CN101207080A - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
图像传感器及其制造方法，该图像传感器包括：第一外延层，形成在半导体衬底上；多个第一光电二极管，间隔地形成在所述第一外延层内；第一隔离区域，将所述多个第一光电二极管彼此电隔离；第二外延层，形成在所述第一外延层上；多个第二光电二极管，间隔地形成在所述第二外延层内；以及第二隔离区域，将所述多个第二光电二极管彼此电隔离。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像传感器及其制造方法。
背景技术
图像传感器是将图像转换为电信号的半导体器件。图像传感器可以被分为电荷耦合器件(CCD)和互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
CCD图像传感器可包括多个金属氧化物半导体(MOS)电容，并且所述MOS电容通过传输由光线产生的载流子来运作。同时，CMOS图像传感器可包括多个单位像素以及控制每个单位像素的输出信号的CMOS逻辑电路。
图像传感器可包括：衬底、红色光电二极管、绿色光电二极管、蓝色光电二极管、多个插塞(plug)、以及晶体管，所述多个插塞用于将每个光电二极管所产生的信号传输至半导体衬底的表面，所述晶体管用于传输信号。
在具有上述结构的图像传感器中，由于像素的尺寸变小了，使得光电二极管之间的隔离成为重要因素。因此，可以通过在光电二极管之间掺入有助于电隔离的杂质，形成隔离区域，并且可以接着实施热工艺以使所掺入的杂质稳定。在此情况下，掺入的杂质可能会出现侧向扩散。但是，为了通过掺入的杂质来形成隔离区域，必须制造附加掩模。此外，在后续的热工艺期间，会发生杂质离子的侧向扩散，从而改变了掺杂分布。因此，隔离区域可能不足以实现其功能，从而对图像质量造成不好的影响。
发明内容
本发明实施例涉及一种图像传感器及其制造方法，在该图像传感器中不需要使用附加掩模在光电二极管之间进行隔离。
本发明实施例涉及一种图像传感器及其制造方法，在该图像传感器中，利用用于形成外延层的对准标记(alignment key)的掩模，能够阻止侧向扩散。因此，可以增强光电二极管之间的电隔离，从而改善图像传感器的总体特性。
本发明实施例涉及一种图像传感器，其包括：衬底、外延层、以及多个光电二极管，由此通过使用用于外延层的图案对准的掩模，可以使掩模对准标记与隔离区域同时形成在光电二极管之间。
本发明实施例涉及一种图像传感器的制造方法，其包括以下步骤中的至少一个：在半导体衬底上形成第一外延层；在所述第一外延层内形成一对第一光电二极管；在所述第一外延层上形成第一光致抗蚀剂图案，其中所述第一光致抗蚀剂图案包括第一开口和第二开口，所述第一开口设置在所述第一外延层的第一区域上并与所述第一外延层的第一区域相对应，所述第二开口位于所述第一光电二极管之间，且设置在所述第一外延层的第二区域上并与所述第一外延层的第二区域相对应；同时在所述第一区域中形成第一对准标记以及在所述第二区域中形成第一隔离区域；在所述第一外延层上形成第二外延层；在所述第二外延层内形成一对第二光电二极管；在所述第二外延层上形成第二光致抗蚀剂图案，其中所述第二光致抗蚀剂图案包括第三开口和第四开口，所述第三开口设置在所述第二外延层的第三区域上并与所述第三外延层的第三区域相对应，所述第四开口位于所述第二光电二极管之间，且设置在所述第二外延层的第四区域上并与所述第二外延层的第四区域相对应；同时在所述第二外延层的第三区域形成第二对准标记，以及在所述第二外延层的第四区域内形成第二隔离区域；在所述第二外延层上形成包括有多个第三光电二极管的第三外延层。
本发明实施例涉及一种图像传感器的制造方法，其包括以下步骤中的至少一个：在半导体衬底上形成外延层；在所述外延层中形成多个光电二极管；在所述外延层上形成掩模图案，其中所述掩模图案包括第一开口和第二开口，所述第一开口设置在所述外延层的第一区域上并与所述外延层的第一区域相对应，所述第二开口位于所述多个光电二极管之间，以及设置在所述外延层的第二区域上并与所述外延层的第二区域相对应；以及随后同时在所述第一区域中形成对准标记以及在所述第二区域中形成隔离区域。
本发明实施例涉及一种图像传感器，其包括：第一外延层，形成在半导体衬底上；多个第一光电二极管，间隔地形成在所述第一外延层上；第一隔离区域，将所述多个第一光电二极管彼此电隔离；第二外延层，形成在所述第一外延层上；多个第二光电二极管，间隔地形成在所述第二外延层上；以及第二隔离区域，将所述多个第二光电二极管彼此电隔离。
附图说明
