專利名稱：Cmos圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及CMOS圖像傳感器的制作方法。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是一種將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的半導(dǎo)體器件。圖像傳感器通常分為兩 類電荷耦合器件(Charger Coupled Device，CCD)和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像 傳感器。CCD圖像傳感器具有讀取噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、響應(yīng)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但是CCD圖像 傳感器的功耗高、制作工藝也比較復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)與外圍電路的單芯片集成。CMOS圖像傳感器采用了與信號處理電路相同的CMOS技術(shù)，可以將CMOS圖像傳感 器與傳感器外的信號處理電路集成在同一芯片上，與CXD圖像傳感器相比，CMOS圖像傳感 器具有體積小、功耗低、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此，CMOS圖像傳感器被廣泛應(yīng)用于各種需要 進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的領(lǐng)域，如數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、手機(jī)等電子產(chǎn)品中。CMOS圖像傳感器的基本單元稱為像素，由1個(gè)光電二極管和3個(gè)或4個(gè)MOS晶體 管構(gòu)成，簡稱為3T類型或4T類型。所述光電二極管用于將光信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號， 而MOS晶體管用于讀取光電二極管轉(zhuǎn)換的電流信號。3T類型的CMOS圖像傳感器包括復(fù)位 晶體管、源跟隨器晶體管、選擇晶體管以及光電二極管；4T類型的CMOS圖像傳感器包括復(fù) 位晶體管、源跟隨器晶體管、選擇晶體管、轉(zhuǎn)移晶體管以及光電二極管；其中，3T類型CMOS 圖像傳感器中復(fù)位晶體管或4T類型CMOS圖像傳感器中轉(zhuǎn)移晶體管的源區(qū)與光電二極管的 N區(qū)直接或間接相連接。對于目前的CMOS圖像傳感器，暗電流仍是制約其信號轉(zhuǎn)換質(zhì)量的重要因素。通 常認(rèn)為，暗電流是在沒有入射光時(shí)光電二極管的輸出電流，其理想值應(yīng)為零。但實(shí)際情況 是，只要溫度不是絕對零度，CMOS圖像傳感器內(nèi)部的電子-空穴對就將處于產(chǎn)生、遷移和復(fù) 合的動(dòng)態(tài)平衡中，所述電子-空穴對的動(dòng)態(tài)平衡使得光電二極管中始終存在一定大小的電 流，即使沒有入射光，光電二極管的輸出電流也與低亮度入射光照射時(shí)的輸出電流相當(dāng)。這 種非理想情況的暗電流會(huì)增加圖像背景噪聲并降低動(dòng)態(tài)范圍，從而影響CMOS圖像傳感器 的信號轉(zhuǎn)換質(zhì)量。暗電流的形成原因主要有兩個(gè)，一個(gè)是由于光電二極管區(qū)域襯底表面的可動(dòng)電荷 形成的電流；另一個(gè)是由于CMOS圖像傳感器制作過程中各種刻蝕、光刻工藝對襯底的損 傷，因工藝損傷形成的襯底表面缺陷增大了光電二極管區(qū)域的電子-空穴對復(fù)合，從而增 大了暗電流。為了減少因襯底損傷而引起的暗電流，專利號為US6908839的美國專利提供了一 種CMOS圖像傳感器及其形成方法，通過在光電二極管的半導(dǎo)體襯底表面形成襯底保護(hù)層 以保護(hù)襯底。所述襯底保護(hù)層與CMOS晶體管的間隙壁同時(shí)形成，需要通過兩次光刻、刻蝕 工藝進(jìn)行，即分別形成DMOS晶體管的間隙壁與NMOS晶體管的間隙壁。然而，在所述間隙壁的刻蝕過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生CMOS晶體管區(qū)域的襯底被刻蝕的問題，所述CMOS晶體管區(qū)域的襯底損傷會(huì)增大MOS晶體管的漏電流，使得MOS晶體管不能 正常工作，CMOS圖像傳感器性能下降。