專利名稱：用于形成光電二極管的曝光掩膜及用其制造圖像傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件，更具體地，涉及一種用來形成離子注入掩膜的曝光 掩膜以及利用該曝光掩膜制造圖像傳感器的方法，其中，離子注入掩膜用在圖像傳感器的 光電二極管區(qū)中。
背景技術(shù)：
通常，圖像傳感器是將光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號的半導體器件，例如，電荷耦合 器件(charge coupled device, CCD)禾口互補金屬氧化娃(complementary metal oxide silicon, CMOS)器件。 這種圖像傳感器可以由像素區(qū)和邏輯區(qū)組成，其中，像素區(qū)包括用來檢測光的光 電二極管，邏輯區(qū)將檢測的光處理為數(shù)據(jù)形式(data formation)的電信號。S卩，圖像傳感 器是一種成像器件，該成像器件利用每個像素單元光電二極管和至少一個晶體管對入射到 像素區(qū)的光進行成像。 隨著圖像傳感器的像素的節(jié)距逐漸減小，光電二極管的區(qū)域越來越小，從而導致 了光惡化(light degradation)。為了克服這樣的缺點，使用了共用像素。例如，雙共用像 素(two-shared-pixel)結(jié)構(gòu)可以用在兩個光電二極管共用一個復位晶體管，驅(qū)動晶體管 和選擇晶體管可以用在4-Tr單元像素結(jié)構(gòu)中。 圖1是示出了傳統(tǒng)共用像素結(jié)構(gòu)的光電二極管注入輪廓的(implant profile)示 意圖，而圖2是局部示出了圖1的注入輪廓的放大圖。 當制造O. llum技術(shù)級(tech)的圖像傳感器時，使用中紫外線器件(middle ultraviolet device,MUV)以形成離子注入掩膜圖樣，其中，該離子注入掩膜圖樣用于相對 大的圖樣化的光電二極管區(qū)。 由于機械限制，MUV不能確保與將被設(shè)置在光電二極管區(qū)上的柵極的重疊余量，如 果這樣的話，重疊余量是不可靠的。 參照圖1和圖2，由于MUV的限制，注入的光電二極管區(qū)102、 104、 106和108可能 不具有期望的圖樣。尤其是，在拐角附近存在嚴重的變形。如圖2所示，由于MUV的限制， 將和柵極105和110重疊的預定區(qū)域210的輪廓具有一定的曲率。結(jié)果，如果有很小的區(qū) 域在光電二極管區(qū)106和柵極110的對準之外，重疊區(qū)域?qū)邢鄬Υ蟮牟顒e，從而，僅通 過使圖像傳感器的穩(wěn)定性惡化就可能極大地影響圖像傳感器的特性。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明針對一種用于形成圖像傳感器的光電二極管的曝光掩膜以及利用該
3曝光掩膜制造圖像傳感器的方法。 本發(fā)明的一個目的是提供一種曝光掩膜以及提供一種使用該曝光掩膜制造圖像傳感器的方法，其中，該曝光掩膜能夠使圖像傳感器的共用像素結(jié)構(gòu)的光電二極管區(qū)具有均勻的拐角磨圓摻雜圖樣。 本發(fā)明的其他優(yōu)點、目的和特征一部分將在下文中闡述，一部分對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言通過下文的實驗將變得顯而易見或者可以從本發(fā)明的實踐中獲得。通過所寫的說明書及其權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)，可以了解和獲知本發(fā)明的這些目的和其他優(yōu)點。 為了實現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點以及根據(jù)本發(fā)明的目的，如在本文中所體現(xiàn)和概括描述的，用于形成圖像傳感器的光電二極管的曝光掩膜包括多個主開口圖樣，這些主開口圖樣分別包括矩形形狀的第一開口圖樣和從與第一開口圖樣的至少一個拐角相鄰的預定區(qū)域向外凸出的第二開口圖樣；以及附加凸出開口圖樣(supplementary projection openpattern)，該附加凸出開口圖樣從與第二開口圖樣的每個拐角相鄰的預定區(qū)向外凸出。
