CN101794731A - 制造cmos图像传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造CMOS图像传感器的方法，该方法能减小暗电流。该方法包括以下步骤：在半导体衬底上以固定间隔形成多个光电二极管，在包括所述光电二极管的所述半导体衬底的整个表面上形成层间绝缘膜，在所述层间绝缘膜的整个表面上形成硬掩模，在所述硬掩模上形成光致抗蚀剂图案，以暴露与光电二极管区相对的硬掩模区，通过以所述光致抗蚀剂图案作为掩模进行第一蚀刻来蚀刻所述硬掩模，以及通过被这样蚀刻的硬掩模作为掩模进行第二蚀刻，来选择性地蚀刻所述层间绝缘膜。本发明的CMOS图像传感器能够减小暗电流。

Description

制造CMOS图像传感器的方法
相关申请交叉引用
本申请要求申请日为2008年12月29日、韩国专利申请号为10-2008-0135281的专利申请的优先权，其全部内容通过参考被包括于此。
技术领域
本发明涉及一种制造CMOS图像传感器的方法，特别涉及一种制造能减小暗电流的CMOS图像传感器的方法。
背景技术
通常，作为用于将光学图像转换为电信号的半导体器件的图像传感器，具有电荷耦合器件CCD，以及CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器。
CCD具有光电二极管PD矩阵，每个光电二极管将光学图像转换为电信号。CCD具有多个垂直电荷耦合器件VCCD、水平电荷耦合器件HCCD和感测放大器。在用于传输垂直方向上光电二极管产生的电荷的垂直方向光电二极管矩阵之间形成有多个VCCD。HCCD传输来自水平方向中垂直电荷耦合器件的电荷，感测放大器感测水平方向上传输的电荷以产生电信号。但是，CCD不仅有复杂的驱动系统、高功耗，而且有复杂的制造工艺，需要多个光学(multi-photo)步骤。此外，因为控制电路集成、信号处理电路、模拟/数字转换电路等一个CCD芯片中存在的困难，CCD难于将产品制造得更小。
近来，为了克服CCD的缺点，CMOS传感器作为下一代图像传感器被赋予了关注。CMOS图像传感器是应用切换系统的器件，其中在所述切换系统中，通过使用CMOS技术在半导体衬底上形成与单位像素数目相同的MOS晶体管，其中在所述CMOS技术中控制电路、信号处理电路等作为外围电路用于连续检测单位像素的输出。
就是说，通过在单位像素内形成光电二极管和MOS晶体管，CMOS图像传感器通过切换系统连续检测来自每个单位像素的电信号，从而产生图像。由于CMOS图像传感器使用了CMOS制造技术，CMOS图像传感器具有较低功耗、因步骤较少而制造工艺简单的优势。此外，因为控制电路、信号处理电路和模拟/数字转换电路可被集成到一个CMOS图像传感器芯片上，图像传感器可被制作得更小。因此，目前CMOS图像传感器广泛应用于各种场合，如数字静止相机、数字视频相机等。
通常，CMOS图像传感器具有在半导体衬底上形成的用于限定有源区的器件隔离膜、在半导体衬底的有源区表面上形成的光电二极管、在半导体衬底的整个表面上的多个层间绝缘膜和金属线，以及用于聚焦透过滤色镜的光线的微透镜。
发明内容
因而，本发明指向一种制造CMOS图像传感器的方法。
本发明的一个目标在于提供一种制造能减小暗电流的CMOS图像传感器的方法。
其它的优点、目标及披露的特征将在下文的一部分中进行描述，其中一部分对研究了下文的本领域普通技术人员是显而易见的，或者本领域普通技术人员从本发明的实施中可学习得到。本发明的目标和其他优点可通过说明书及其权利要求和附图中特别指出的结构而被实现和达到。
为根据本发明的目的达到这些目标和其他优点，如在此处实例化和所描述的，一种制造CMOS图像传感器的方法包括以下步骤：在半导体衬底上以固定间隔形成多个光电二极管，在包括所述光电二极管的所述半导体衬底的整个表面上形成层间绝缘膜，在所述层间绝缘膜的整个表面上形成硬掩模，在所述硬掩模上形成光致抗蚀剂图案，以暴露与光电二极管区相对的硬掩模区，通过以所述光致抗蚀剂图案作为掩模进行第一蚀刻来蚀刻所述硬掩模，以及通过被这样蚀刻的硬掩模作为掩模进行第二蚀刻，来选择性地蚀刻所述层间绝缘膜。
需要理解的是，前面一般性描述和下面对本发明的详细描述是示例性和解释性的，意在对所要求保护的本发明作进一步解释。
附图说明
附图提供了对本发明的深入理解，附图被并入本申请且组成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并连同说明书的描述一起解释本发明的原理。在附图中：
图1a-图1c示出了根据本发明的优选实施例制造CMOS图像传感器的方法的步骤的剖视图。
具体实施方式
下面将详细解释本发明的具体实施例，其实例在附图中被示出。只要可能，所有附图中将使用相同的附图标记以指代相同或相似的部件。附图所显示的和对其进行描述的本发明的系统和操作结合了至少一个实施例进行描述。但是，所述描述不限制本发明的技术方面和基本系统与操作。
