[發(fā)明專利]一種圖像傳感器像素單元及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611257289.0
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN107046044B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龜井誠司
• 申請（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

1.一種圖像傳感器像素單元，包括光電二極管、傳輸晶體管、浮置擴散區(qū)、以及連接至所述浮置擴散區(qū)的讀出電路，其特征在于，所述傳輸晶體管具有槽柵，所述槽柵的底部具有向外凸的弧形結(jié)構(gòu)，沿著所述弧形結(jié)構(gòu)的底部形成弧形溝道區(qū)；所述光電二極管由所述槽柵一側(cè)的P型區(qū)域和所述P型區(qū)域內(nèi)的N型區(qū)域構(gòu)成，所述槽柵的深度大于所述P型區(qū)域的深度以及形成于所述槽柵另一側(cè)的所述浮置擴散區(qū)的深度；其中所述弧形結(jié)構(gòu)具有多個曲率半徑。

2.一種制造如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器像素單元的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：在半導體基板中刻蝕形成底部具有向外凸的弧形結(jié)構(gòu)的溝槽，所述弧形結(jié)構(gòu)具有多個曲率半徑；

S2：在所述溝槽表面形成一層柵介質(zhì)層；

S3：在所述溝槽底部的弧形結(jié)構(gòu)下方進行離子摻雜以形成所述弧形溝道區(qū)；

S4：在所述溝槽中填充多晶硅以形成所述傳輸晶體管的槽柵；

S5：在所述槽柵的一側(cè)形成所述光電二極管，另一側(cè)形成所述浮置擴散區(qū)；

步驟S5包括：

S51：通過P型離子注入在所述槽柵一側(cè)的所述半導體基板中形成P型區(qū)域，其中P型離子注入的深度小于所述槽柵的深度；

S52：通過N型離子注入在所述P型區(qū)域中形成N型區(qū)域，以在所述槽柵一側(cè)形成所述光電二極管；

S53：通過P型離子注入在所述光電二極管表面形成P型隔離區(qū)

S54：通過N型離子注入在所述槽柵另一側(cè)的所述半導體基板中形成N型區(qū)域，以形成所述浮置擴散區(qū)，其中N型離子注入的深度小于所述槽柵的深度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S1包括：

S11：采用第一工藝氣體在所述半導體基板中形成預定深度的溝槽；

S12：采用第二工藝氣體刻蝕所述溝槽底部形成所述弧形結(jié)構(gòu)，其中所述第二工藝氣體包括刻蝕氣體和氧氣，所述刻蝕氣體為NF₄、SF₆和NF₆中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S12中通過調(diào)節(jié)所述刻蝕氣體與氧氣的比例改變所述弧形結(jié)構(gòu)的曲率半徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S4包括：

S41：通過LPCVD工藝在所述半導體基板表面以及所述溝槽內(nèi)部淀積多晶硅；

S42：通過化學機械拋光工藝對所述半導體基板表面進行平坦化；

S43：在所述半導體基板表面通過濕法氧化形成一層二氧化硅介質(zhì)層。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S12所采用的第二工藝氣體包括NF₄、O₂和Ar；其中NF4的流量為180sccm、O₂流量為30sccm、Ar流量為60sccm，氣壓37mTorr，源功率為500瓦，偏置功率為100瓦，工藝溫度為50℃，刻蝕時間為10秒。

7.據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S3中注入離子為B+，離子注入能量為30keV，離子注入劑量為3E11cm^-2，傾斜角度為14度，旋轉(zhuǎn)為27度，旋轉(zhuǎn)次數(shù)為4次。