图像传感器制造方法技术

本发明专利技术公开了在不用硬掩模的情况下形成光电二极管区和浮置扩散区的ＣＭＯＳ图像传感器制造方法。这种方法能避免在不使用硬掩模的情况下光电二极管区和栅图案区不对准，也能避免执行离子注入工艺时离子经过栅区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像传感器诸如立式CMOS图像传感器的制造方法，尤其涉 及在没有硬掩模的情况下能够形成光电二极管区和浮置扩散区，能避免光电二 极管区与栅区不对准，并能在离子注入工序中防止注入的离子经过栅区的图像 传感器制造方法。
技术介绍
图像传感器是将图像传感器检测到的光学图像转换为电信号的半导体器 件，图像传感器可以归类为电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体 (CMOS)。CCD图像传感器具有空间位置彼此相邻的多个金属氧化硅(MOS)电容 器，并且电荷载体存储并转移到该电容器。CMOS图像传感器可具有对应半导体器件的像素的多个MOS晶体管，该 MOS晶体管具有控制电路和信号处理电路作为外围电路.。像素区可以具有多 个光电二极管，而围绕像素区的外围电路区，可提供对像素区中检测到的信号 进行检测。控制电路和信号处理单元可以集成在一起使用一种通过MOS晶体 管检测输出的转换方法。在CMOS图像传感器中，随着光电二极管的光强度 的增加，图像传感器的光敏性可以大大提高。CCD图像传感器被认为在光敏性和降低噪声方面优于CMOS图像传感 器，但在实现高集成密度和低功耗方面有困难。而且，CMOS图像传感器更易 于制造，更适合实现高集成密度和低功耗。因此，由于其改善的制造工艺加上 其性质，半导体制造工艺方面重点发展CMOS图像传感器。如图1所示，可以在半导体衬底1上和/或上方形成栅氧化膜5，其中在该 衬底注入P型诸如硼的掺杂剂。多晶硅层6可以在含有栅氧化膜5的半导体衬底1上形成。可以在多晶硅层6上和/或上方形成硬掩模7，可以执行栅构图工 序来形成栅。在栅形成后，为了形成浮置扩散区，可以形成硬掩模7和光刻胶图案8， 并利用硬掩模7和光刻胶图案8执行离子注入工序，进而形成浮置扩散区2、 3。然后，为了形成蓝色的光电二极管4，形成为开放蓝色光电二极管4的另 一个光刻胶图案。当使用硬掩模7时，可能执行蚀刻工序会有困难并可能出现 微粒。在所述CMOS图像传感器的制造方法中，形成蓝色光电二极管4和浮置 扩散区2、 3的离子注入工序可能需要高能量。然而，在高能量下执行离子注 入工序时，防止离子通过栅区下面的区域是很重要的。因此，蓝色光电二极管 4可以通过两次执行光刻胶工序来形成。然而，由于两次执行光刻胶工序通常 很难，因此可以采用使用硬掩模7的该工序。在这种情况下，蚀刻工序会变得 困难并导致有害微粒的产生。
技术实现思路
本专利技术实施方式涉及一种立式CMOS图像传感器的制造方法，此方法中， 光电二极管区和浮置扩散区可以在不用硬掩模的情况下形成，这样的方法能够 在不使用硬掩模时避免光电二极管区和栅图案区不对准。该方法还能在通过栅 区执行离子注入工序时防止离子经过。本专利技术实施方式涉及一种可包含至少下列步骤之一的制造方法在半导体 衬底上形成势垒层；在半导体衬底上形成第一光刻胶图案；在半导体衬底上形 成包括栅氧化膜图案和多晶硅薄膜图案的栅图案；在第一光刻胶图案上形成第 二光刻胶图案；在半导体衬底中形成第一浮置扩散区和光电二极管区；去除第 一光刻胶图案和第二光刻胶图案；在包含栅氧化膜图案和多晶硅薄膜图案的半 导体衬底上形成多氧化物薄膜；在包含多氧化物薄膜的半导体衬底上形成第三 光刻胶图案；然后在第一浮置扩散区上形成第二浮置扩散区。实施方式涉及一种可包含至少以下步骤之一的在半 导体衬底内形成至少一个器件绝缘膜；通过往半导体衬底内注入掺杂剂在器件绝缘膜下面形成势垒层；在半导体衬底上部上面形成氧化膜焊盘，并为在氧化 膜焊盘上打开光电二极管区形成第一光刻胶图案；利用第一光刻胶图案作为掩 模，以及器件绝缘膜作为对准标记将掺杂剂注入光电二极管区；去除第一光刻 胶图案并在氧化膜焊盘上为浮置扩散区开口形成第二光刻胶图案；用第二光刻 胶图案作为掩模在浮置扩散区形成一个N型浮置扩散区和一个P型浮置扩散 区；去除第二光刻胶图案；在氧化膜焊盘上形成多晶硅膜；在多晶硅膜上形成 第三光刻胶图案；然后用第三光刻胶图案作掩模形成栅图案。附图说明实施例图1阐明了图像传感器的制造方法；实施例图2A到2E根据实施方式阐明了图像传感器的制造方法； 实施例图3A到3D根据实施方式阐明了图像传感器的制造方法。具体实施例方式如例图2A所示，依照实施方式图像传感器的制造方法可包含在半导体衬 底100上和/或上方形成势垒层110。势垒层110可以通过往半导体衬底100 里注入P型掺杂剂如硼形成。在形成势垒层110后，可以在半导体衬底100上形成第一光刻胶图案130， 第一光刻胶图案可以通过在半导体衬底100上顺序沉积栅氧化膜和多晶硅膜 形成。如实施例图2B所示，包含栅氧化膜图案120和多晶硅膜图案121的栅图 案可以通过执行包含利用第一光刻胶图案130进行蚀刻工艺和灰化工艺的构 图工艺来形成。如实施例图2C所示，可以在第一光刻胶图案130上和/或上方形成第二光 刻胶图案131，第二光刻胶图案可以通过在不移除第一光刻胶图案130的情况 下在半导体衬底100上和/或上方涂敷光刻胶来形成，并执行显影、曝光和蚀 刻工艺。或者，可以通过形成具有与第一光刻胶图案130和第二光刻胶图案 131双重结构相同厚度的第一光刻胶图案130来提供不含第二光刻胶图案131 的结构。