图1至图7示出根据本发明实施例的图像传感器的制造方法。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明实施例，图像传感器的制造方法可以包括在半导体衬底上和/或上方形成第一外延层10。半导体衬底可以包括掺杂有N型杂质和P型杂质中的至少一种杂质的硅衬底。第一光致抗蚀剂图案P11可以在第一外延层10上和/或上方形成。使用第一光致抗蚀剂P11作为掩模，通过注入例如砷(As)的杂质离子，可以在第一外延层10中形成一对红色光电二极管14。
如图2所示，可以接着在包括有红色光电二极管14的第一外延层10上和/或上方形成第二光致抗蚀剂图案P12。根据实施例，可以形成掩模，以使对准标记区域与隔离区域一起暴露，其中该掩模用于形成对准标记。通过使用掩模，可以形成第二光致抗蚀剂图案P12。
第二光致抗蚀剂图案P12可包括：第一开口131，形成在与第一对准标记相对应的区域上和/或上方；以及第二开口151，形成在红色光电二极管14之间，并且位于与第一隔离区域相对应的区域上和/或上方。
如图3所示，可以接着使用第二光致抗蚀剂图案P12作为掩模蚀刻第一外延层10，从而同时形成第一对准标记13和第一隔离区域15。蚀刻方法可包括干蚀刻工艺和湿蚀刻工艺中的至少一种。在形成第一对准标记13和第一隔离区域15之后，可以去除第二光致抗蚀剂图案P12。
根据实施例，通过实施单一一个光致抗蚀剂图案工艺，可以同时形成对准标记区域和隔离区域。此外，可以通过利用蚀刻工艺形成沟槽来制备隔离区域，以防止杂质离子的侧边扩散。
如图4所示，随后，可以在第一外延层10上和/或上方形成第二外延层20，并且该第二外延层20的最下表面与第一外延层10的最上表面相对应。
如图5所示，可以利用化学机械研磨工艺使第二外延层20的最上表面平坦化。因此，可以去除形成在第二外延层20的最上表面上的高度差。
如图6所示，随后，可以通过实施与在第一外延层10中形成红色光电二极管14相同的工艺，在第二外延层20中形成第二对准标记23、一对绿色光电二极管24以及第二隔离区域25。
如图7所示，随后，可以在第二外延层20上和/或上方形成第三外延层30，并且该第三外延层30的最下表面与第二外延层20的最上表面相对应。接着，可以通过实施与形成红色光电二极管14和绿色光电二极管24相同的工艺，来形成多个蓝色光电二极管34，从而完成能够使侧边扩散最小化的图像传感器的制造。与红色光电二极管14和绿色光电二极管24不同，蓝色光电二极管34可以以距离第三外延层30的最上表面更大的深度，形成在第三外延层30中。
根据本发明实施例制造的图像传感器可以包括形成在半导体衬底上和/或上方的第一外延层10。可以在第一外延层10内形成第一对准标记13、红色光电二极管14、以及与红色光电二极管14电隔离的第一隔离区域15。在第一外延层10内，可以形成第一隔离区域15作为沟槽。
随后，可以在第一外延层10上和/或上方形成第二外延层20。接着，可以在第二外延层20内形成第二对准标记23、绿色光电二极管24以及与绿色光电二极管24电隔离的第二隔离区域25。可以在第二外延层20内形成多个插塞。也可以形成第二隔离区域25作为沟槽。
随后，可以在第二外延层20上和/或上方形成第三外延层30。在第三外延层30内可以形成多个蓝色光电二极管34。可以在第三外延层30内形成多个插塞。
在根据本发明实施例制造的图像传感器中，通过使用用于形成外延层的对准标记的掩模，而不使用用于隔离外延层中的光电二极管的附加掩模，可以防止侧边扩散，从而增强光电二极管之间的电隔离，并且还增强图像传感器的图像特性。
虽然在此已经描述了本发明的实施例，但是应该理解的是，本领域人员可以导出落在此公开的原理的精神和范围内的其它任何改型和实施例。更具体地，可以在此公开、附图以及所附权利要求书的范围内对组件和/或附件组合排列中的排列进行各种变更与改型。除了组件和/或排列的变更与改型之外，本发明的其他应用对本领域技术人员而言也是显而易见的。
Claims (20)
1.一种方法，包括步骤：
在半导体衬底上形成外延层；
在所述外延层中形成多个光电二极管；
在所述外延层上形成掩模图案，其中所述掩模图案包括第一开口和第二开口，所述第一开口设置在所述外延层的第一区域上并与所述外延层的第一区域相对应，所述第二开口位于所述多个光电二极管之间，且设置在所述外延层的第二区域上并与所述外延层的第二区域相对应；以及随后
同时在所述第一区域中形成对准标记以及在所述第二区域中形成隔离区域。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个光电二极管包括红色光电二极管和绿色光电二极管中至少其中之一。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述掩模图案包括光致抗蚀剂图案。