綜上，需要改進(jìn)CMOS圖像傳感器的制作工藝，以保護(hù)形成CMOS圖像傳感器的半導(dǎo) 體襯底表面。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供了一種CMOS圖像傳感器的制作工藝，避免了 CMOS圖像 傳感器中MOS晶體管間隙壁介電層的重復(fù)刻蝕，改善了半導(dǎo)體襯底表面的質(zhì)量，從而提高 了 CMOS圖像傳感器的性能。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種CMOS圖像傳感器的制作方法，包括提供具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括光電二極管區(qū)域與外 圍電路區(qū)域；在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵介電層；在光電二極管區(qū)域的半導(dǎo)體襯底中形成具有第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)，所述第二 導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反，所述光電二極管區(qū)域的半導(dǎo)體襯底與其中的重?fù)诫s區(qū)構(gòu)成 光電二極管；在外圍電路區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成MOS晶體管的柵電極；在柵電極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成MOS晶體管的輕摻雜區(qū)；在MOS晶體管的柵電極兩側(cè)形成間隙壁，其特征在于，形成所述間隙壁包括在半導(dǎo)體襯底及柵電極上形成間隙壁介電層，在所述間隙壁介電層上形成光刻膠 層；圖形化所述光刻膠層，保留光電二極管區(qū)域、與光電二極管區(qū)域相鄰的MOS晶體 管的與光電二極管區(qū)域相鄰一側(cè)輕摻雜區(qū)上的間隙壁介電層上的光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕間隙壁介電層，形成MOS晶體管的間隙壁，其中，與 光電二極管區(qū)域相鄰的MOS晶體管只在遠(yuǎn)離光電二極管區(qū)域的柵電極一側(cè)形成間隙壁；同 時(shí)，光電二極管區(qū)域保留的間隙壁介電層作為光電二極管區(qū)域半導(dǎo)體襯底的襯底保護(hù)層?？蛇x的，所述光電二極管為PN結(jié)型的光電二極管?？蛇x的，還包括在所述光電二極管區(qū)域的半導(dǎo)體襯底中形成釘扎二極管，所述釘 扎二極管的負(fù)極與光電二極管的負(fù)極電連接?？蛇x的，形成所述釘扎二極管包括在光電二極管區(qū)域的重?fù)诫s區(qū)中形成具有第 一導(dǎo)電類型的表面摻雜區(qū)，所述表面摻雜區(qū)與重?fù)诫s區(qū)構(gòu)成釘扎二極管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的晶體管間隙 壁一次刻蝕形成，避免了因光刻及顯影誤差引起的半導(dǎo)體襯底重復(fù)刻蝕，從而減小了半導(dǎo) 體襯底的損傷。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器制作方法的流程示意圖。圖2至圖8是本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器制作方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有技術(shù)在制作CMOS圖像傳感器時(shí)，需要在光電二極管區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形 成襯底保護(hù)層來保護(hù)半導(dǎo)體襯底表面。所述襯底保護(hù)層通常與CMOS晶體管的間隙壁同時(shí) 形成，需要通過兩次光刻、刻蝕工藝進(jìn)行，即分別形成PMOS晶體管的間隙壁與NMOS晶體管 的間隙壁。在形成MOS晶體管間隙壁的過程中，如果光刻對準(zhǔn)發(fā)生偏差或者后續(xù)光刻膠顯影 產(chǎn)生誤差，則光刻膠掩膜會(huì)發(fā)生圖形偏差，所述光刻膠掩膜的圖形偏差使得半導(dǎo)體襯底被 重復(fù)刻蝕，進(jìn)而造成襯底損傷。