虽然本发明选用的词语是目前尽可能广泛的一般性词语，但也可有发明人在具体情况下选用的词语。在这些情况下，因为词语的含义在相关部分中被详细描述，所以不能通过词语的简单名称、而需要通过词语的含义来理解本发明。
图1a-图1c示出了根据本发明的优选实施例制造CMOS图像传感器的方法的步骤的剖视图。
图1a-图1c仅示出了与本发明相关的CMOS图像传感器的区域。因为其他区域与普通CMOS图像传感器完全相同，所以其他区域将被省略。
参见图1a，在限定了有源区和器件隔离区的半导体衬底10中，在器件隔离区形成器件隔离膜(未示出)用于限定有源区。通过STI(浅沟槽隔离)或LOCOS(硅局部氧化)形成器件隔离膜。在这种情况下，p++型半导体衬底10可经外延步骤以形成低浓度、第一导电类型(例如P型)的外延层(未示出)，而且半导体衬底10可为单晶硅衬底。外延层使得能在光电二极管中形成深而且大的耗尽区，用于提高低压光电二极管收集光电荷的能力及提高光灵敏度。
杂质离子被少量注入器件隔离膜之间的半导体衬底10中的有源区，从而在半导体衬底10的表面形成光电二极管12。
然后，在包括光电二极管12和器件隔离膜的半导体衬底10的整个表面上形成层间绝缘膜14。在这种情况下，层间绝缘膜14可为氧化物膜，例如USG(未掺杂硅酸盐玻璃)，虽然未示出，但层间绝缘膜14可为多层，且层间绝缘膜14具有以固定间隔形成的各种金属线(未示出)。层间绝缘膜14还可具有在其中形成的光遮挡层(未示出)，用于阻止光入射到光电二极管以外的部分。
下面，在层间绝缘膜14的整个表面上沉积硬掩模16。优选地，硬掩模由PE-氮化物形成。
参见图1b，在硬掩模16上沉积光致抗蚀剂，对光致抗蚀剂进行暴光和显影以去除该光致抗蚀剂，从而形成暴露硬掩模16的一部分的光致抗蚀剂图案18，其中所述硬掩模16被暴露的部分与光电二极管12的区域相对。然后，通过使用光致抗蚀剂图案18对暴露的硬掩模16进行干蚀刻。
参见图1c，层间绝缘膜14被选择性地湿蚀刻，其中硬掩模16被蚀刻从而作为蚀刻掩模，以形成沟槽形状的孔20。在这种情况下，优选地，选择性地执行湿蚀刻，其中DHF的比例为H2O∶HF＝1～5∶1。在这种情况下，硬掩模16的厚度被控制为取决于层间绝缘膜14的蚀刻厚度而可被去除的厚度。
然后，尽管未示出，在层间绝缘膜14上涂覆有形光致抗蚀剂(tingiblephotoresist)，对有形光致抗蚀剂进行暴光和显影以形成滤色镜层，滤色镜层以固定间隔位于与光电二极管12相对的位置上，用于通过波长带来过滤光。
然后，在包括滤色镜层的半导体衬底10的整个表面上涂覆一层材料用于形成微透镜，对所述材料进行暴光和显影以图案化所述层，从而在滤色镜层上形成微透镜。
如上所述，本发明制造CMOS图像传感器的方法有以下优点。
在现有技术CMOS图像传感器中，在形成层间绝缘膜之后，通过干蚀刻图案化层间绝缘膜，以减小微透镜与光电二极管之间的间隙。但是，通过等离子体进行图案化存在问题，由于等离子体被破坏，会增大暗电流。
与此相反，由于本发明制造CMOS图像传感器的方法的制造工艺连同湿蚀刻一起使用干蚀刻，就可控制等离子体破坏，也可防止暗电流，微透镜与光电二极管之间的间隙可被减小，从而提高CMOS图像传感器的效率。
对本领域技术人员显而易见的是，只要不脱离本发明的精神和范围，可对公开的实施例做多种变化与改进。因而，本发明旨在覆盖这些显而易见的变化与改进，只要其落在所附权利要求及其等效物的范围内。

Claims (7)

1.一种制造CMOS图像传感器的方法，包含以下步骤：
在半导体衬底上以固定间隔形成多个光电二极管；
在包括所述光电二极管的所述半导体衬底的整个表面上形成层间绝缘膜；
在所述层间绝缘膜的整个表面上形成硬掩模；
在所述硬掩模上形成光致抗蚀剂图案，以暴露与光电二极管区相对的硬掩模区；
通过以所述光致抗蚀剂图案作为掩模进行第一蚀刻来蚀刻所述硬掩模；以及
通过被这样蚀刻的硬掩模作为掩模进行第二蚀刻，来选择性地蚀刻所述层间绝缘膜。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一蚀刻为干蚀刻。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第二蚀刻为湿蚀刻。
4.如权利要求3所述的方法，其中通过使用DHF进行所述湿蚀刻。
5.如权利要求4所述的方法，其中DHF的比例为H2O∶HF＝1～5∶1。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述硬掩模由PE-氮化物形成。
7.如权利要求1所述的方法，其中选择性地蚀刻所述层间绝缘膜的步骤包括在所述层间绝缘膜中形成沟槽形状的孔的步骤。
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