專利名稱：制造cmos圖像傳感器中的隔離層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CMOS圖像傳感器，且更具體地，涉及制造CMOS圖像傳感器中隔離層的方法。所述方法可將氧和P-型離子注入到裝置隔離區(qū)中而不承受蝕刻損壞并執(zhí)行加熱工藝以在半導(dǎo)體基片中形成裝置隔離層。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體裝置。典型的互補(bǔ)金屬-氧化物-硅(CMOS)圖像傳感器包括電荷耦合裝置，其中電荷載流子存儲(chǔ)在彼此非常靠近的金屬-氧化物-硅電容中；以及對(duì)應(yīng)于像素?cái)?shù)目的MOS晶體管，其使用CMOS技術(shù)來(lái)制造。使用MOS晶體管，輸出信號(hào)通過(guò)位于外圍電路區(qū)域中的信號(hào)處理電路和控制電路來(lái)檢測(cè)。
用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的CMOS圖像傳感器可包括具有光電二極管的信號(hào)處理芯片。放大器、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、內(nèi)部電壓發(fā)生器、時(shí)序發(fā)生器以及數(shù)字邏輯可連接在一個(gè)芯片上，由此減少空間、功率和成本。電荷耦合裝置通過(guò)專門化的方法來(lái)制造，而CMOS圖像傳感器使用蝕刻硅晶片的方法來(lái)制造，該方法比制造電荷耦合裝置的方法便宜。因此，CMOS圖像傳感器可被有利地大規(guī)模生產(chǎn)并且具有高度的集成。
參考圖1，其根據(jù)相關(guān)技術(shù)來(lái)說(shuō)明CMOS圖像傳感器，低濃度P-型外延層111生長(zhǎng)于高濃度P-型基片110上，而用于隔離元件的淺溝槽隔離區(qū)118通過(guò)在外延層111中提供溝槽并用絕緣層填充溝槽而形成。柵絕緣層116形成于外延層111上，包括在淺溝槽隔離區(qū)118上，而由多晶硅構(gòu)成的柵電極119形成于柵絕緣層116上。光阻劑(photoresist)圖案(未示出)形成于外延層111上，包括在柵電極119上，而具有高能量的低濃度N-型擴(kuò)散區(qū)121使用作為掩模(未示出)的光阻劑圖案通過(guò)離子注入而形成于光電二極管區(qū)中。光阻劑圖案被去除；間隔物122形成于柵電極119的兩側(cè)上；并且形成了高濃度N-型擴(kuò)散區(qū)123。
P-型雜質(zhì)以低于基片110濃度和高于外延層111濃度的濃度被注入到外延層111中，以在光電二極管區(qū)中低濃度N-型擴(kuò)散區(qū)121上形成P-型擴(kuò)散區(qū)124。
在通過(guò)前述方法所制造的CMOS圖像傳感器中，裝置隔離層通過(guò)淺溝槽隔離而形成并且具有P-N-P結(jié)構(gòu)的光電二極管形成于光電二極管區(qū)中。淺溝槽隔離區(qū)通過(guò)蝕刻半導(dǎo)體基片以形成溝槽以及利用絕緣層填充溝槽而形成。當(dāng)半導(dǎo)體基片被蝕刻時(shí)，硅晶格可遭受蝕刻損壞。而且，由于溝槽被包括于光電二極管區(qū)中，在淺溝槽隔離區(qū)的界面制造了不必要的界面陷阱。相應(yīng)地，結(jié)泄漏電流增大，并且圖像傳感器的噪聲特性惡化。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明指向一種制造CMOS圖像傳感器的隔離層的方法，該方法可基本上消除可由于相關(guān)技術(shù)的局限和缺點(diǎn)而導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)公開(kāi)的或未公開(kāi)的問(wèn)題或議題。
本發(fā)明包括一種制造CMOS圖像傳感器的隔離層的方法，其可形成裝置隔離層而不蝕刻半導(dǎo)體基片以減少蝕刻損壞所導(dǎo)致的陷阱所產(chǎn)生的泄漏電流并普遍地改進(jìn)圖像傳感器的特性。
本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在下面的描述中的部分中提出，并且通過(guò)研究下面內(nèi)容對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見(jiàn)。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)通過(guò)書(shū)面描述中特別指出的結(jié)構(gòu)而可實(shí)現(xiàn)和獲得。
根據(jù)本發(fā)明的目的，為了實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)勢(shì)，如在此所具體化和廣泛描述的，制造CMOS圖像傳感器中隔離層的示例性方法包括形成暴露半導(dǎo)體基片上的裝置隔離區(qū)的離子注入掩模層；使用掩模層將氧離子注入到半導(dǎo)體基片中；以及執(zhí)行加熱工藝以在裝置隔離區(qū)中形成氧化物層。
將理解的是，本發(fā)明的前面概括的描述和下面詳細(xì)的描述都是示例性和說(shuō)明性的，且意圖提供如所要求的本發(fā)明的進(jìn)一步的解釋。


附圖被包括以提供本發(fā)明的進(jìn)一步的理解并被引入和組成本申請(qǐng)的部分，其說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例并連同描述用來(lái)解釋本發(fā)明。在圖中圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的截面視圖；以及圖2A-2C為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明制造CMOS圖像傳感器中的隔離層的方法的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的示例性的實(shí)施例，其實(shí)例在附圖中說(shuō)明。只要可能，類似的參考標(biāo)號(hào)將在全部圖中用來(lái)指示相同或相似的部件。
圖2A-2C說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的制造CMOS圖像傳感器中的隔離層的示例性的方法。
如圖2A中所示，低濃度P-型外延層211生長(zhǎng)于高濃度P-型基片210上，而墊氧化物層212生長(zhǎng)于外延層211上。光阻劑(未示出)被涂覆在墊氧化物層212上并被暴露及顯影以形成暴露裝置隔離區(qū)的光阻劑圖案213。使用光阻劑圖案213作為掩模，氧離子和高濃度P-型雜質(zhì)被順序注入到外延層211中。半導(dǎo)體基片和被注入的雜質(zhì)可具有不同的導(dǎo)電性。氧離子注入可使用傳統(tǒng)的離子注入器來(lái)執(zhí)行。