所述半導(dǎo)體襯底的損傷會(huì)增大MOS晶體管的漏電流，使得 MOS晶體管不能正常工作。而為了提高CMOS圖像傳感器的分辨率，所述CMOS圖像傳感器的NMOS晶體管與 PMOS晶體管間距極小，光刻膠掩膜的圖形偏差很難避免。以特征尺寸0. 18微米的CMOS圖像 傳感器為例，所述CMOS圖像傳感器中NMOS晶體管與PMOS晶體管的最小間距為0. 2至0. 3 微米，但光刻、顯影工藝的誤差只能控制在士80納米之內(nèi)，即因光刻、顯影工藝誤差所引起 的光刻膠掩膜的最大誤差有可能達(dá)到160納米(即0. 16微米)；所述最大誤差與晶體管間 距相當(dāng)，因此，所述二次刻蝕形成間隙壁的工藝很難避免襯底不被重復(fù)刻蝕。針對上述問題，發(fā)明人提供如下方案，將PMOS晶體管間隙壁與NMOS晶體管間隙壁 的刻蝕一步完成，所述間隙壁刻蝕的同時(shí)，保留了光電二極管區(qū)域半導(dǎo)體襯底上的介電層， 以保護(hù)光電二極管區(qū)域的半導(dǎo)體襯底表面；所述間隙壁形成之后，再以光刻膠為掩膜，對半 導(dǎo)體襯底進(jìn)行兩步光刻、注入工藝，分別形成NMOS晶體管的重?fù)诫s區(qū)與PMOS晶體管的重?fù)?雜區(qū)。本發(fā)明一次刻蝕形成NMOS晶體管與PMOS晶體管間隙壁的方法不會(huì)發(fā)生現(xiàn)有技術(shù) 兩次刻蝕過程中的光刻對準(zhǔn)問題，進(jìn)而避免了因光刻膠掩膜圖形偏差引起的半導(dǎo)體襯底重 復(fù)刻蝕，減少了半導(dǎo)體襯底的損傷。為了更好的理解本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的制作方法，下面參照附圖對本發(fā)明 的具體實(shí)施例作進(jìn)一步說明，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明而 仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列的描述應(yīng)當(dāng)被理解為對本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛教 導(dǎo)，而并不作為對本發(fā)明的限制。通常的，CMOS圖像傳感器分為3T類型或4T類型，為了便于說明，本發(fā)明實(shí)施例以 4T類型的CMOS圖像傳感器制作方法為例進(jìn)行說明，所述CMOS圖像傳感器中與光電二極管 相連的晶體管為NMOS晶體管，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的CMOS圖像傳感器制作方法也適用于3T 類型的CMOS圖像傳感器，所述與光電二極管相連的晶體管也可為PMOS晶體管，只需將摻雜 類型進(jìn)行互補(bǔ)的更換即可，不應(yīng)限制其應(yīng)用范圍。圖1是本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器制作方法的流程示意圖，包括執(zhí)行步驟 S102，提供具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底分為光電二極管區(qū)域與外圍 電路區(qū)域；執(zhí)行步驟S104，在半導(dǎo)體襯底上形成柵介電層；執(zhí)行步驟S106，在光電二極管區(qū) 域的半導(dǎo)體襯底中形成具有第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型 相反；執(zhí)行步驟S108，在外圍電路區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成MOS晶體管的柵電極；執(zhí)行步驟S110，在對應(yīng)柵電極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成MOS晶體管的輕摻雜區(qū)；執(zhí)行步驟S112，在半 導(dǎo)體襯底上依次形成間隙壁介電層與光刻膠層；執(zhí)行步驟S114，圖形化所述光刻膠層，保 留光電二極管區(qū)域、與光電二極管區(qū)域相鄰的MOS晶體管與光電二極管區(qū)域相鄰一側(cè)輕摻 雜區(qū)上的間隙壁介電層上的光刻膠層；執(zhí)行步驟S116，以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕間隙 壁介電層，形成MOS晶體管的間隙壁，其中，與光電二極管區(qū)域相鄰的MOS晶體管只在遠(yuǎn)離 光電二極管區(qū)域的柵電極一側(cè)形成間隙壁；同時(shí)，光電二極管區(qū)域保留的間隙壁介電層作 為光電二極管區(qū)域半導(dǎo)體襯底的襯底保護(hù)層。