[發(fā)明專利]圖像感測元件及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610077349.0
• 申請日: 2006-04-29
• 公開（公告）號: CN101064279A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發(fā)明（設計）人: 施俊吉
• 申請（專利權）人: 聯(lián)華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/822
• 分類號: H01L21/822;H01L27/146
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波;侯宇

技術領域

本發(fā)明涉及一種圖像感測元件及其制作方法，尤其涉及一種使用鉗制型光電二極管(Pinned?photodiode，PPD)的互補式金屬氧化物半導體晶體管圖像傳感器及其制作方法。

背景技術

互補式金屬氧化物半導體(complementary?metal-oxide?semiconductor，CMOS)圖像傳感器(image?sensor)是采用傳統(tǒng)的CMOS電路工藝制作，具有制作成本較低以及元件尺寸較小的優(yōu)點；此外，CMOS圖像傳感器還具有高量子效率(quantum?efficiency)以及低噪聲(read-out?noise)等優(yōu)勢，因此，CMOS圖像傳感器已臻普遍的固態(tài)圖像感測元件而取代電荷耦合裝置(charge-coupled?device，CCD)。

CMOS圖像感測元件是藉由一光電二極管所產生的光電流來處理信號數(shù)據(jù)，例如光電二極管于受光狀態(tài)所產生的光電流(light?current)代表信號(signal)，而光感測區(qū)于不受光狀態(tài)所產生的暗電流(dark?current)則代表噪聲(noise)。由于暗電流的存在會降低CMOS圖像感測元件對明暗的區(qū)分能力，因此如何避免暗電流的產生進而影響CMOS圖像感測元件的性能與表現(xiàn)，乃業(yè)者致力解決的一課題。

一般而言，暗電流是與CMOS圖像感測元件工藝中因蝕刻所引起的表面缺陷、等離子體缺陷、晶片不純物等有關。例如，CMOS圖像感測元件的光電二極管制作完成后，其表面容易因后續(xù)制作其他元件所需的等離子體蝕刻(plasma?etching)造成缺陷(defect)，而產生暗電流。因此，現(xiàn)有技術已提供多種方法用以降低光感測區(qū)暗電流的產生。請參閱圖1，圖1是一現(xiàn)有的CMOS圖像感測元件的示意圖。如圖1所示，圖像感測元件100包括一光電二極管，其是由一P型井102與一N型重摻雜區(qū)104所形成，且該光電二極管是藉由一N型輕摻雜區(qū)106與一柵極108相連接；此外，N型輕摻雜區(qū)106、柵極108與另一N型輕摻雜區(qū)110構成一場效應晶體管(filedeffect?transistor)。現(xiàn)有技術是提供一場氧化層(Field?oxide，F(xiàn)OX)112，例如一局部硅氧化絕緣層(Local?oxidation?of?silicon?isolation?layer)，作為一介電隔絕物質，用以隔絕光電二極管與其他元件相接觸而發(fā)生短路；并覆蓋部分光電二極管，以期保護該光電二極管的表面不于其他工藝中受到破壞。

請參閱圖2，圖2是美國專利第6,462,365號所揭示的CMOS圖像感測元件的示意圖。其揭示一CMOS圖像感測元件200，其光電二極管202的大部分表面是被一場氧化層，如一局部硅氧化絕緣層204所覆蓋；而其未被局部硅氧化絕緣層204覆蓋的剩余部分則為一柵極206所覆蓋。因為光電二極管202的表面是全部被覆蓋，其表面受損的機率可大幅降低，故因工藝中造成的表面缺陷所導致的暗電流可明顯減少。除此之外，美國專利第6,462,365號專利亦揭示此局部硅氧化絕緣層204可由一淺溝隔離(shallowtrench?isolation，STI)取代。

但是，由于LOCOS工藝中產生的局部硅氧化絕緣層所占據(jù)芯片的面積較大，作為隔絕光電二極管與其他元件之用時，容易占據(jù)了芯片可用的空間，而降低對CMOS圖像感測元件集成度的要求，更導致成本增加的問題；而采用STI作為隔絕與保護光電二極管之用時，又涉及光電二極管硅基底的溝渠蝕刻深度、氧化層的填充，以及化學機械拋光(CMP)的平坦化工藝等復雜工藝，其工藝整合的困難度比起LOCOS工藝增加許多，而且在蝕刻淺溝時亦可能會對光電二極管所在的硅基底所造成損壞。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明于此提供一圖像感測元件及其制作方法，以提供可有效保護光電二極管表面并降低暗電流產生的圖像感測元件。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種圖像感測元件的制作方法，首先提供基底，于該基底內形成多個淺溝隔離，用以隔離并定義出多個有源區(qū)域(active?areas)，且各該有源區(qū)域內分別包括有光感測區(qū)(photo?sensing?region)，隨后進行局部硅氧化(Local?oxidation?of?silicon，LOCOS)工藝，以于該些光感測區(qū)內的基底表面分別形成局部硅氧化絕緣層。接下來，于該些有源區(qū)域內分別形成晶體管的柵極，且該柵極覆蓋部分該局部硅氧化絕緣層，最后于該基底中形成多個摻雜區(qū)。