專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件，如CIS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器)器件，可以
分為接收光信號并將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光電二極管區(qū)和處理電信號的 三極管區(qū)。這種器件的缺點是產(chǎn)生了位于光電二極管和襯底之間的界面處的
懸掛鍵(danglingbond)，從而導(dǎo)致了圖像特性的降級。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例涉及一種圖像傳感器及其制造方法，該圖像傳感器使用 位于光電二極管(PD)頂部表面處的鈍化層以提高襯底表面的泄漏源(leakage
source)，而不會改變整個圖像傳感器的厚度。
本發(fā)明的實施例涉及一種圖像傳感器，其可以包括至少一個如下的結(jié) 構(gòu)襯底，具有由器件隔離區(qū)限定的有源區(qū)；光電二極管和邏輯單元，形成 在該有源區(qū)中；第一鈍化層，形成于該光電二極管和該邏輯單元上和/或上方， 包括位于該光電二極管的頂部表面上的溝槽；以及第二鈍化層，形成在該溝 槽中。
本發(fā)明的實施例涉及一種圖像傳感器的制造方法，其可以包括至少一個 如下步驟通過器件隔離區(qū)在襯底中限定有源區(qū)；然后在該有源區(qū)中形成光 電二極管和邏輯單元；然后在該光電二極管和該邏輯單元上和/或上方形成第 一鈍化層；然后通過選擇性地移除該光電二極管頂部表面上和/或上方的第一 保護(hù)層以形成溝槽；然后形成埋置于該溝槽的第二鈍化層。
本發(fā)明的實施例涉及一種圖像傳感器，其可以包括至少一個如下的結(jié) 構(gòu)襯底，具有由器件隔離膜限定的有源區(qū)；光電二極管和邏輯單元，形成 在該有源區(qū)中；第一鈍化層，形成在該光電二極管和該邏輯單元上，其中該第一鈍化層包括對應(yīng)于該光電二極管的頂部表面的溝槽；以及第二鈍化層，
形成在該溝槽中和該第一鈍化層上。依據(jù)實施例，該第二鈍化層在該溝槽中 的厚度大于該第二鈍化層在該第一鈍化層上的厚度。
本發(fā)明的實施例涉及一種圖像傳感器的制造方法，其可以包括至少一個
如下步驟提供具有由一對隔離層限定的有源區(qū)的襯底；然后在該有源區(qū)中
按順序形成光電二極管和邏輯單元；然后直接在隔離層上形成虛置接觸件并 與其接觸；然后在包括該光電二極管和該隔離層的襯底上形成層間絕緣層； 然后在該光電二極管和該邏輯單元上形成第一鈍化層；然后在其空間對應(yīng)于 該光電二極管的頂部表面的第一鈍化層中形成溝槽；然后在該第一鈍化層上 和在該溝槽中形成第二鈍化層，并且該第二鈍化層直接形成在該第一鈍化層 上并與其接觸。依據(jù)實施例，該第二鈍化層在該溝槽中的厚度大于該第二鈍 化層在該第一鈍化層上的厚度。


圖1 圖3示出了依據(jù)實施例的圖像傳感器及其制造方法。
具體實施例方式
現(xiàn)將參考附圖描述依據(jù)實施例的圖像傳感器及其制造方法。依據(jù)實施 例，需要理解當(dāng)一層(或者膜)被指為位于另一層或襯底"上"時，其可以 直接位于另一層或襯底上，也可以存在中間層。另外，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一層被 指為位于另一層"下"時，其可以是直接位于另一層下，也可以存在一個或 多個中間層。此外，還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一層被指為位于兩層"之間"時，其可 以是兩層之間唯一的層，或者也可以存在一個或多個中間層。
說明書中所涉及的"一實施例"、"實施例"、"示例性實施例"等， 其含義是結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性均包括在本發(fā)明的至少一 個實施例中。說明書中出現(xiàn)于各處的這些短語并不一定都涉及同一個實施 例。此外，當(dāng)結(jié)合任何實施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時，都認(rèn)為其落在 本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合其它實施例就可以實現(xiàn)這些特征、結(jié)構(gòu)或特性的范圍 內(nèi)。