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器制作方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖2至圖8是本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器制作方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所述，提供具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底201，所述半導(dǎo)體襯底201分為 相鄰的光電二極管區(qū)域I與外圍電路區(qū)域II，在具體實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類型為P型。光電二極管區(qū)域I的半導(dǎo)體襯底201用于形成光電二極管，在具體實(shí)施例中，所述 光電二極管為PN結(jié)型光電二極管；外圍電路區(qū)域II的半導(dǎo)體襯底201用于形成讀取光電 二極管輸出電流的CMOS晶體管電路，包括用于形成NMOS晶體管的NMOS晶體管區(qū)i以及用 于形成PMOS晶體管的PMOS晶體管ii ；所述NMOS晶體管區(qū)i包括轉(zhuǎn)移晶體管區(qū)與復(fù)位晶 體管區(qū)，分別位于PMOS晶體管區(qū)ii的兩側(cè)，其中，所述轉(zhuǎn)移晶體管區(qū)的一側(cè)與PMOS晶體管 區(qū)ii相鄰，另一側(cè)與光電二極管區(qū)域I相鄰，所述轉(zhuǎn)移晶體管區(qū)用于形成與光電二極管相 連的轉(zhuǎn)移晶體管。在所述半導(dǎo)體襯底201上形成器件隔離區(qū)203，所述器件隔離區(qū)203用于隔離相鄰 的NMOS晶體管與PMOS晶體管。之后，在半導(dǎo)體襯底201上形成柵介電層208，外圍電路區(qū)域II的柵介電層208 用于形成CMOS晶體管的柵介電層，光電二極管區(qū)域I的柵介電層208用于保護(hù)半導(dǎo)體襯底 201的表面。受限于柵介電層的厚度要求，所述柵介電層208的厚度較薄，需要在其上繼續(xù) 形成較厚的介電層以保護(hù)光電二極管區(qū)域I的半導(dǎo)體襯底201表面。接著，對半導(dǎo)體襯底201進(jìn)行離子注入，在光電二極管區(qū)域I的半導(dǎo)體襯底201中 形成具有第二導(dǎo)電類型的第一阱區(qū)209，所述第二阱區(qū)209為重?fù)诫s區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型 與第一導(dǎo)電類型相反，具體為N型；所述第一阱區(qū)209與導(dǎo)電類型相反的半導(dǎo)體襯底201構(gòu) 成了光電二極管。依據(jù)CMOS圖像傳感器電路設(shè)計(jì)的要求，所述光電二極管的第一阱區(qū)209與外圍電 路區(qū)域II的轉(zhuǎn)移晶體管相連，為了減小單元像素的面積以提高CMOS圖像傳感器的分辨率， 在具體實(shí)施例中，所述CMOS圖像傳感器為4T類型CMOS圖像傳感器，而所述第一阱區(qū)209、 與光電二極管區(qū)域I相鄰的MOS晶體管的輕摻雜區(qū)共同構(gòu)成轉(zhuǎn)移晶體管的源區(qū)。對于所述CMOS圖像傳感器為3T類型CMOS圖像傳感器的情況，所述第一阱區(qū)209、 與光電二極管區(qū)域I相鄰的MOS晶體管的輕摻雜區(qū)共同構(gòu)成復(fù)位晶體管的源區(qū)。在形成光電二極管之后，在NMOS晶體管區(qū)i的半導(dǎo)體襯底201中形成第二阱區(qū) 205，在PMOS晶體管區(qū)ii的半導(dǎo)體襯底201中形成第三阱區(qū)207，在具體實(shí)施例中，所述第 二阱區(qū)205為第一導(dǎo)電類型，具體為P型，所述第三阱區(qū)207為第二導(dǎo)電類型，具體為N型。如圖3所示，在PMOS晶體管區(qū)ii的柵介電層208上形成PMOS晶體管的柵電極 211，在具體實(shí)施例中，所述PMOS晶體管的柵電極211為多晶硅。