如圖2B中所示，光阻劑圖案213被去除并且執(zhí)行加熱工藝以形成氧化物層214，氧化物層214通過(guò)裝置隔離區(qū)中的外延層213中的硅和氧之間的反應(yīng)來(lái)起到裝置隔離層的作用。高濃度P-型雜質(zhì)被擴(kuò)散以形成包圍氧化物層214的隔離層擴(kuò)散區(qū)231。
如圖2C中所示，柵絕緣層216生長(zhǎng)于外延層211上而由多晶硅構(gòu)成的柵電極230形成于柵絕緣層216上。間隔物215形成于柵電極230的兩側(cè)。離子以約150-250KeV的高能量被注入到光電二極管區(qū)中以形成低濃度N-型擴(kuò)散區(qū)225。例如，為源和漏區(qū)的高濃度N-型擴(kuò)散區(qū)220形成于外延層211中柵電極214的兩側(cè)。P-型雜質(zhì)以低于基片210濃度并高于外延層211濃度的濃度被注入到外延層211中以在光電二極管區(qū)中的低濃度N-型擴(kuò)散區(qū)221上形成P-型擴(kuò)散區(qū)222。
根據(jù)本發(fā)明，由于裝置隔離層得以形成而不蝕刻半導(dǎo)體基片，有可能減少由蝕刻損壞所導(dǎo)致的陷阱所產(chǎn)生的泄漏電流，并且因而，改進(jìn)圖像傳感器的特性。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在本發(fā)明中可進(jìn)行各種修改而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。因此，意圖是，倘若這樣的修改在所附權(quán)利要求及其等價(jià)的范圍內(nèi)，本發(fā)明將涵蓋這樣的修改。
權(quán)利要求
1.一種制造CMOS圖像傳感器中隔離層的方法，包括形成離子注入掩模層，所述離子注入掩模層暴露半導(dǎo)體基片上的裝置隔離區(qū)；使用所述掩模層將氧離子注入到所述半導(dǎo)體基片中；以及執(zhí)行加熱工藝以在所述裝置隔離區(qū)中形成氧化物層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括使用所述掩模層將P-型雜質(zhì)注入到所述半導(dǎo)體基片中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述P-型雜質(zhì)以高于半導(dǎo)體基片濃度的濃度被注入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括使用所述掩模層將雜質(zhì)注入到所述半導(dǎo)體基片中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述半導(dǎo)體基片為第一傳導(dǎo)性的并且其中被注入的雜質(zhì)為第二傳導(dǎo)性的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在所述半導(dǎo)體基片上形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層上形成柵電極；在光電二極管區(qū)中形成低濃度的第二傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)。在所述半導(dǎo)體基片中柵電極的兩側(cè)形成高濃度的第二傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)；以及在所述半導(dǎo)體基片中低濃度的第二傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)上形成具有高于所述半導(dǎo)體基片濃度的濃度的第一傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)。
7.一種制造CMOS圖像傳感器中隔離層的方法，包括形成離子注入掩模層，所述離子注入掩模層暴露低濃度的第一傳導(dǎo)類型半導(dǎo)體基片上的裝置隔離區(qū)；使用所述掩模層將氧離子注入到所述半導(dǎo)體基片中；執(zhí)行加熱工藝以在所述裝置隔離區(qū)中形成氧化物層；在所述半導(dǎo)體基片上形成柵絕緣層并在所述柵絕緣層上形成柵電極；在光電二極管區(qū)中形成低濃度的第二傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)；在所述半導(dǎo)體基片中柵電極的兩側(cè)形成高濃度的第二傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)；以及在所述半導(dǎo)體基片中低濃度的第二傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)上形成具有高于所述半導(dǎo)體基片濃度的濃度的第一傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述低濃度N-型擴(kuò)散區(qū)使用約150-250KeV的能量通過(guò)離子植入工藝在光電二極管區(qū)中形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法所制造的CMOS圖像傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法所制造的CMOS圖像傳感器。
全文摘要
一種制造CMOS圖像傳感器中隔離層的方法，將氧和P－型離子注入到裝置隔離區(qū)中而沒(méi)有蝕刻損壞并執(zhí)行加熱工藝以在半導(dǎo)體基片中形成裝置隔離層。離子注入掩模層被形成，其暴露低濃度的第一傳導(dǎo)類型半導(dǎo)體基片上的裝置隔離區(qū)。使用掩模層氧離子被注入到半導(dǎo)體基片中。執(zhí)行加熱工藝以在裝置隔離區(qū)中形成氧化物層。柵絕緣層形成于半導(dǎo)體基片上而柵電極形成于柵絕緣層上。低濃度的第二傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)形成于光電二極管區(qū)中。高濃度的第二傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)形成于半導(dǎo)體基片中柵電極的兩側(cè)。具有高于半導(dǎo)體基片濃度的濃度的第一傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)形成于半導(dǎo)體基片中低濃度的第二傳導(dǎo)類型擴(kuò)散區(qū)上。
文檔編號(hào)H01L21/316GK1819138SQ20051013760
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者黃 俊 申請(qǐng)人:東部亞南半導(dǎo)體株式會(huì)社