如圖1所示，依據(jù)實施例的圖像傳感器可以包括襯底IIO，具有由器件隔離區(qū)130限定的有源區(qū)；光電二極管120和邏輯單元150，形成在有源 區(qū)中；第一鈍化層161,形成在光電二極管120和邏輯單元150上和/或上方， 包括其空間對應(yīng)于光電二極管120的頂部表面的溝槽T;以及第二鈍化層 162，形成在溝槽T中以及在第一鈍化層上和/或上方。第一鈍化層161可以 形成在邏輯單元的上部金屬層155上和/或上方。第二鈍化層162可以形成在 溝槽T中以及第一鈍化層161上和/或上方。邏輯單元150可以包括晶體管、 接觸插塞和金屬線。在退火工藝中，依據(jù)實施例的圖像傳感器可以密集地形 成第二鈍化層162，第二鈍化層162與光電二極管120相鄰，以通過質(zhì)子(H+) 從光電二極管120的表面減小泄漏源，從而能減小暗電流。其實，可以注入 質(zhì)子(H+)，以形成第二鈍化層162的SiN，從而減小泄漏源，從而減少暗 電流的產(chǎn)生。虛置接觸件250也可以形成在包括器件隔離層130的襯底110 上和/或上方。虛置接觸件250可以形成在作為像素邊界的器件隔離層130 上和/或上方，以抑制像素間的串?dāng)_(crosstalk)，從而可能在光電二極管120 中收集光。
如圖2所示，依據(jù)實施例的圖像傳感器的制造方法可以包括提供具有 由器件隔離區(qū)130限定的有源區(qū)的襯底110。然后光電二極管120和邏輯單 元150可以按順序形成在有源區(qū)中。邏輯單元150可以包括晶體管、接觸插 塞和金屬線。然后虛置接觸件250可以形成在包括器件隔離層130的襯底110 上和/或上方。然后層間絕緣層140可以形成在包括光電二極管120和邏輯單 元150的襯底110上和/或上方。然后金屬線或接觸插塞155可以形成在層間 絕緣層140上和/或上方，然后第一鈍化層161形成在層間絕緣層140上和/ 或上方。第一鈍化層161可以是氧化物膜，但不限于此。然后可以通過選擇 性地移除對應(yīng)光電二極管120頂部表面的一部分第一鈍化層161來形成溝槽 T。
如圖3所示，然后第二保護(hù)層162可以埋置在溝槽T中。第二鈍化層162 可以是氮化物膜，如SiN，但不限于此。邏輯單元可以包括上部金屬層155， 并且第二鈍化層162可以形成在溝槽T和第一鈍化層161上和/或上方。依據(jù) 實施例，第一鈍化層161可以是氧化物層等，采用比光電二極管120略大的 限定的掩模來遮蔽第一鈍化層161。然后第一鈍化層161可以使用CMP工藝 來平坦化。然后通過如RIE等的工藝來移除一部分第一鈍化層161，以形成對應(yīng)于光電二極管120頂部表面的溝槽T。然后通過沉積氮化物膜，如SIN 等，第二鈍化層162填入溝槽T中和第一鈍化層161上方。這樣，包括大量 H+的第二鈍化層162和光電二極管120相鄰，以在后繼退火工藝中抵消 (offset)襯底110的表面上由于H+而形成的懸掛鍵，同時也減小暗電流。 同樣地，控制第二保護(hù)層162的氮化物膜等的厚度，第二保護(hù)層162可以用 作抗反射膜，以提高靈敏度?？梢栽诠怆姸O管120周圍形成觸點(contact), 以提高光電二極管120的靈敏度，從而可以增強(qiáng)收集光的能力。換句話說， 由于對減小像素間距大小的需求，也可以減小光接收單元，而依次減小填充 因數(shù)。因此，最大程度的收集和聚焦光是很重要的問題。
雖然以上參考本發(fā)明的多個示例性實施例而對實施例進(jìn)行了描述，但應(yīng) 理解的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以推導(dǎo)出落在此公開原理的精神和范圍內(nèi) 的其它任何變化和實施例。更具體地，可以在此公開、附圖以及所附權(quán)利要 求書的范圍內(nèi)對組件和/或主題組合安排中的安排進(jìn)行各種改變與變化。除了 組件和/或安排的改變與變化之外，本發(fā)明的其他應(yīng)用對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言 也是顯而易見的。
權(quán)利要求
1. 一種圖像傳感器，包括襯底，具有由器件隔離膜限定的有源區(qū)；光電二極管和邏輯單元，形成在該有源區(qū)中；第一鈍化層，形成在該光電二極管和該邏輯單元上，其中該第一鈍化層包括對應(yīng)于該光電二極管的頂部表面的溝槽；以及第二鈍化層，形成在該溝槽中和該第一鈍化層上，其中該第二鈍化層在該溝槽中的厚度大于該第二鈍化層在該第一鈍化層上的厚度。
2. 如權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中該邏輯單元包括上部金屬層。
3. 如權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中該第一鈍化層形成在該上部金 屬層上。
