[發明專利]CMOS圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的制造方法

有效

• 申請號: 200610119171.1
• 申請日: 2006-12-05
• 公開（公告）號: CN101197320A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 盧普生;楊建平
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/822
• 分類號: H01L21/822;H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及圖像傳感器，且更具體地涉及具有改善的靈敏度的CMOS圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的制造方法。

背景技術

圖像傳感器從物體接收光信號且將光信號轉化為電信號，接著電信號可以被傳輸用于進一步的處理，諸如數字化，然后在諸如存儲器、光盤或磁盤的存儲器件中存儲，或用于在顯示器上顯示、打印等。圖像傳感器通常用于諸如數字相機、攝像機、掃描儀、傳真機等裝置。

圖像傳感器通常為兩種類型，電荷藕合器件(CCD)傳感器和CMOS圖像傳感器(CIS)。CCD稱為光電耦合器件，通過光電效應收集電荷，每行像素的電荷隨時鐘信號被送到模擬位移寄存器上，然后串行轉換為電壓。CCD具有很低的讀出噪音和暗電流噪音，同時具有高光子轉換效率，所以既提高了信噪比，又提高了靈敏度，很低光度的入射光也能偵測到，其訊號不會被掩蓋。CCD還具有高動態范圍，提高系統環境的使用范圍，不因亮度差異大而造成信號反差現象。與CCD相比，CIS對光線的靈敏度、以及信噪比都相對較差，導致它在成像質量上難以與CCD抗衡，所以以前主要運用于對成像質量要求不是很高的低端市場。但是，新的CMOS技術也在不斷地改進，CIS在成像質量方面也越來越具有與CCD相抗衡的實力。CMOS最明顯的優勢是集成度高、功耗小，具有高度系統整合的條件，CMOS芯片幾乎可以將所有圖像傳感器所需的功能集成到一塊芯片上，例如垂直位移、水平位移寄存器、時序控制和模擬數字轉換等，甚至可以將圖像處理芯片、快閃記憶體等也可整合成單晶片，大大減小了系統復雜性，降低了成本。而CCD的應用則需要外圍芯片的支持，以及多電壓供應，所以，采用CIS傳感器模組與CCD相比體積更小。另外由于采用CMOS工藝，CIS還更加省電，因此在一些電池供電的便攜式產品上更具競爭力，如可拍照手機的應用。與CCD產品相比，CIS的生產成本也更為低廉，因為CMOS是標準工藝制程，可利用現有的半導體設備，不需額外的投資設備，且品質可隨著半導體技術的提升而進步；同時，全球晶圓廠的CMOS生產線較多，日后量產時也有利于成本的降低，而CCD的生產相對復雜和昂貴，需要專用生產線進行生產。

現有技術制作CMOS圖像傳感器的方法，如圖1A所示，在硅襯底10中形成外圍電路區101和圖像傳感區100，其中圖像傳感區100包括光電二極管102，用于接收光線產生光電子；晶體管103，連接光電二極管102，控制光電信號的輸出。外圍電路區101是對圖像傳感區100晶體管103獲得的電信號進行讀取、轉換、運算處理等的邏輯電路。在硅襯底10表面化學氣相沉積法第一絕緣層104，用來隔離晶體管103柵極105和后續沉積的金屬層；用旋涂法在第一絕緣層104上形成圖案化光阻(未圖示)，以光阻為掩膜，蝕刻第一絕緣層104至晶體管103的柵極105表面，形成接觸孔107；去除光阻，用化學氣相沉積法在第一絕緣層104上及接觸孔107內形成第一擴散阻擋黏著層106，防止后續沉積的金屬層與硅襯底10之間產生擴散，并使后續沉積的金屬層與晶體管103的柵極105形成良好的電接觸；用化學氣相沉積法在第一擴散阻擋黏著層106上形成第一金屬層108，且第一金屬層108填充滿接觸孔107，接觸孔107中的第一金屬層108與晶體管103的柵極105導通。

如圖1B所示，用化學機械研磨法研磨第一金屬層108和第一擴散阻擋黏著層106至露出第一絕緣層104表面；在第一絕緣層104上用化學氣相沉積法形成第一蝕刻停止層110，防止后續熱處理過程中產生金屬擴散和后續蝕刻過程中蝕刻中止。

如圖1C所示，用化學氣相沉積法在第一蝕刻停止層110上形成第二絕緣層111；用旋涂法在第二絕緣層111上形成圖案化光阻(未圖示)，以光阻為掩膜，蝕刻第二絕緣層111和第一蝕刻停止層110至露出第一絕緣層104，形成溝槽113與接觸孔107連通；去除光阻，用物理氣相沉積法在第二絕緣層111上及溝槽113內形成第二擴散阻擋黏著層112，防止后續沉積的金屬層產生擴散以及使后續沉積的金屬層產生良好的附著；用化學氣相沉積法在第二擴散阻擋黏著層112上形成第二金屬層114，且第二金屬層114填充滿溝槽113，溝槽113中的第二金屬層114同接觸孔107中金屬連通。