[發(fā)明專利]CMOS圖像傳感器的制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111541260.6
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114242743A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 令海陽
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發(fā)明公開了一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括：步驟一、提供半導(dǎo)體襯底，在像素區(qū)的所述半導(dǎo)體襯底上形成有多層金屬互聯(lián)層，在各層金屬互聯(lián)層之間間隔有層間膜；在像素區(qū)的頂層金屬互聯(lián)層的表面上形成頂層層間膜；步驟二、定義出頂部溝槽的形成區(qū)域；步驟三、以像素區(qū)的頂層金屬互聯(lián)層的頂部表面為停止層，對像素區(qū)的頂層層間膜進(jìn)行刻蝕形成頂部溝槽；步驟四、沉積形成第一蓋帽層，第一蓋帽層至少覆蓋在頂部溝槽的底部表面上并作為像素區(qū)的保護(hù)層。本發(fā)明能提高像素區(qū)的頂部溝槽的刻蝕均勻性，從而能防止對形成于頂部溝槽中的彩色濾光片和微透鏡的工藝產(chǎn)生不利影響，并從而提高器件性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，特別是涉及一種CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensor，CIS)的制造方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，集成電路制造工藝正如摩爾定律(大約每18個月芯片上集成元件的數(shù)量就翻一番)器件密度不斷提高，性能持續(xù)提升，計算機(jī)、通信以及消費(fèi)電子的普及，極大地提高經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力和生活質(zhì)量，其中CMOS圖像傳感器芯片應(yīng)用非常廣泛，市場需求極大，隨之而來，CIS產(chǎn)品性能要求也越高。現(xiàn)有CMOS圖像傳感器由像素(Pixel)單元電路和CMOS電路構(gòu)成，像素(Pixel)單元電路位于像素區(qū)(Pixel area)、CMOS電路為邏輯電路位于邏輯區(qū)(Logic area)，邏輯區(qū)為外圍電路區(qū)(Peripheral area)。相對于CCD圖像傳感器，CMOS圖像傳感器因?yàn)椴捎肅MOS標(biāo)準(zhǔn)制作工藝，因此具有更好的可集成度，可以與其他數(shù)模運(yùn)算和控制電路集成在同一塊芯片上，更適應(yīng)未來的發(fā)展。

根據(jù)現(xiàn)有CMOS圖像傳感器的像素單元電路所含晶體管數(shù)目，其主要分為3T型結(jié)構(gòu)和4T型結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，是現(xiàn)有3T型CMOS圖像傳感器的像素單元電路的等效電路示意圖；現(xiàn)有3T型CMOS圖像傳感器的像素單元電路包括光電二極管D1和CMOS像素讀出電路。所述CMOS像素讀出電路為3T型像素電路，包括復(fù)位管M1、放大管M2、選擇管M3，三者都為NMOS管。

所述光電二極管D1的N型區(qū)和所述復(fù)位管M1的源極相連。

所述復(fù)位管M1的柵極接復(fù)位信號Reset，所述復(fù)位信號Reset為一電位脈沖，當(dāng)所述復(fù)位信號Reset為高電平時，所述復(fù)位管M1導(dǎo)通并將所述光電二極管D1的電子吸收到讀出電路的電源Vdd中實(shí)現(xiàn)復(fù)位。當(dāng)光照射的時候所述光電二極管D1產(chǎn)生光生電子，電位升高，經(jīng)過放大電路將電信號傳出。所述選擇管M3的柵極接行選擇信號Rs，用于選擇將放大后的電信號輸出即輸出信號Vout。

如圖2所示，是現(xiàn)有4T型CMOS圖像傳感器的像素單元電路的等效電路示意圖；和圖1所示結(jié)構(gòu)的區(qū)別之處為，圖2所示結(jié)構(gòu)中多了一個轉(zhuǎn)移晶體管或稱為傳輸管M4，所述轉(zhuǎn)移晶體管M4的源區(qū)為連接所述光電二極管D1的N型區(qū)，所述轉(zhuǎn)移晶體管M4的漏區(qū)為浮空有源區(qū)(Floating Diffusion，F(xiàn)D)，所述轉(zhuǎn)移晶體管M4的柵極連接傳輸控制信號Tx。所述光電二極管D1產(chǎn)生光生電子后，通過所述轉(zhuǎn)移晶體管M4轉(zhuǎn)移到浮空有源區(qū)中，然后通過浮空有源區(qū)連接到放大管M2的柵極實(shí)現(xiàn)信號的放大。

圖1和圖2所示的CMOS圖像傳感器的像素單元電路能和邏輯電路一起采用CMOS工藝進(jìn)行制造，如圖3所示，是現(xiàn)有CMOS圖像傳感器的制造方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖；現(xiàn)有CMOS圖像傳感器的制造方法包括：