然后，在所述PMOS晶體管的柵電極211兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底201中形成PMOS晶體管的輕摻雜區(qū)213。相應(yīng)的，在NMOS晶體管區(qū)i的柵介電層208上形成NMOS晶體管的柵電極215，在 具體實(shí)施例中，所述NMOS晶體管的柵電極215為多晶硅。之后，在所述NMOS晶體管的柵電 極215兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底201中形成NMOS晶體管的輕摻雜區(qū)217。如圖4所示，在半導(dǎo)體襯底201上依次形成間隙壁介電層210與第一光刻膠層 212，圖形化所述第一光刻膠層212，只保留光電二極管區(qū)域I、轉(zhuǎn)移晶體管區(qū)鄰近光電二極 管區(qū)域I 一側(cè)的輕摻雜源區(qū)219上間隙壁介電層210上的第一光刻膠層212，在具體實(shí)施例 中，為了避免對準(zhǔn)偏差，所述第一光刻膠層212還可以覆蓋轉(zhuǎn)移晶體管柵電極上的間隙壁 介電層210鄰近光電二極管區(qū)域的部分區(qū)域。在具體實(shí)施例中，所述間隙壁介電層210為氧化硅或氧化硅、氮化硅、氧化硅的堆 疊結(jié)構(gòu)，厚度為500至2000埃，形成所述間隙壁介電層210的方法為化學(xué)氣相淀積方式。如圖5所示，圖形化所述第一光刻膠層之后，以所述第一光刻膠層為掩膜，對間隙 壁介電層及其下方的柵介電層208進(jìn)行干法刻蝕，形成MOS晶體管的間隙壁218 ；之后移除 所述第一光刻膠層。在外圍電路區(qū)域I的MOS晶體管間隙壁218形成的同時(shí)，光電二極管區(qū)域I的半 導(dǎo)體襯底201上的間隙壁介電層得以保留，形成了光電二極管的襯底保護(hù)層220，所述襯底 保護(hù)層220用于保護(hù)半導(dǎo)體襯底201不受后續(xù)離子注入過程中光刻膠的影響，減少半導(dǎo)體 襯底201表面的界面缺陷，從而使得光電二極管的暗電流減小。在前述MOS晶體管間隙壁218的制作過程中，既形成了 NMOS晶體管的間隙壁，又 形成了 PMOS晶體管的間隙壁，所述一次刻蝕形成MOS晶體管間隙壁218的方法避免了現(xiàn)有 技術(shù)中因光刻及顯影誤差引起的半導(dǎo)體襯底重復(fù)刻蝕，從而減小了半導(dǎo)體襯底的損傷。如圖6所示，在形成間隙壁218與襯底保護(hù)層220之后，繼續(xù)在半導(dǎo)體襯底201上 形成第二光刻膠層，圖形化所述第二光刻膠層，露出第三阱區(qū)207，以所述第二光刻膠層與 PMOS晶體管的柵電極211為掩膜，對所述第三阱區(qū)207進(jìn)行離子注入，形成PMOS晶體管的 重?fù)诫s區(qū)221，所述PMOS晶體管的重?fù)诫s區(qū)221為P型摻雜。之后，移除所述第二光刻膠 層。如圖7所示，繼續(xù)在半導(dǎo)體襯底201上形成第三光刻膠層，圖形化所述第三光刻膠 層，露出第二阱區(qū)205，以所述第三光刻膠層與NMOS晶體管的柵電極215為掩膜，對所述第 二阱區(qū)205進(jìn)行離子注入，形成NMOS晶體管的重?fù)诫s區(qū)222，所述NMOS晶體管的重?fù)诫s區(qū) 222為N型摻雜；其中，轉(zhuǎn)移晶體管只在遠(yuǎn)離光電二極管區(qū)域I的柵電極一側(cè)通過離子注入 形成重?fù)诫s區(qū)。之后，移除所述第三光刻膠層。為了減小CMOS圖像傳感器的暗電流，還可以在光電二極管的上方形成釘扎二極 管，所述釘扎二極管可以減小由于半導(dǎo)體襯底201表面缺陷而引起的暗電流。因此，本發(fā)明 實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的制作方法還包括釘扎二極管的制作。如圖8所示，在完成光電二極管與MOS晶體管的制作之后，在半導(dǎo)體襯底201上形 成第四光刻膠層，圖形化所述第四光刻膠層，露出光電二極管區(qū)域I部分區(qū)域的第一阱區(qū) 209，對所述第一阱區(qū)209進(jìn)行離子注入，形成第一導(dǎo)電類型的表面摻雜區(qū)223，即P型的表 面輕摻雜區(qū)223 ；所述表面摻雜區(qū)223與其下的第一阱區(qū)209構(gòu)成了釘扎二極管。按照常規(guī)工藝，隨后要進(jìn)行金屬化、形成層間介電層、接觸孔以及形成電極等步驟，所述工藝為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)，在此不加以贅述，由此提供了本發(fā)明的CMOS圖
