專利名稱：圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像傳感器。
背景技術(shù)：
互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)圖像傳感技術(shù)是一種基于CMOS工藝的技術(shù)，在近十年來得到了快速的發(fā)展。CMOS圖像傳感器通過集成的模擬和數(shù)字電路對圖像進行采集、傳輸、處理以及輸出。這種技術(shù)相比較于其他類型的圖像傳感技術(shù)，具有集成度高、功耗低、成本低、功能強大等優(yōu)點，是一種有著廣闊前景的技術(shù)。在公告號CN100452417C的中國專利中就公開了一種CMOS圖像傳感器，參考圖1， 示出了所述圖像傳感器的示意圖。所述圖像傳感器包括發(fā)光區(qū)(圖中左側(cè)區(qū)域)和電路區(qū)(圖中右側(cè)區(qū)域)，其中電路區(qū)設置有用于控制發(fā)光區(qū)各顯示單元進行圖像顯示的控制電路，所述發(fā)光區(qū)包括多個顯示單元，其中每個顯示單元均包括一光電二極管和一晶體管， 圖1以一個顯示單元為例。所述顯示單元包括襯底100，位于襯底100上的P型阱區(qū)110，設置于P型阱區(qū) 110中的隔離區(qū)域115，所述隔離區(qū)域115隔離發(fā)光區(qū)和電路區(qū)180 ；其中所述光電二極管 140包括位于P型阱區(qū)110中的N型深摻雜區(qū)142、覆蓋于所述N型深摻雜區(qū)142上的P型半導體層144。其中，P型半導體層144通過離子注入的釘扎工藝形成于N型深摻雜區(qū)142 上，所述P型半導體層144。但是，通過離子注入方式形成P型半導體層144后，所述P型半導體層144中的離子摻入濃度為一特定值，即光電二極管140的釘扎效果是固定的，但是，所述離子摻入濃度的ρ型半導體層144的釘扎效果有可能不足以使光電二極管140有較好的電性，由于離子注入已經(jīng)完成，所述P型半導體層144中的離子摻入濃度已經(jīng)不可改變，從而使光電二極管無法獲得最佳的釘扎效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的問題是提供一種釘扎效果較好的圖像傳感器。為解決上述問題，一種圖像傳感器，包括形成于襯底上的光電二極管；依次覆蓋于所述光電二極管上的絕緣層和透明導電層；所述透明導電層具有負電壓信號加載端。所述透明導電層的材料為氧化鋅或氧化銦錫。所述透明導電層的厚度在100~1000A的范圍內(nèi)。所述絕緣層的材料為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或其組合。 所述絕緣層的厚度在50~400人的范圍內(nèi)。還包括連接于透明導電層的插塞，所述插塞與外部負電壓信號源相連。還包括用于向光電二極管傳輸電荷的傳輸管。所述傳輸管為MOS管。[0015]所述襯底為P型硅襯底，所述圖像傳感器包括位于P型硅襯底上的多個P型阱區(qū)； 形成于P型阱區(qū)中用于隔離各個顯示單元的淺溝槽隔離區(qū)；所述MOS管位于顯示單元的第一區(qū)域，所述MOS管包括位于所述P型阱區(qū)上的柵極和柵極電介質(zhì)，包圍所述柵極電介質(zhì)和柵極的側(cè)墻，以及位于所述柵極和柵極電介質(zhì)下方P型阱區(qū)表面處的摻雜區(qū)；所述光電二極管位于顯示單元的第二區(qū)域，所述光電二極管包括位于P型的硅襯底中、連接于MOS 管的N型深摻雜區(qū)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1.通過插塞向透明導電層加載負電壓信號，從而在光電二極管的表面形成反型層，所述反型層對光電二極管起到釘扎作用，通過改變所述負電壓信號可以改變釘扎作用， 進而使所述光電二極管可以獲得最佳的釘扎效果。2.所述釘扎的光電二極管還可以減小圖像傳感器的漏電流、提高藍光的轉(zhuǎn)換效率。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中圖像傳感器一實施例的示意圖；圖2是本實用新型圖像傳感器一實施例的示意圖；圖3是圖2所示圖像傳感器制造方法一實施方式的流程示意圖；圖4至圖11是圖3所示圖像傳感器制造方法形成的圖像傳感器一實施例的示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。針對背景技術(shù)中所述的問題，本實用新型提供一種圖像傳感器，參考圖2示出了本實用新型圖像傳感器一實施例的示意圖。