在本發(fā)明的另一方面中，制造圖像傳感器的方法包括以下步驟制備襯底，該襯底具有形成在其上的圖像傳感器，該圖像傳感器具有共用像素結(jié)構(gòu)；在襯底上形成光刻膠；通過使用曝光掩膜曝光并顯影光刻膠來形成光刻膠圖樣；以及通過使用光刻膠圖樣在襯底中注入雜質(zhì)離子來形成光電二極管區(qū)。其中，曝光掩膜包括多個主開口圖樣，這些主開口圖樣分別包括矩形形狀的第一開口圖樣和從與第一開口圖樣的至少一個拐角相鄰的預定區(qū)向外凸出的第二開口圖樣；以及附加凸出開口圖樣，該附加凸出開口圖樣從與第二開口圖樣的每個拐角相鄰的預定區(qū)向外凸出。 根據(jù)本發(fā)明，進一步設(shè)置了附加凸出開口圖樣，從而即使由于中紫外線(MUV)器件的限制而導致未對準，與柵極和光電二極管兩者的重疊的區(qū)域的改變也是均勻的。結(jié)果，本發(fā)明具有確保均勻的重疊余量的效果。 可以理解的是，本發(fā)明的上述總體描述和以下的具體描述都是示例性的和說明性的，并且旨在提供對所要求的本發(fā)明的進一步解釋。
附圖被包括用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并結(jié)合于此而構(gòu)成本申請的一部分。本發(fā)明的示例性實施例連同描述都用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中
圖1是示出了具有共用像素結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)光電二極管的注入輪廓的示意 圖2是局部示出了圖1中所示的注入輪廓的放大圖； 圖3a是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于形成圖像傳感器的光電二極管的曝光掩膜的單元圖樣的示意圖； 圖3b是示出了通過圖3a中所示的曝光掩膜所形成的光電二極管的注入輪廓的示意圖； 圖3c是示出了圖3a中所示的單元圖樣的對準(alignment)的示意圖； 圖4a是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于形成圖像傳感器的光電二極管的曝
光掩膜的單元圖樣的示意圖； 圖4b是示出了通過圖4a中所示的曝光掩膜所形成的光電二極管的注入輪廓的示意圖； 圖4c是示出了圖4a中所示的單元圖樣的對準的示意圖；以及 圖5a至5e是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的制造圖像傳感器的方法的截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細地參照本發(fā)明的特定實施方式，附圖中示出了多個示例性實施例。在 所有可能的地方，在整個附圖中使用相同的參考標號以表示相同或相似的部件。
圖3a是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于形成圖像傳感器的光電二極管的 曝光掩膜的單元圖樣的示意圖。圖3b是示出了通過圖3a中所示的曝光掩膜所形成的光電 二極管的注入輪廓的示意圖。圖3c是示出了圖3a中所示的單元圖樣的對準的示意圖。
參照圖3a至3c，用來形成圖像傳感器的光電二極管的曝光掩膜包括多個單元圖 樣300、340、350和360。多個單元圖樣中的每一個(例如，圖樣300)分別包括例如主開口 圖樣305以及例如附加凸出開口圖樣322和324。 S卩，用來形成圖像傳感器的光電二極管的 曝光掩膜包括多個主開口圖樣(主開口圖樣包括例如305)。 多個主開口圖樣中的每一個(例如305)包括矩形形狀的第一開口圖樣310和從 與第一開口圖樣310的至少一個拐角相鄰的預定區(qū)域向外凸出的第二開口圖樣315。這里， 第二開口圖樣315可以是矩形形狀，例如，可以是規(guī)則正方形形狀。 例如，第二開口圖樣315可以沿著通過第一開口圖樣310的中心的斜線從第一開 口圖樣310的至少一個拐角凸出。 