其次，N型浮置扩散区140和光电二极管区150可以通过利用第一光刻胶图案BO和第二光刻胶图案131作掩模往位于势垒层110垂直上方的部分半导 体衬底100内注入N型掺杂剂来形成。光电二极管区150可具有一个包含半 导体衬底100的势垒层110的最高表面上提供的红光电二极管区、绿光电二极 管区和蓝光电二极管区的层状结构。如实施例图2D所示，在N型浮置扩散区140和光电二极管区150形成后， 第一光刻胶图案130和第二光刻胶图案131能用灰化工艺去除。多氧化膜160 可以在包含栅氧化膜图案120和多晶硅膜图案121的半导体衬底100上沉积。 在接下来注入P型掺杂剂的工艺中，注入的P型掺杂剂的量可以通过多氧化膜 160的厚度来进行调整。如实施例图2E所示，在多氧化膜160形成后，只为N型浮置扩散区140 开口的第三光刻胶图案170可以在多氧化膜160上形成。P型掺杂剂通过第三 光刻胶图案170注入，从而能够注入P型掺杂剂的浮置扩散区141在N型浮置 扩散区140上和/或上方形成。因此，包含N型浮置扩散区140， P型浮置扩散区141和蓝色光电二极管 区150的能够通过执行利用第一光刻胶图案130，第二光 刻胶图案131和第三光刻胶图案170作掩模的掺杂剂注入工艺在半导体衬底 IOO内成形。此外，这样的掺杂剂能够避免通过包含栅氧化膜图案120和多晶 硅膜图案121的栅图案。如实施例图3A所示，依据实施方式，图像传感器的制造方法包括在半导 体衬底200的上部230内形成器件绝缘膜231 。器件绝缘膜231可利用浅沟槽 隔离工艺(STI)形成并用作对准标记。在器件绝缘膜231形成后，可以在半导体衬底200内形成P型势垒层210， P型势垒层210可以通过往半导体衬底200内注入P型掺杂剂如硼形成。如实施例图3B所示，在半导体衬底200内形成P型势垒层210后，可以 在包含器件绝缘膜231的半导体衬底200的上部形成氧化膜焊盘240。氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法包括：在半导体衬底内形成势垒层；在半导体衬底上面形成第一光刻胶图案；在半导体衬底上面形成包含栅氧化膜图案和多晶硅膜图案的栅图案；在所述第一光刻胶图案上形成第二光刻胶图案；在半导体衬底内形成第一浮置扩散区和光电二极管区；移除第一光刻胶图案和第二光刻胶图案；在包含所述栅氧化膜图案和多晶硅膜图案的半导体衬底上形成多氧化膜；在包含多氧化膜的半导体衬底上形成第三光刻胶图案；以及然后在所述第一浮置扩散区上形成第二浮置扩散区。

【技术特征摘要】
KR 2006-11-29 10-2006-0118981;KR 2006-12-29 10-2001、一种方法包括在半导体衬底内形成势垒层；在半导体衬底上面形成第一光刻胶图案；在半导体衬底上面形成包含栅氧化膜图案和多晶硅膜图案的栅图案；在所述第一光刻胶图案上形成第二光刻胶图案；在半导体衬底内形成第一浮置扩散区和光电二极管区；移除第一光刻胶图案和第二光刻胶图案；在包含所述栅氧化膜图案和多晶硅膜图案的半导体衬底上形成多氧化膜；在包含多氧化膜的半导体衬底上形成第三光刻胶图案；以及然后在所述第一浮置扩散区上形成第二浮置扩散区。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述势垒层的形成包括往 半导体衬底里注入P型掺杂剂。3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述P型掺杂剂包括硼。4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光刻胶图案的形 成包括在半导体衬底上顺序沉积栅氧化膜和多晶硅膜。5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，栅图案形成包括执行包含 用第一光刻胶图案作掩模的蚀刻工艺和灰化工艺的构图工艺。6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二光刻胶图案的形 成包括在包含所述第一光刻胶图案的半导体衬底上涂敷光刻胶；然后 在所述光刻胶上执行显影、曝光和蚀刻工艺。7、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一浮置扩散区包括 一个N型浮置扩散区。8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在势垒层的最高表面上面 提供光电二极管区。9、 根据权利要求8所述的方法，所述光电二极管区具有包括红色光电二 极管区、绿色光电二极管区和蓝色二极管区的层状结构。10、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述N型浮置扩散区和光电二极管区的形成包括使用第一光刻胶图案和第二光刻胶图案作掩模往位 于势垒层垂直上方的半导体衬底部分注入N型掺杂剂。11、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光刻胶图案和第 二光刻胶图案都用灰化工艺移除。12、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李相起，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]