CN100505286C - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种图像传感器及其制造方法。该图像传感器包括半导体衬底、光电二极管区、栅电极、伪栅以及层间介电层。该半导体衬底包括场氧化层。该光电二极管区形成于该半导体衬底上。该栅电极形成于该半导体衬底上。该伪栅形成于该场氧化层上。该层间介电层形成于该伪栅的一侧上且包括露出该光电二极管区的一部分的开口。并且该层间介电层包括顺序叠置的氧化层和氮化层。本发明的图像传感器增加了光电检测器如光电二极管的光收集效率，以便减轻光电检测器的性能退化。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件的制造方法。
背景技术
图像传感器是一种将光学图像转化为电信号的半导体传感器。图像传感器包括用于感测光的光学传感器部分和用于将所感测的光转换为电信号以便获得数据的逻辑电路部分。尤其是，互补氧化金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器使用转换法(switching method)。所述转换法利用MOS晶体管顺序地检测输出。利用CMOS技术，根据像素数量来制造MOS晶体管。
CMOS图像传感器的单位像素包括四个晶体管和作为光电检测器的光电二极管。四个晶体管包括：转移晶体管，其将聚集于光电二极管上的光电荷转移至浮动结(floating node)；复位晶体管，其通过去除储存于该浮动结中的光电荷而使浮动结复位；驱动晶体管，其用作源跟随缓冲放大器；以及选择晶体管，其用于转换和寻址(switching and addressing)。
现在将参考图1描述传统的图像传感器。
参见图1，在包括P型外延层110的半导体衬底100上形成场氧化层。在衬底100的一侧形成包括栅极介电层130、栅极140以及N+结区(未示出)的NMOS晶体管。在衬底100的另一侧邻近栅极140形成具有PNP结构的光电二极管，其具有作为光电检测器的深N-区151、P0区152以及外延层110。栅极140为转移栅极。
另外，在衬底100上形成包围栅极140侧面部分的层间介电层160。层间介电层160包括顺序叠置的第一氧化层161、第二氧化层162以及氮化层163。通过在层间介电层160中形成开口160a而露出光电二极管。第一氧化层161可以由二氧化硅(SiO2)形成。第二氧化层162可以由TEOS层形成。氮化层163可由氮化硅(SixNy)形成。
然而，在传统的图像传感器中，由于折射率高，穿过微透镜170和滤色镜入射到光电二极管上的部分光离开光电二极管。因此，就减少了电子空穴对的产生并使图像传感器的性能退化。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种显示器件，其基本上克服了由于相关技术的缺陷或者限制而导致的一个或多个问题。
本发明的目的在于提供一种图像传感器及该图像传感器的制造方法，所述图像传感器增加了光电检测器如光电二极管的光收集效率以便减轻光电检测器的性能退化。
本发明的其它优点、目的和特征将在下述说明书中部分地描述，并且对于本领域的普通技术人员而言，在研究了下述内容之后将部分地变得清楚，或者其可以从本发明的实践中获知。通过在所撰写的说明书、其权利要求书以及附图中所特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为实现这些目的和其它优点，根据本发明的意图，如在此具体实施和广泛描述的，本发明提供了一种图像传感器，包括：半导体衬底，其包括场氧化层；光电二极管区，其形成于该半导体衬底上；栅电极，其形成于该半导体衬底上；伪栅(dummy gate)，其形成于该场氧化层上；以及层间介电层，其形成于该伪栅的一侧上且包括露出光电二极管区的开口；并且其中该层间介电层包括顺序叠置的氧化层和氮化层。
根据本发明的另一方案，本发明提供了一种图像传感器的制造方法，其包括以下步骤：在半导体衬底上形成场氧化层；在该衬底上顺序形成栅极介电层和栅极材料层；图案化该栅极材料层以在该半导体衬底上形成栅电极并在该场氧化层上形成伪栅；将杂质离子注入到该衬底中以形成光电二极管区；在该衬底上形成层间介电层；以及图案化该层间介电层以形成预定的开口；并且其中所述形成层间介电层的步骤包括顺序沉积氧化层和氮化层。
应当理解，本发明的前述概括性说明和以下的详细说明均是示范性和解释性的，并且旨在对所请求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，其被并入到本申请中并构成本申请的一部分，所述附图示出了本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。在图中：
图1为示出了传统图像传感器的剖视图；
图2a至图2c为示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法的连续工艺的剖视图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的优选实施例，其实例在所述附图中示出。只要可能，在所有附图中均使用相同的附图标记来表示相同或者类似的部件。
图2a至图2c为示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法的连续工艺的剖视图。
参见图2a，在包括P型外延层210的半导体衬底200上形成场氧化层220。在衬底200上连续沉积栅极介电层230和栅极材料层。
可以使用多晶硅形成所述栅极材料层。