本實用新型的圖像傳感器包括發(fā)光區(qū)和電路區(qū)，其中，發(fā)光區(qū)包括多個矩陣式排列的顯示單元，每個顯示單元分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第二區(qū)域包括光電二極管，所述第一區(qū)域包括連接于所述光電二極管的MOS管；所述電路區(qū)設置有控制電路，所述控制電路通過MOS管控制光電二極管發(fā)出光信號，以完成圖像顯示，本實施例中，控制電路的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再贅述。為了使附圖更加簡潔、清楚，圖2中只示意出了發(fā)光區(qū)，并且僅以發(fā)光區(qū)的一個顯示單元作為示例。本實施例的圖像傳感器包括P型的硅襯底201 ；位于硅襯底201上的多個P型阱區(qū)203 ；形成于P型阱區(qū)203中的淺溝槽隔離區(qū)(Shallow trenchlsolation，STI)207，所述淺溝槽隔離區(qū)207用于隔離發(fā)光區(qū)和電路區(qū)，還用于隔離各個顯示單元；在顯示單元的第一區(qū)域中，包括位于所述P型阱區(qū)203上的柵極215和柵極電介質(zhì)210，包圍所述柵極電介質(zhì)210和柵極215的側(cè)墻217，以及位于所述柵極215和柵極電介質(zhì)210下方P型阱區(qū)203表面處的摻雜區(qū)219。所述摻雜區(qū)219、柵極電介質(zhì)210、柵極215及側(cè)墻217構(gòu)成MOS 管。具體地，所述摻雜區(qū)219為N型摻雜區(qū)，但是本實用新型并不限制于此。所述MOS管為一傳輸管，用于向光電二極管傳輸電荷，所述MOS管包括輸出端，所述輸出端連接于光電二極管。顯示單元的第二區(qū)域包括位于P型的硅襯底201中、連接于MOS管的N型深摻雜區(qū)205，所述P型的硅襯底201和N型深摻雜區(qū)205之間形成有PN結(jié)，構(gòu)成光電二極管；所述圖像傳感器還包括依次覆蓋于所述N型深摻雜區(qū)205上的絕緣層213和透明導電層211，所述透明導電層211具有負電壓信號加載端；所述圖像傳感器還包括覆蓋MOS管和光電二極管上的層間介質(zhì)層212，所述層間介質(zhì)層212中形成有電連接于所述透明導電層211的第一插塞209，所述第一插塞209連接于所述透明導電層的負電壓信號加載端。較佳地，所述第一插塞209形成于淺溝槽隔離區(qū) 207上，從而避免第一插塞209遮擋發(fā)光二極管發(fā)出的光，所述圖像傳感器還包括電連接于 MOS管的摻雜區(qū)219的第二插塞208。所述控制電路通過第二插塞208向MOS管加載電荷。 所述第一插塞209連接于外部負電壓信號源(圖未示)，通過對第一插塞209加載負電壓信號，從而使電連接于第一插塞209的透明導電層211上加載有負電壓信號，所述負電壓信號可使N型深摻雜區(qū)205的表面形成反型層(所述透明導電層211和絕緣層213分別與PMOS管的柵極和柵極電介質(zhì)類似)。所述加載負電壓形成反型層的過程類似于PMOS 加壓工作過程。所述反型層作為光電二極管的釘扎層，所述P型阱區(qū)203、N型深摻雜區(qū)205 以及反形層構(gòu)成釘扎的光電二極管。釘扎的光電二極管可以減少硅的表面態(tài)(例如表面處的懸掛鍵)的影響，從而減小了光電二極管表面可動電荷形成的電流，進而減小了光電二極管的漏電流；此外，由于釘扎的光電二極管易于收集藍色電子，因此釘扎的光電二極管可以增加藍光的轉(zhuǎn)換效率；更進一步地，由于釘扎效果與反型層相關(guān)，通過改變加載于所述第一插塞上的負電壓信號可以改變反型層的釘扎效果，在完成圖像傳感器的制作之后，也可以通過調(diào)整加載于第一插塞上的負電壓信號，以獲取最佳釘扎效果的光電二極管。下面結(jié)合圖像傳感器的制造方法進一步描述本技術(shù)方案，參考圖3示出圖2所示圖像傳感器制造方法一實施方式的流程示意圖。所述圖像傳感器制造方法包括以下步驟步驟Si，提供P型的襯底，在襯底上形成多個P型阱區(qū)，在P型阱區(qū)中形成隔離區(qū)， 所述隔離區(qū)之間包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；步驟S2，在第一區(qū)域的P型阱區(qū)上依次形成柵極電介質(zhì)、柵極；步驟S3，對第二區(qū)域進行深離子注入，在P型的襯底中形成N型深摻雜區(qū)；步驟S4,以柵極為掩模對第一區(qū)域的P型阱區(qū)進行N型輕摻雜；步驟S5，形成包圍所述柵極電介質(zhì)介質(zhì)及柵極的側(cè)墻；步驟S6，以柵極以及側(cè)墻為掩模對第一區(qū)域的P型阱區(qū)進行深離子注入，形成N型摻雜區(qū)；步驟S7，在第一區(qū)域的N型深摻雜區(qū)上依次形成絕緣層和透明導電層；步驟S8，在所述透明導電層、柵極、隔離區(qū)上覆蓋層間介質(zhì)層，在所述層間介質(zhì)層中形成電連接于所述透明導電層上的第一插塞、電連接于摻雜區(qū)的第二插塞。