像傳感器。基于上述工藝實(shí)施后，形成本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器。圖9是本發(fā)明實(shí)施 例的CMOS圖像傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，包括具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底201，所述半導(dǎo)體襯底201包括相鄰的光電二極 管區(qū)域I與外圍電路區(qū)域II;所述光電二極管區(qū)域I包括半導(dǎo)體襯底201中的第一阱區(qū)209，所述第一阱區(qū) 209具有第二導(dǎo)電類型，其與相反導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底201構(gòu)成了光電二極管；所述第一 阱區(qū)209中的表面摻雜區(qū)223，所述表面摻雜區(qū)223具有第一導(dǎo)電類型，其與相反導(dǎo)電類型 的第一阱區(qū)209構(gòu)成了釘扎二極管；所述半導(dǎo)體襯底201表面還具有用于保護(hù)襯底的襯底 保護(hù)層220。所述外圍電路區(qū)域II包括半導(dǎo)體襯底201中相鄰的第二阱區(qū)205與第三阱區(qū) 207，所述第二阱區(qū)205的一側(cè)與第三阱區(qū)207相鄰，另一側(cè)與光電二極管區(qū)域I相鄰；所述 第二阱區(qū)205與第三阱區(qū)207的導(dǎo)電類型相反。所述第二阱區(qū)205上具有NMOS晶體管的柵介電層212，所述NMOS晶體管的柵介電 層212上具有柵電極215，所述NMOS晶體管柵電極215的兩側(cè)具有間隙壁218，所述NMOS 晶體管柵電極215兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底201中還包含有NMOS晶體管的輕摻雜區(qū)217與重?fù)?雜區(qū)222。其中，所述NMOS晶體管包括轉(zhuǎn)移晶體管，所述轉(zhuǎn)移晶體管的源區(qū)包括光電二極管 區(qū)域I的第一阱區(qū)209、與光電二極管區(qū)域I相鄰的MOS晶體管的輕摻雜區(qū)。所述第三阱區(qū)207上具有PMOS晶體管的柵介電層214，所述PMOS晶體管的柵介電 層214上具有柵電極211，所述PMOS晶體管柵電極211的兩側(cè)具有間隙壁218，所述PMOS 晶體管柵電極211兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底201中還包含有PMOS晶體管的輕摻雜區(qū)213與重?fù)?雜區(qū)221。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的CMOS圖像傳感器中MOS晶體管的間隙壁一次刻蝕形 成，避免了因光刻及顯影誤差引起的半導(dǎo)體襯底重復(fù)刻蝕，從而減小了半導(dǎo)體襯底的損傷。應(yīng)該理解，此處的例子和實(shí)施例僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本 申請和所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，做出各種修改和更正。
權(quán)利要求
1.一種CMOS圖像傳感器的制作方法，包括提供具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括光電二極管區(qū)域與外圍電 路區(qū)域；在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵介電層；在光電二極管區(qū)域的半導(dǎo)體襯底中形成具有第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)，所述第二導(dǎo)電 類型與第一導(dǎo)電類型相反，所述光電二極管區(qū)域的半導(dǎo)體襯底與其中的重?fù)诫s區(qū)構(gòu)成光電 