4.如权利要求1所述的方法，其中同时在所述第一区域中形成对准标记以及在所述第二区域中形成隔离区域的步骤包括在所述外延层中形成沟槽。
5.如权利要求4所述的方法，其中利用蚀刻工艺在所述外延层中形成所述沟槽。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述蚀刻工艺包括干蚀刻工艺。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述蚀刻工艺包括湿蚀刻工艺。
8.一种方法，包括：
在半导体衬底上形成第一外延层；
在所述第一外延层内形成一对第一光电二极管；
在所述第一外延层上形成第一光致抗蚀剂图案，其中所述第一光致抗蚀剂图案包括第一开口和第二开口，所述第一开口设置在所述第一外延层的第一区域上并与所述第一外延层的第一区域相对应，所述第二开口位于所述第一光电二极管之间，且设置在所述第一外延层的第二区域上并与所述第一外延层的第二区域相对应；
同时在所述第一区域中形成第一对准标记以及在所述第二区域中形成第一隔离区域；
在所述第一外延层上形成第二外延层；
在所述第二外延层内形成一对第二光电二极管；
在所述第二外延层上形成第二光致抗蚀剂图案，其中所述第二光致抗蚀剂图案包括第三开口和第四开口，所述第三开口设置在所述第二外延层的第三区域上并与所述第三外延层的第三区域相对应，所述第四开口位于所述第二光电二极管之间，且设置在所述第二外延层的第四区域上并与所述第二外延层的第四区域相对应；
同时在所述第二外延层的所述第三区域形成第二对准标记，以及在所述第二外延层的所述第四区域内形成第二隔离区域；
在所述第二外延层上形成包括有多个第三光电二极管的第三外延层。
9.如权利要求8所述的方法，其中通过使用所述第一光致抗蚀剂图案作为掩模蚀刻所述第一外延层来形成所述第一隔离区域和所述第一对准标记，并且通过使用所述第二光致抗蚀剂图案作为掩模蚀刻所述第二外延层来形成所述第二隔离区域和所述第二对准标记。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述第一光电二极管包括红色光电二极管，所述第二光电二极管包括绿色光电二极管，以及所述第三光电二极管包括蓝色光电二极管。
11.如权利要求8所述的方法，其中利用干蚀刻工艺形成所述第一对准标记、所述第一隔离区域、所述第二对准标记以及所述第二隔离区域。
12.如权利要求8所述的方法，还包括在形成所述第二外延层之后，使所述第二外延层的最上表面平坦化，其中通过实施化学机械抛光工艺使所述第二外延层的最上表面平坦化。
13.一种装置，包括：
第一外延层，形成在半导体衬底上；
多个第一光电二极管，间隔地形成在所述第一外延层上；
第一隔离区域，将所述多个第一光电二极管彼此电隔离；
第二外延层，形成在所述第一外延层上；
多个第二光电二极管，间隔地形成在所述第二外延层上；以及
第二隔离区域，将所述多个第二光电二极管彼此电隔离。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述第一外延层包括在其最上表面上形成的第一对准标记，所述第二外延层包括在其最上表面上形成的第二对准标记。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述第二外延层的所述最下表面的至少一部分与所述第一外延层的第一对准标记相对应，并被所述第一对准标记容置。
16.如权利要求13所述的装置，其中所述第一光电二极管包括红色光电二极管，所述第二光电二极管包括绿色光电二极管。
17.如权利要求13所述的装置，还包括第三外延层，形成于所述第二外延层上。
18.如权利要求17所述的装置，还包括多个第三光电二极管，间隔地形成在所述第三外延层上。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述第三光电二极管包括蓝色光电二极管。
20.如权利要求17所述的装置，其中所述第三外延层的所述最下表面的至少一部分与形成于所述第二外延层的所述最上表面中的第二对准标记相对应，并被所述第二对准标记容置。
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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: 20100616 Termination date: 20131221 |