[發明專利]CMOS圖像傳感器及其形成方法、半導體器件形成方法

有效

• 申請號: 200810041370.4
• 申請日: 2008-08-04
• 公開（公告）號: CN101645419A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 羅飛;朱虹
• 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;H01L21/762;H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 李 麗

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種CMOS圖像傳感器及其形成方 法、半導體器件形成方法。

背景技術

目前電荷耦合器件(charge?coupled?device，CCD)是主要的實用化固態 圖像傳感器件，具有讀取噪聲低、動態范圍大、響應靈敏度高等優點，但是 CCD同時具有難以與主流的互補金屬氧化物半導體(Complementary-Metal -Oxide-Semiconductor，CMOS)技術相兼容的缺點，即以CCD為基礎的圖 像傳感器難以實現單芯片一體化。而CMOS圖像傳感器(CMOS?Image?sensor， CIS)由于采用了相同的CMOS技術，可以將像素單元陣列與外圍電路集成在 同一芯片上，與CCD相比，CIS具有體積小、重量輕、功耗低、編程方便、易 于控制以及平均成本低的優點。

現有形成CMOS圖像傳感器的工藝參照附圖加以說明。參照附圖1，提 供包含外圍電路區IA和像素單元區IB的半導體襯底100，所述像素單元區IB 包括光電二極管區域(未圖示)和驅動電路區域(未圖示)；然后，用熱氧化 法在半導體襯底100上形成墊氧化層101，所述墊氧化層101的材料為氧化硅； 用化學氣相沉積法或物理氣相沉積法在墊氧化層101上形成阻擋層102，所述 阻擋層102的材料為氮化硅；用旋涂法在阻擋層102在形成光刻膠層103，經 過曝光、顯影工藝，在光刻膠層103上定義出淺溝槽圖形104。

如圖2所示，以光刻膠層103為掩膜，用干法刻蝕法沿淺溝槽圖形104 刻蝕阻擋層102、墊氧化層101和半導體襯底100，形成淺溝槽105；用灰化 法去除光刻膠層103，然后再用濕法刻蝕法去除殘留的光刻膠層103。

如圖3所示，采用熱氧化法氧化淺溝槽105內表面形成襯氧化層106，所 述襯氧化層106的材料為氧化硅；然后，用高密度等離子體工藝在阻擋層102 上及淺溝槽105內形成絕緣氧化層107，其中，絕緣氧化層107填充滿淺溝槽 105，所述絕緣氧化層107的材料為氧化硅；用化學機械拋光法平坦化絕緣氧 化層107至露出阻擋層102；最后，用濕法蝕刻方法去除阻擋層102和墊氧化 層101，形成淺溝槽隔離結構。

如圖4所示，在外圍電路區IA的半導體襯底100上形成柵介質層108a， 在像素單元區IB的驅動電路區域的半導體襯底100上形成復位晶體管的柵介 質層109a、源跟隨晶體管的柵介質層110a和輸出晶體管的柵介質層111a；然 后在柵介質層108a上形成柵極108b、在復位晶體管的柵介質層109a上形成 復位晶體管的柵極109b、在源跟隨晶體管的柵介質層110a上形成源跟隨晶體 管的柵極110b及在輸出晶體管的柵介質層111a上形成輸出晶體管的柵極 111b；接著，在光電二極管區域的半導體襯底100內形成與半導體襯底100 導電類型相反的深摻雜阱112，與半導體襯底100之間構成PN結，形成光電 二極管。

在深摻雜阱112上對應形成與之導電類型相反的淺摻雜區113a；在驅動 電路區域形成淺擴散區113b、113c、113d及113e；在外圍電路區IA形成淺 擴散區113f。

在像素單元區IB的復位晶體管的柵極109b、源跟隨晶體管的柵極110b、 輸出晶體管的柵極111b和外圍電路區IA晶體管的柵極108b兩側形成側墻 118；然后，在像素單元區IB的復位晶體管的柵極109b、源跟隨晶體管的柵 極110b、輸出晶體管的柵極111b和外圍電路區IA晶體管的柵極108b兩側的 半導體襯底100中進行源/漏極離子注入。由于復位晶體管的源極與深摻雜阱 相連接，復位晶體管的源極不需要進行注入；復位晶體管和源跟隨晶體管共 用漏極114、源跟隨晶體管和輸出晶體管的共用源極115；形成輸出晶體管的 漏極116；在外圍電路區IA晶體管的柵極108b兩側分別形成源極117a及漏 極117b。

在中國專利申請200310101949還可以發現更多與上述技術方案相關的信 息。