[0044]下面結(jié)合具體實施例和附圖對上述各步驟做進一步描述。參考圖4至參考圖11示出了圖3所示圖像傳感器制造方法形成的圖像傳感器一實施例的示意圖。為了使附圖更加簡潔、清楚，圖4至圖11中只示意出了發(fā)光區(qū)，并且僅以發(fā)光區(qū)的一個顯示單元作為示例。參考圖4，執(zhí)行步驟Si，所述襯底301可以是單晶硅或硅鍺；也可以是絕緣體上硅 (Silicon on insulator，SOI)，本實施例中，所述襯底301為P型摻雜的襯底；所述P型阱區(qū)303可以通過離子注入或擴散的方法形成于襯底301上，所述P型阱區(qū)303可以采用硼離子摻雜而成；所述隔離區(qū)307用于隔離圖像傳感器的顯示區(qū)和電路區(qū)，也用于絕緣顯示區(qū)域的各個顯示單元，具體地，所述隔離區(qū)307可以是淺溝槽隔離區(qū)或場氧化區(qū)。所述隔離區(qū)307之間分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中第一區(qū)域用于形成MOS管，第二區(qū)域用于形成光電二極管。參考圖5，執(zhí)行步驟S2，所述柵極電介質(zhì)302的材料可以是二氧化硅，具體地，通過熱氧化方法在第一區(qū)域的P型阱區(qū)303上形成柵極電介質(zhì)；所述柵極304的材料為多晶硅， 具體地，通過低壓化學氣相沉積法在柵極電介質(zhì)302上形成柵極304。參考圖6，執(zhí)行步驟S3，本實施例中，對第二區(qū)域的P型襯底進行N型深離子注入， 具體地，所述N型離子為砷離子或磷離子，以砷離子注入為例，注入能量在35 50KeV的范圍內(nèi)，劑量為1 X IO14 6 X 1015atomS/Cm2，在第二區(qū)域中形成N型深摻雜區(qū)308，所述P型的襯底301和N型深摻雜區(qū)308間形成PN結(jié)，以構(gòu)成光電二極管。參考圖7，執(zhí)行步驟S4,以所述柵極電介質(zhì)302和柵極304為掩模，對第一區(qū)域中露出的P型阱區(qū)303進行N型輕摻雜，形成N型輕摻雜區(qū)305。具體地，所述N型摻雜離子為砷離子或磷離子，可以通過離子注入或擴散的方法形成于P型阱區(qū)303，以砷離子注入為例，注入能量在9 IlKeV的范圍內(nèi)，劑量為IXlO12 6X 1013atoms/cm2。參考圖8，執(zhí)行步驟S5，形成保形覆蓋所述柵極電介質(zhì)302和柵極304的介質(zhì)層， 通過干法蝕刻法去除柵極上的介質(zhì)層以及P型阱區(qū)303上的介質(zhì)層，形成包圍所述柵極電介質(zhì)302和柵極304的側(cè)墻306。參考圖9，執(zhí)行步驟S6，具體地，在N型深摻雜區(qū)308上形成光刻膠層，圖形化所述光刻膠層定義出第一區(qū)域，然后以柵極304以及側(cè)墻306為掩模對第一區(qū)域進行深離子注入，形成N型摻雜區(qū)319，具體地，所述深離子注入采用的N型離子為砷離子或磷離子，以砷離子注入為例，注入能量在35 501KeV的范圍內(nèi)，劑量為1 X IO14 6 X 1015atoms/cm2o從而完成了在第一區(qū)域中形成MOS管的制造過程。參考圖10，執(zhí)行步驟S7，在第二區(qū)域的N型深摻雜區(qū)308上依次形成絕緣層313 和透明導電層311，之后圖形化所述絕緣層313和透明導電層311，去除光電二極管區(qū)域、與光電二極管相鄰的隔離區(qū)之外其他區(qū)域的絕緣層313和透明導電層311 ；具體地，所述絕緣層313的材料可以是二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或其組合，較佳地，所述絕緣層313的厚度為50~400A,可以通過化學氣相沉積法或爐管的方法等形成所述絕緣層313 ；所述透明導電層311的材料可以是氧化鋅或氧化銦錫(ITO)，為了避免較厚的透明導電層311會造成光利用率較低，較佳地，所述透明電極層311的厚度介于100-1000A, 可以通過磁控濺射的方法形成所述透明導電層311。[0057]參考圖11，執(zhí)行步驟S8，所述層間介質(zhì)層321的材料為氧化硅或硼磷硅酸鹽玻璃 (BPSG)，所述層間介質(zhì)層321的厚度至少覆蓋所述柵極304，具體地，所述層間介質(zhì)層321的厚度在2000~8000A的范圍內(nèi)，可以通過化學氣相沉積法形成所述層間介質(zhì)層321。較佳地，在所述層間介質(zhì)層321中形成第一插塞315、第二插塞317之前，對所述層間介質(zhì)層321進行平坦化工藝，以使層間介質(zhì)層321的表面較為平整。