附加凸出開口圖樣322和324分別從與第二開口圖樣315的至少一個拐角相鄰 的預定區(qū)域向外凸出。這里，每個附加凸出開口圖樣322和324可以是具有長度和寬度為 200nm 300nm的規(guī)則正方形。同樣，也可以形成附加凸出開口圖樣322和324，使得第二 開口圖樣315的至少一個拐角位于附加凸出開口圖樣322和324之間的中心，例如，附加凸 出開口圖樣322可以垂直于側(cè)面312并鄰近主開口圖樣310凸出。 根據(jù)圖3b中所示的光電二極管的注入輪廓332，通過附加凸出開口圖樣與柵極重 疊的預定區(qū)域的注入輪廓是均勻的。即使通過使用MUV器件(所用波長為250nm 400nm) 實施曝光工藝，仍可以獲得與柵極和光電二極管重疊的均勻區(qū)域。即使由于MUV器件的限 制而存在未對準區(qū)域(nonalignment area)，光電二極管的注入輪廓仍是均勻的，并因此與 柵極和光電二極管重疊的區(qū)域足夠均勻從而確保了均勻的重疊余量。 根據(jù)本發(fā)明實施例的曝光掩膜是用來形成用于離子注入的感光層圖樣，從而形成 圖像傳感器的光電二極管。 圖3a中所示的單元圖樣300以預定的形狀對準以形成掩膜圖樣。如圖3c所示， 相鄰的四個單元圖樣300、340、350和360彼此對稱。例如，相鄰的四個單元圖樣300、340、 350和360相對于XY坐標系的X軸和Y軸對稱，即，相對于原點對稱。 圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的用于形成圖像傳感器的光電二極管的曝 光掩膜的單元圖樣400。圖4b示出了通過使用圖4a中所示的曝光掩膜而形成的光電二極 管的注入輪廓。圖4c示出了圖4a中所示的單元圖樣400、440、450和460的對準。
參照圖4a至4c，單元圖樣400包括主圖樣305和如以上實施例的附加凸出開口圖
5樣322和324，其中，主圖樣305包括例如第一開口圖樣310和第二開口圖樣315。這里，根 據(jù)該實施例，單元圖樣進一步包括光屏蔽附加凸出開口圖樣412和414，光屏蔽附加凸出開 口圖樣412和414相鄰于在第一開口圖樣310和第二開口圖樣315之間的每個拐角形成。 這里，光屏蔽附加凸出開口圖樣412和414切斷光的傳輸。 根據(jù)圖4b中所示的光電二極管的注入輪廓432，通過附加凸出開口圖樣322和 324與柵極重疊的光電二極管區(qū)的注入輪廓是均勻的，并且可以改善相鄰于第一開口圖樣 310和第二開口圖樣315之間的拐角的區(qū)域的拐角磨圓輪廓(corner rounding profile)。
如圖4c所示，相鄰的四個單元圖樣可以相對于XY坐標系的X軸和Y軸對稱，即， 相對于原點對稱。 圖5a至5e是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的制造圖像傳感器的方法的截面圖。
參照圖5a，設(shè)置襯底510以形成共用像素圖像傳感器，而該襯底510可以是具有隔 離區(qū)的硅襯底。然后，按照旋涂方法在襯底510上涂敷光刻膠520。 如圖5b和5c所示，通過使用曝光掩膜500來曝光和顯影光刻膠520，以便在襯底 510上形成光刻膠圖樣520-1。 曝光過程中使用的光源可以是波長為250nm 400nm的紫外光，使用中紫外曝光 器件(middle ultraviolet exposure device)產(chǎn)生這樣的光源。此時，曝光掩膜500是圖 3c和圖4c中所示的曝光掩膜。 因此，如圖5d所示，通過使用光刻膠圖樣520-1作為離子注入掩膜在襯底510上 注入雜質(zhì)離子(例如n型雜質(zhì)離子)，從而可以形成光電二極管532和534。這里，光電二 極管532和534的注入輪廓在圖3b和4b中示出。 然后，如圖5e所示，在光刻膠圖樣520-1上實施灰化工藝，以便去除光刻膠圖樣 520-1。然后，在襯底510上形成與光電二極管532和534的預定區(qū)域重疊的柵極圖樣540。
