[發(fā)明專利]圖像傳感器的制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910221301.6
• 申請(qǐng)日: 2009-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN101740511A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭沖耕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東部高科股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/822
• 分類號(hào): H01L21/822;H01L21/768;H01L27/146
• 代理公司: 隆天國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;邢雪紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像傳感器的制造方法。

背景技術(shù)

圖像傳感器是將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。圖像傳感器一般被劃分為電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)。CIS包括用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電二極管區(qū)和用于處理所轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的晶體管區(qū)。光電二極管區(qū)和晶體區(qū)水平地排列于半導(dǎo)體襯底中。在這種水平排列中，一般將光感測(cè)區(qū)被限制在有限的面積之內(nèi)的程度稱為“填充因數(shù)”。

為了克服這種填充因數(shù)的局限性，曾進(jìn)行過如下嘗試：采用非晶硅(Si)形成光電二極管，或者例如采用晶片間接合法在Si襯底中形成讀出電路并在該讀出電路上方形成光電二極管(下文中稱為“三維(3D)圖像傳感器”)。通過金屬互連可以將該光電二極管與讀出電路相連。

在這種情況下，可以在第一層間電介質(zhì)中形成導(dǎo)通孔以形成接觸插塞，所述接觸插塞連接到形成于電路中的互連件。然而，在形成導(dǎo)通孔時(shí)形成于導(dǎo)通孔側(cè)壁上的殘留物沒有完全被除去，從而導(dǎo)致圖像傳感器中的缺陷之源。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，在實(shí)施例中提供一種圖像傳感器的制造方法：可在半導(dǎo)體襯底上方形成層間電介質(zhì)。層間電介質(zhì)可包括互連件。通過在半導(dǎo)體襯底上執(zhí)行蝕刻工藝，可形成穿過層間電介質(zhì)的導(dǎo)通孔。導(dǎo)通孔暴露互連件。在包括導(dǎo)通孔的半導(dǎo)體襯底上執(zhí)行第一清洗工藝和第二清洗工藝。通過在導(dǎo)通孔中填充金屬材料而形成接觸插塞。可在包括互連件和接觸插塞的層間電介質(zhì)上方形成其中堆疊有第一摻雜層和第二摻雜層的圖像感測(cè)單元。這里，第一和第二清洗工藝包括通過蝕刻工藝除去在導(dǎo)通孔的側(cè)壁上方形成的殘留物。

本發(fā)明的圖像傳感器能夠?qū)惦娏髟礈p到最小，并且防止飽和度的減小和靈敏度的下降。

附圖說(shuō)明

實(shí)例性圖1至圖9是示出用于制造根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器的工藝的側(cè)剖視圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參考實(shí)例性圖1至圖9詳細(xì)描述根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器的制造方法。實(shí)施例不限于CMOS圖像傳感器，還可以包括任何類型的需要光電二極管的圖像傳感器，例如CCD圖像傳感器。

參照?qǐng)D1，可以在包括讀出電路120的半導(dǎo)體襯底100上方形成互連件150和層間電介質(zhì)160。半導(dǎo)體襯底100可以是單晶硅或多晶硅襯底，并且可以摻雜有P-型雜質(zhì)或N-型雜質(zhì)。例如，可以在半導(dǎo)體襯底100中形成器件隔離層110以定義有源區(qū)。可以在有源區(qū)中為單元像素形成包括晶體管的讀出電路120。例如，讀出電路120可以包括：轉(zhuǎn)移晶體管(Tx)121、復(fù)位晶體管(Rx)123、驅(qū)動(dòng)晶體管(Dx)125和選擇晶體管(Sx)127。之后，可以為每一個(gè)晶體管形成包括浮置擴(kuò)散區(qū)(FD)131和源極/漏極區(qū)133、135和137的離子注入?yún)^(qū)130。還可以將讀出電路120應(yīng)用到3Tr或5Tr結(jié)構(gòu)中。

在第一襯底100上形成讀出電路120可以包括：在該第一襯底100上形成電結(jié)區(qū)140并且形成連接到位于該電結(jié)區(qū)140上部的互連件150的第一導(dǎo)電型連接件147。

例如，電結(jié)區(qū)140可以是P-N結(jié)140，但是實(shí)施例并不局限于此。例如，電結(jié)區(qū)140可以包括：第一導(dǎo)電型離子注入層143，形成于第二導(dǎo)電型阱141或第二導(dǎo)電型外延層上；以及第二導(dǎo)電型離子注入層145，形成于第一導(dǎo)電型離子注入層143上。例如，如實(shí)例性圖1所述，該P(yáng)-N結(jié)140可以是P0(145)/N-(143)/P-(141)結(jié)，但是實(shí)施例并不局限于此。第一襯底100可以是第二導(dǎo)電型襯底，但是實(shí)施例并不局限于此。

根據(jù)實(shí)施例，所述器件可被設(shè)計(jì)為在轉(zhuǎn)移晶體管(Tx)的源極和漏極之間具有電勢(shì)差，從而使光電荷能夠全部?jī)A卸(dumping)。因此，可以將在光電二極管中產(chǎn)生的光電荷傾卸到浮置擴(kuò)散區(qū)，從而增加輸出圖像靈敏度。即，實(shí)施例可以在包括讀出電路120的第一襯底100中形成電結(jié)區(qū)140，以在轉(zhuǎn)移晶體管(Tx)121的源極和漏極之間提供電勢(shì)差，從而使光電荷能夠全部?jī)A卸。

在下文中，將參照?qǐng)D1和圖2詳細(xì)描述根據(jù)實(shí)施例的光電荷的傾卸結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，與N+結(jié)的第二浮置擴(kuò)散(FD)131節(jié)點(diǎn)不同的是，所述電結(jié)區(qū)140的P/N/P結(jié)140(在其上施加的電壓沒有全部傳輸?shù)轿?可以在預(yù)定電壓處夾斷(pinched?off)。這種電壓被稱為釘扎電壓(pinning?voltage)。所述釘扎電壓可取決于P0(145)和N-(143)的摻雜濃度。