115,保留光电转换区的晶圆表面的第一光阻115;

8、s6.刻蚀去除光电转换区之外的晶圆的表面的补充氧化层114,然后去除第一光阻115;

9、s7.在晶圆表面形成第一栅氧化层116;

10、s8.在晶圆表面覆盖第二光阻117;

11、s9.光刻,去除逻辑区103的晶圆表面的第二光阻117,保留像素区102的晶圆表面的第二光阻117;

12、s10.刻蚀,去除逻辑区103的晶圆表面的第一栅氧化层116,保留像素区102的晶圆表面的第一栅氧化层116,然后去除第二光阻117;

13、s11.在晶圆表面形成第二栅氧化层118;

14、s12.第二栅氧化层118上表面淀积多晶硅119;

15、s13.进行后续工艺。

16、较佳的,步骤s3中,所述补充氧化层114为使用炉管工艺在晶圆表面生长的高温氧化膜。

17、较佳的,所述高温氧化膜由sih4与h2o在750℃~850℃下反应得到。

18、较佳的,所述补充氧化层114的厚度为

19、较佳的,第一栅氧化层116厚度为

20、较佳的,所述后续工艺包括:

21、s131.形成多晶硅硬掩膜层120;

22、s132.光刻刻蚀,去除逻辑晶体管区的阱113中部、光电转换区及浅沟槽隔离的晶圆表面的多晶硅119及多晶硅硬掩膜层120,保留逻辑晶体管区的阱113左部及右部和像素晶体管区的阱112的晶圆表面的多晶硅119及多晶硅硬掩膜层120。

23、较佳的,所述多晶硅硬掩膜层120从下到上依次为sin-sio2-sin。

24、较佳的,所述图像传感器的像素单元尺寸大于5um。

25、本专利技术的图像传感器制造方法,在像素单元的pd区域的栅氧化层形成前增加额外的补充氧化层114,增加一层第一光阻(cox1光阻)并使用光刻定义非像素单元pd区域,刻蚀去除pd区之外的晶圆(wafer)的表面的补充氧化层114,保留pd区域的补充氧化层114,在多晶硅(poly)生成前在pd区域能形成较厚的氧化层(oxide),后续dg-et(双栅刻蚀)以及多晶硅刻蚀(poly etch)时pd区表面可以进行无掩膜刻蚀(blanket etch)并能避免刻蚀时造成表面损伤(damage),减少离子(plasma)干扰,最终能降低像素暗电流(dark current),提升像素性能。该图像传感器制造方法,采用现有设备即可完成,是对现有成熟工艺的优化,简单易行,对暗电流改善明显,副作用(side effect)小。

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【技术保护点】

1.一种图像传感器制造方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1的图像传感器制造方法,其特征在于,

3.根据权利要求2的图像传感器制造方法,其特征在于,

4.根据权利要求1的图像传感器制造方法,其特征在于,

5.根据权利要求4的图像传感器制造方法,其特征在于,

6.根据权利要求1的图像传感器制造方法,其特征在于,

7.根据权利要求6的图像传感器制造方法,其特征在于,

8.根据权利要求6的图像传感器制造方法,其特征在于,

【技术特征摘要】

1.一种图像传感器制造方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1的图像传感器制造方法,其特征在于,

3.根据权利要求2的图像传感器制造方法,其特征在于,

4.根据权利要求1的图像传感器制造方法,其特征在于,

【专利技术属性】
技术研发人员:方兴秋沉沉钱俊孙昌魏峥颖
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:

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