如上所述，如果通過使用根據(jù)本發(fā)明實施例的掩膜來形成光電二極管，則與柵極 重疊的光電二極管的區(qū)域的注入輪廓是均勻的。結(jié)果，即使由于MUV器件的限制導致的未 對準，柵極和光電二極管之間的重疊區(qū)域的改變是均勻的，從而確保了均勻的重疊余量。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以作各種修改及變形，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員而言是顯而易見的。因此，本發(fā)明意在涵蓋在所附權(quán)利要求及其等同替換的范圍內(nèi)的對 本發(fā)明的修改和變形。
權(quán)利要求
一種用于形成圖像傳感器的光電二極管的曝光掩膜，包括多個主開口圖樣，分別包括矩形形狀的第一開口圖樣和從與所述第一開口圖樣的至少一個拐角相鄰的預定區(qū)域向外凸出的第二開口圖樣；以及附加凸出開口圖樣，從與所述第二開口圖樣的每個拐角相鄰的預定區(qū)域向外凸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光掩膜，其中，所述第二開口圖樣是規(guī)則正方形形狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光掩膜，其中，所述附加凸出開口圖樣是規(guī)則正方形形狀， 所述第二開口圖樣的所述拐角位于所述附加凸出開口圖樣的中心。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光掩膜，進一步包括光屏蔽附加凸出開口圖樣，形成在與所述第一開口圖樣和所述第二開口圖樣相交處的 每個拐角相鄰的預定區(qū)域中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的曝光掩膜，其中，所述多個所述主開口圖樣的相鄰的四個主 開口圖樣彼此對稱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝光掩膜，其中，所述第二開口圖樣從所述第一開口圖樣的 中心從所述第一開口圖樣的一個拐角傾斜凸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的曝光掩膜，其中，所述附加凸出開口圖樣垂直于所述第一開 口圖樣的側(cè)面并相鄰于所述第一開口圖樣凸出。
8. —種制造圖像傳感器的方法，包括步驟制備襯底，所述襯底具有形成在其上的圖像傳感器，所述圖像傳感器具有共用像素結(jié)構(gòu)；在所述襯底上形成光刻膠；通過使用曝光掩膜曝光并顯影所述光刻膠來形成光刻膠圖樣；以及 通過使用所述光刻膠圖樣在所述襯底中注入雜質(zhì)離子來形成光電二極管區(qū)，其中，所 述曝光掩膜包括多個主開口圖樣，分別包括矩形形狀的第一開口圖樣和從與所述第一開口圖樣的至少 一個拐角相鄰的預定區(qū)向外凸出的第二開口圖樣；以及附加凸出開口圖樣，從與所述第二開口圖樣的每個拐角相鄰的預定區(qū)域向外凸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述光刻膠圖樣形成步驟使用用來曝光的中紫 外線(MUV)器件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述曝光掩膜進一步包括 光屏蔽附加凸出開口圖樣，形成在與所述第一開口圖樣和所述第二開口圖樣相交處的每個拐角相鄰的預定區(qū)域中。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于形成圖像傳感器的光電二極管的曝光掩膜以及使用該曝光掩膜制造圖像傳感器的方法。用于形成圖像傳感器的光電二極管的曝光掩膜包括多個主開口圖樣，這些主開口圖樣分別包括矩形形狀的第一開口圖樣和從與第一開口圖樣的至少一個拐角相鄰的預定區(qū)域向外凸出的第二開口圖樣；以及附加凸出開口圖樣，從與第二開口圖樣的每個拐角相鄰的預定區(qū)域向外凸出。
文檔編號G03F1/14GK101726992SQ20091018042
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者趙禺瑱 申請人:東部高科股份有限公司