4. 如權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中該第二鈍化層包括氮化物膜。
5. 如權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，還包括虛置接觸件，直接形成在該 器件隔離層上并與其接觸。
6. —種圖像傳感器的制造方法，包括如下步驟 通過形成器件隔離層以在襯底中限定有源區(qū)；然后 在該有源區(qū)中按順序形成光電二極管和邏輯單元；然后 在該光電二極管和該邏輯單元上形成第一鈍化層；然后 通過選擇性地移除對應(yīng)于該光電二極管的頂部表面的一部分第一保護(hù)層而在該第一鈍化層中形成溝槽；然后 形成埋置在該溝槽中的第二鈍化層。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中該邏輯單元包括上部金屬層。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中形成該第二鈍化層的步驟包括在該溝 槽中和在該第一鈍化層上形成該第二鈍化層，該第二鈍化層直接形成在該第 一鈍化層上并與其接觸。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中該第二鈍化層在該溝槽中的厚度大于 該第二鈍化層在該第一鈍化層上的厚度。
10. 如權(quán)利要求6所述的方法，還包括如下步驟當(dāng)按順序形成該光電 二極管和該邏輯單元之后，在包括該光電二極管和該邏輯單元的該襯底上形 成層間絕緣層。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，還包括如下步驟當(dāng)形成該層間絕緣層 之后，直接在該器件隔離膜上形成虛置接觸件并與其接觸。
12. —種方法，包括如下步驟提供具有由一對隔離層限定的有源區(qū)的襯底；然后 在該有源區(qū)中按順序形成光電二極管和邏輯單元；然后 直接在該隔離層上形成虛置接觸件并與其接觸；然后 在包括該光電二極管和該隔離層的該襯底上形成層間絕緣層；然后 在其空間對應(yīng)于該光電二極管頂部表面的該第一鈍化層中形成溝槽；然后在該第一鈍化層上和在該溝槽中形成第二鈍化層，該第二鈍化層直接形 成在該第一鈍化層上并與其接觸，其中該第二鈍化層在該溝槽中的厚度大于 該第二鈍化層在該第一鈍化層上的厚度。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中該第一鈍化層包括氧化物膜。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中該第二鈍化層包括氮化物膜。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中該氮化物膜包括SiN。
16. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中形成該第一鈍化層的步驟包括在 該襯底上沉積氧化物膜；然后使用CMP工藝來平坦化該第一鈍化層.
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中在該第一鈍化層中形成該溝槽的步 驟包括使用RIE移除一部分該第一鈍化層。
18. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中該邏輯單元包括金屬層。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中形成該第一鈍化層的步驟包括在 該金屬層上形成氧化物層。
20. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中該光電二極管形成在多個所述隔離 層之間。
全文摘要
本發(fā)明公開一種圖像傳感器及其制造方法，其中圖像傳感器的制造方法包括通過形成器件隔離層以在襯底中限定有源區(qū)；然后在該有源區(qū)中按順序形成光電二極管和邏輯單元；然后在該光電二極管和該邏輯單元上形成第一鈍化層；然后通過選擇性地移除對應(yīng)于該光電二極管的頂部表面的一部分第一保護(hù)層而在該第一鈍化層中形成溝槽；然后形成埋置在該溝槽中的第二鈍化層。在隨后的退火工藝中，在其空間對應(yīng)于該光電二極管的溝槽中形成厚的第二鈍化層，從而可以在該襯底的表面上抵消懸掛鍵，同時也減小了暗電流，增強(qiáng)了該光電二極管的靈敏度。
文檔編號H01L21/02GK101431089SQ200810175128
公開日2009年5月13日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者樸素恩 申請人:東部高科股份有限公司