二極管；在外圍電路區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成MOS晶體管的柵電極；在柵電極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成MOS晶體管的輕摻雜區(qū)；在MOS晶體管的柵電極兩側(cè)形成間隙壁，其特征在于，形成所述間隙壁包括在半導(dǎo)體襯底及柵電極上形成間隙壁介電層，在所述間隙壁介電層上形成光刻膠層；圖形化所述光刻膠層，保留光電二極管區(qū)域、與光電二極管區(qū)域相鄰的MOS晶體管的 與光電二極管區(qū)域相鄰一側(cè)輕摻雜區(qū)上的間隙壁介電層上的光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕間隙壁介電層，形成MOS晶體管的間隙壁，其中，與光電 二極管區(qū)域相鄰的MOS晶體管只在遠(yuǎn)離光電二極管區(qū)域的柵電極一側(cè)形成間隙壁；同時(shí)， 光電二極管區(qū)域保留的間隙壁介電層作為光電二極管區(qū)域半導(dǎo)體襯底的襯底保護(hù)層。
2.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述光電二極管為 PN結(jié)型的光電二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，還包括在所述光電 二極管區(qū)域的半導(dǎo)體襯底中形成釘扎二極管，所述釘扎二極管的負(fù)極與光電二極管的負(fù)極 電連接。
4.如權(quán)利要求3所述的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，形成所述釘扎二極 管包括在光電二極管區(qū)域的重?fù)诫s區(qū)中形成具有第一導(dǎo)電類型的表面摻雜區(qū)，所述表面 摻雜區(qū)與重?fù)诫s區(qū)構(gòu)成釘扎二極管。
5.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述CMOS圖像傳感 器為3T類型CMOS圖像傳感器；所述CMOS圖像傳感器的制作方法還包括將與光電二極管 區(qū)域相鄰的MOS晶體管的與光電二極管區(qū)域相鄰的輕摻雜區(qū)和所述光電二極管的重?fù)诫s 區(qū)共同構(gòu)成復(fù)位晶體管的源區(qū)。
6.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述CMOS圖像傳感 器為4T類型CMOS圖像傳感器；所述CMOS圖像傳感器的制作方法還包括將與光電二極管 區(qū)域相鄰的MOS晶體管的與光電二極管區(qū)域相鄰的輕摻雜區(qū)和所述光電二極管的重?fù)诫s 區(qū)共同構(gòu)成轉(zhuǎn)移晶體管的源區(qū)。
7.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述間隙壁介電層 為氧化硅或氧化硅、氮化硅、氧化硅的堆疊結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述間隙壁介電層 的厚度為500埃至2000埃。
9.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述刻蝕間隙壁介 電層的方法為干法刻蝕。
全文摘要
一種CMOS圖像傳感器的制作方法，所述CMOS圖像傳感器包括有CMOS晶體管，形成所述CMOS晶體管的間隙壁包括在半導(dǎo)體襯底及柵電極上形成間隙壁介電層，在所述間隙壁介電層上形成光刻膠層；圖形化所述光刻膠層，保留光電二極管區(qū)域、與光電二極管區(qū)域相鄰的MOS晶體管與光電二極管區(qū)域相鄰一側(cè)輕摻雜區(qū)上的間隙壁介電層上的光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕間隙壁介電層，形成MOS晶體管的間隙壁，其中，與光電二極管區(qū)域相鄰的MOS晶體管只在遠(yuǎn)離光電二極管區(qū)域的柵電極一側(cè)形成間隙壁；同時(shí)，光電二極管區(qū)域保留的間隙壁介電層作為光電二極管區(qū)域半導(dǎo)體襯底的襯底保護(hù)層。
文檔編號H01L27/146GK102136483SQ20101010003
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者楊建平, 霍介光 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司