通过图案化所述多晶硅而在衬底200的一侧形成栅电极242并同时在场氧化层220上形成伪栅(dummy gate)241。在图案化所述多晶硅时，也将栅极介电层230图案化。栅电极242代表用于导线的转移栅极。
具体而言，图案化栅极介电层230和多晶硅以便形成伪栅241和栅电极242。在场氧化层220上形成的伪栅241在形状上类似于栅电极242。
参见图2b，通过将杂质离子注入衬底200，在衬底200中邻近栅电极242处分别形成由深N区构成的N型杂质区251和P型杂质区252。
因此，就形成包括N型杂质区251和P型杂质区252的光电二极管区。
另外，当光进入光电二极管区时，在P型杂质区252的周围形成供应电子的耗尽区。
接着，通过在衬底200的一侧上形成N+结区(未示出)而形成晶体管。
参见图2c，在衬底200的前侧形成层间介电层260。层间介电层260包括顺序沉积的第一氧化层261、第二氧化层262以及氮化层263。
第一氧化层261可以由二氧化硅(SiO2)形成。第二氧化层262可以由TEOS层形成。氮化层263可由氮化硅(SixNy)形成。
接着，通过图案化层间介电层260，就使伪栅241和栅电极242的侧面由层间介电层260包围。另外，还要进行蚀刻工艺以便去除形成于伪栅241和栅电极242上的层间介电层260。
就是说，通过图案化层间介电层260，去除形成于伪栅241和栅电极242上的层间介电层260，并将层间介电层260分别留在伪栅241的两侧和栅电极242的两侧。
接着，形成露出具有PNP结构的光电二极管的开口260a。
通过在场氧化层220上形成的伪栅241，就增加了沉积于开口260a的侧壁上的氮化层263的面积。
由于折射率高，所以穿过微透镜270和滤色镜(未示出)入射到光电二极管上的部分光会离开光电二极管。然而，沉积在开口260a的侧壁上的氮化层263的面积越大，则在氮化层263上反射的光就越多。因此，就增加了入射到光电二极管上的光的量。
就是说，由微透镜270折射的部分光离开光电二极管。然而，部分光会在氮化层263上反射并被导向光电二极管。
尽管在图2c中未示出，但是在形成于衬底200与微透镜270之间的层间介电层260中形成多个接触塞(contact plug)。所述接触塞提供各层之间的电连接。
因此，在根据本发明实施例的图像传感器中，由微透镜270折射的光线能够被收集到光电二极管中。在光电二极管中不会减少电子空穴对的产生。
如上所述，通过在场氧化层上形成伪栅，根据本发明的图像传感器就增加了光电检测器如光电二极管的光收集效率以减轻所述光电检测器的性能退化。
另外，通过根据本发明的图像传感器的制造方法，当形成栅电极时，还要在场氧化层上形成伪栅。因此，由于无需形成附加伪栅的工艺，所以就不会增加工艺成本。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以对本发明进行各种修改和变化。因此，这意味着，本发明覆盖在所附权利要求书及其等同范围内的所有修改和变化。
Claims (12)
1.一种图像传感器，包括：
半导体衬底，其包括场氧化层；
光电二极管区，其形成于该半导体衬底上；
栅电极，其形成于该半导体衬底上；
伪栅，其形成于该场氧化层上；以及
层间介电层，其形成于该伪栅的一侧上且包括露出该光电二极管区的一部分的开口；
并且其中该层间介电层包括顺序叠置的氧化层和氮化层。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中该图像传感器还包括形成于该伪栅与该场氧化层之间的栅极介电层。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中该层间介电层的开口形成于该伪栅与该栅电极之间。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中该图像传感器还包括在该栅电极邻近该半导体衬底的一侧上形成的栅极介电层。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中该氧化层和该氮化层形成于该伪栅的两侧和该栅电极的两侧。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中该伪栅和该栅电极由相同的材料形成。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中该光电二极管区包括P型杂质区和N型杂质区。
8.一种图像传感器的制造方法，包括以下步骤：
在半导体衬底上形成场氧化层；
在所述半导体衬底上顺序形成栅极介电层和栅极材料层；
图案化该栅极材料层以在该半导体衬底上形成栅电极并在该场氧化层上形成伪栅；
将杂质离子注入到该半导体衬底中以形成光电二极管区；
在所述半导体衬底上形成层间介电层；以及
图案化该层间介电层以形成预定的开口；并且
其中所述形成层间介电层的步骤包括顺序沉积氧化层和氮化层。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其中在该层间介电层中形成的开口使该光电二极管区的一部分露出。
10.根据权利要求8所述的制造方法，其中所述图案化该层间介电层的步骤包括去除层间介电层的在该伪栅和该栅电极上形成的部分。
11.根据权利要求8所述的制造方法，其中所述光电二极管区包括P型杂质区和N型杂质区，且通过图案化该层间介电层，来露出该P型杂质区。
12.根据权利要求8所述的制造方法，其中在所述图案化该层间介电层的步骤之后，该伪栅与该栅电极之间彼此隔开预定距离。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090624 Termination date: 20131225 |