[發明專利]互補式金屬半導體影像傳感器的結構及其制造方法

有效

• 申請號: 02140315.5
• 申請日: 2002-06-25
• 公開（公告）號: CN1399346A
• 公開（公告）日: 2003-02-26
• 發明（設計）人: 陳重堯;林震寶;劉鳳銘
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/14
• 分類號: H01L27/14;H01L31/00;H01L21/82
• 代理公司: 北京集佳專利商標事務所
• 代理人: 王學強

技術領域

本發明是有關于一種光二極管影像感測元件(Photodiode?imagesensor?device)的結構及其制造方法，且特別是有關于一種互補式金氧半導體影像傳感器(CMOS?Image?Sensor，CIS)的結構及其制造方法。

背景技術

光二極管影像傳感器是目前常見的一種影像感測元件。典型的光二極管影像傳感器，至少包括一個重置晶體管(Reset?transistor)以及一個二極管所形成的光感測區。以N型摻雜區、P型基體所形成的二極管作為感光區域為例，光二極管影像傳感器在操作時在重置晶體管的柵極施加一電壓，使重置晶體管開啟后，對N/P二極管接面電容充電。當充電到一高電位之后，關掉重置晶體管，使N/P二極管產生逆偏而形成空乏區。當光照射在此N/P二極管感光區時，產生的電子電洞對會被空乏區的電場分開，使電子往N型摻雜區移動，而使N型摻雜區的電位降低，至于電洞則會往P型基體流走。

電荷耦合元件(Charge?Coupled?Device，CCD)具有高動態范圍、低的暗電流(Dark?current)，并且其技術發展成熟，因此為現今最常使用的影像傳感器。然而，電荷耦合元件也具有工藝特殊而導致價格昂貴、驅動電路須以高電壓操作使得功率消耗(Power?dissipation)很高，并且無法隨機存取(Random?access)等問題點存在。

而互補式金氧半導體影像傳感器具有高量子效率(Quantumefficiency)、低讀出噪聲(Read?noise)、高動態范圍(Dynamic?range)及隨機存取的特性，并且百分之百與互補式金氧半導體工藝兼容，因此能夠很容易的在同一芯片上與其它控制電路、模擬數字電路(A/Dconverter)、和數字信號處理電路整合在一起，達成所謂的System?Ona?Chip(SOC)的目標。因此互補式金氧半導體影像傳感器工藝技術的演進將能夠大幅降低影像傳感器的成本、像素尺寸、以及消耗功率。也因此近年來在低價位領域的應用上，互補式金氧半導體影像傳感器已成為電荷耦合元件的代替品。

公知互補式金氧半導體影像傳感器的制造方法略述如下：

請參照圖1A，首先，在基底100中形成場氧化層102，再于基底100上形成重置晶體管120的柵極氧化層104以及多晶硅柵極106。接著，以場氧化層102以及多晶硅柵極106作為植入罩幕，利用離子植入與熱驅入工藝，在基底100中形成源/漏極區108及光二極管感測區110的摻雜區112。然后，于多晶硅柵極106以與柵極氧化層104的側壁形成間隙壁114。其后，在光二極管感測區110上形成一層自對準絕緣層(Self?Align?Block，SAB)116，以形成光二極管互補式金氧半影像感測元件。

然而，此種以公知制造方法所得到的互補式金氧半導體影像傳感器存在著下述的問題：

在上述形成光二極管互補式金氧半影像感測元件后，尚須進行形成內層介電層、金屬導線等后段工藝(Backend?process)，以作為元件的控制之用，其中例如是接觸窗/介層窗開口的定義、金屬導線的定義等，無可避免的會使用到等離子體蝕刻法。此等離子體蝕刻法具有相當大的能量而會造成相當大的壓降(Voltage?drop)，對于光二極管感測區的表面會造成破壞，特別是此等離子體造成的破壞在場氧化層周圍的鳥嘴區更形嚴重，因而使得光二極管感測區更容易產生漏電流的現象。上述漏電流的問題將會使得互補式金氧半導體影像傳感器產生相當大的暗電流，導致讀出噪聲的增加。

發明目的

本發明的目的是提出一種互補式金氧半導體影像傳感器的結構及其制造方法，能夠在進行后段工藝之前，在互補式金氧半導體影像傳感器上形成保護層，以防止等離子體的破壞。

本發明的的另一目的是提出一種互補式金氧半導體影像傳感器的結構及其制造方法，能夠使互補式金氧半導體影像傳感器中暗電流的問題減至最低。

本發明提出一種互補式金氧半導體影像傳感器的結構，包括光二極管感測區、晶體管元件區、晶體管、自對準絕緣層以及保護層。其中，光二極管感測區與晶體管元件區設置于基底之中，且晶體管設置于晶體管元件區之上。自對準絕緣層設置于光二極管感測區之上，而保護層設置整個基底之上并覆蓋自對準絕緣層。