[發明專利]一種背照式圖像傳感器像素及其制作方法

有效

• 申請號: 201410449040.4
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104201182B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 郭同輝;曠章曲
• 申請（專利權）人: 北京思比科微電子技術股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,趙鎮勇

1.一種背照式圖像傳感器像素，包括光電二極管、電荷傳輸晶體管、復位晶體管、源跟隨晶體管、選擇晶體管、漂浮有源區，其特征在于，所述復位晶體管、源跟隨晶體管、選擇晶體管制作在半導體基體的正面，所述電荷傳輸晶體管制作在半導體基體的內部，所述光電二極管制作在晶體管器件下方的半導體基體中；

所述電荷傳輸晶體管的溝道包括漂浮有源區、N型離子區、光電二極管N型區三部分，三部分相互接觸，并且N型離子區位于漂浮有源區下方，光電二極管N型區位于N型離子區下方；

相鄰像素的光電二極管之間設置有P型離子隔離區；

所述光電二極管N型區距離半導體基體表面大于等于0.6um，所述電荷傳輸晶體管的柵極多晶硅在半導體基體中的深度為0.4um～1um，所述電荷傳輸晶體管的柵極多晶硅在半導體基體中的寬度大于等于漂浮有源區的寬度，所述電荷傳輸晶體管的柵極多晶硅在半導體基體中的厚度為0.1um～0.2um；

所述光電二極管為N型光電二極管，所述電荷傳輸晶體管、復位晶體管、源跟隨晶體管、選擇晶體管為N型晶體管；

所述光電二極管N型區與電荷傳輸晶體管的溝道的交疊區小于等于0.2um，并且與相鄰像素的電荷傳輸晶體管的柵極的距離至少0.1um；

所述P型離子隔離區位于電荷傳輸晶體管柵極多晶硅下方，所述P型離子隔離區深度大于等于1.5um，寬度為0.1um～0.3um；

所述光電二極管N型區與P型離子隔離區的距離大于等于0.05um；

所述N型離子區的N型離子濃度為5E+15Atom/cm³～5E+17Atom/cm³，所述光電二極管N型區的N型離子濃度為5E+15Atom/cm³～1E+18Atom/cm³，所述P型離子隔離區的P型離子濃度為1E+17Atom/cm³～1E+18Atom/cm³。

2.根據權利要求1所述的背照式圖像傳感器像素，其特征在于，所述N型離子是磷離子或砷離子，所述P型離子為硼離子。

3.一種權利要求1或2所述的背照式圖像傳感器像素的制作方法，其特征在于，所述P型離子隔離區、光電二極管N型區、N型離子區的工藝制作在淺槽隔離工藝之前，包括步驟：

a、旋涂光刻膠并顯影，在預定區域開口，其開口寬度為0.1um～0.3um；

b、P型離子注入，注入區深度大于等于1.5um，注入區P型離子濃度為1E+17Atom/cm³～1E+18Atom/cm³；

c、清洗光刻膠，將硅體表面上光刻膠全部去掉，P型離子隔離區形成；

d、旋涂光刻膠并顯影，在預定區域開口；

e、N型離子注入，注入區距離半導體基體表面大于等于0.6um，注入區N型離子濃度為5E+15Atom/cm³～1E+18Atom/cm³；

f、清洗光刻膠，將硅體表面上光刻膠全部去掉，光電二極管N型離子區形成；

g、旋涂光刻膠并顯影，在預定區域開口；

h、N型離子注入，注入區上與漂浮有源區接觸，下與光電二極管N型離子區接觸，此注入區離子濃度5E+15Atom/cm³～5E+17Atom/cm³；

i、清洗光刻膠，將硅體表面上光刻膠全部去掉，所述N型離子區形成。

4.根據權利要求3所述的背照式圖像傳感器像素的制作方法，其特征在于，所述電荷傳輸晶體管的柵極多晶硅工藝制作在淺槽隔離工藝之后，包括步驟：

a1、淀積氮化硅保護層，其厚度為150nm～200nm；

b1、旋涂光刻膠并顯影，在預定區域開口，其開口寬度為0.1um～0.2um；

c1、干法離子刻蝕，將光刻膠開口出裸露的氮化硅刻蝕掉；

d1、清洗光刻膠，將氮化硅表面上的光刻膠全部去掉；

e1、干法離子刻蝕，刻蝕裸露的硅體，刻蝕深度為0.4um～1um，形成硅缺口；

f1、氧氣環境下，高溫加熱，其溫度為650攝氏度～850攝氏度，在裸露的硅體表面生成一層薄氧化物，氧化物厚度為4nm～15nm；

g1、淀積多晶硅，將硅缺口填平；

h1、化學機械研磨，將氮化硅保護層上面的多晶硅研磨去掉；

i1、干法離子刻蝕，將氮化硅保護層去掉，電荷傳輸晶體管的柵極形成。