具體地，通過反應離子蝕刻法在隔離區(qū)307上的層間介質(zhì)層321形成第一開口、直至所述第一開口露出透明導電層311 ；在源區(qū)/漏區(qū)319上的層間介質(zhì)層321形成第二開口、直至所述第二開口露出源區(qū)/漏區(qū)319。通過磁控濺射法或物理氣相沉積法向所述第一開口和第二開口中沉積導電材料， 以形成填充于第一開口的第一插塞315，填充于第二開口中的第二插塞317。具體地，所述導電材料為鎢、銅等的金屬材料。較佳地，在沉積完導電材料之后，通過化學機械研磨法平坦化所述層間介質(zhì)層321 的表面。至此完成了本實用新型圖像傳感器的制作過程。圖像傳感器的應用過程中，通過第一插塞315向透明導電層311加載負電壓信號， 從而在N型深摻雜區(qū)308的表面形成反型層(P型層)，所述反型層對光電二極管起到釘扎作用，通過改變所述負電壓信號可以改變釘扎作用，進而使所述光電二極管可以獲得最佳的釘扎效果。此外，所述釘扎的光電二極管還可以減小圖像傳感器的漏電流、提高藍光的轉(zhuǎn)換效率。需要說明的是，上述實施例中，所述第一插塞形成于隔離區(qū)，但是本實用新型并不限制于此，還可以設置于透明導電層上其他位置處的層間介質(zhì)層中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)上述實施例對本實用新型進行相應地變形、修改和替換。還需要說明的是，在上述實施例中，所述襯底上進行N型摻雜以形成光電二極管， 但是本實用新型并不限制于此，還可以是在N襯底上進行P型摻雜以形成光電二極管，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)上述實施例對本實用新型進行相應地變形、修改和替換。本實用新型雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種圖像傳感器，其特征在于，包括形成于襯底上的光電二極管；依次覆蓋于所述光電二極管上的絕緣層和透明導電層；所述透明導電層具有負電壓信號加載端。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述透明導電層的厚度在 100~1000A的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求ι所述的圖像傳感器，其特征在于，所述絕緣層的厚度在50~400人的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，還包括連接于透明導電層的插塞，所述插塞與外部負電壓信號源相連。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，還包括用于向光電二極管傳輸電荷的傳輸管，所述傳輸管的輸出端與光電二極管相連。
6.如權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其特征在于，所述傳輸管為MOS管。
7.如權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，其特征在于，所述襯底為P型硅襯底，所述圖像傳感器還包括位于所述P型硅襯底上的多個P型阱區(qū)、以及形成于P型區(qū)中用于隔離各個顯示單元的淺溝槽隔離區(qū)；所述顯示單元包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述MOS管位于顯示單元的第一區(qū)域，所述光電二極管位于顯示單元的第二區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像傳感器，其特征在于，所述MOS管包括位于所述P型阱區(qū)上的柵極和柵極電介質(zhì)，包圍所述柵極電介質(zhì)和柵極的側(cè)墻，以及位于所述柵極和柵極電介質(zhì)下方P型阱區(qū)表面處的摻雜區(qū)。
9.如權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其特征在于，所述光電二極管包括位于P型的硅襯底中、且連接于MOS管的N型深摻雜區(qū)。
專利摘要一種圖像傳感器，所述圖像傳感器，包括形成于襯底上的光電二極管；依次覆蓋于所述光電二極管上的絕緣層和透明導電層；所述透明導電層具有上負電壓信號加載端。通過改變所述負電壓信號可以改變釘扎作用，進而使所述光電二極管可以獲得最佳的釘扎效果。
文檔編號H01L27/146GK201966212SQ201120003828
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者霍介光 申請人:格科微電子(上海)有限公司