一种半浮栅感光器件的制造方法技术

本发明专利技术属于半导体感光器件技术领域，具体为一种半浮栅感光器件的制造方法。本发明专利技术通过自对准工艺，只需要一步光刻便可以形成半浮栅感光器件的浮栅和控制栅，工艺过程简单，易于控制；同时，本发明专利技术采用多晶锗化硅作为半浮栅感光器件的浮栅材料，多晶锗化硅浮栅和硅衬底形成异质结结构，p型多晶锗化硅的价带顶高于p型硅的价带顶，使空穴有选择的流向p型多晶锗化硅浮栅，有利于空穴在多晶锗化硅浮栅中的保存，提高浮栅中空穴数目的稳定性，进而可以稳定输出电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体感光器件
，具体涉及。
技术介绍
图像传感器是将光信号转换为电信号的半导体感光器件，由图像传感器器件组成的图像传感器芯片被广泛应用于数码相机、摄像机及手机等产品中。中国专利200910234800.9中提出了一种半导体感光器件，如图1所示，半导体感光器件10通常在一个半导体衬底或掺杂的阱500内形成，半导体衬底或掺杂的阱500掺杂有低浓度的n型或p型杂质，半导体感光器件10的两边通过浅沟槽隔离结构501或者硅的局部氧化与周围相隔离。漏区514和源区511的掺杂类型与半导体衬底或阱500的掺杂类型相反。沟道512通常位于半导体衬底或掺杂的阱500之内。漏区514作为一个MOSFET的漏极可以通过接触体513与外部电极连接。源区511作为一个MOSFET的源极可以通过接触体510与外部电极连接。在沟道区域512与浅沟槽隔离结构501之间为阱区503，其掺杂类型通常与源区511和漏区514相同。反掺杂区502位于阱区503内，具有和阱区503相反的掺杂类型，从而形成了一个P_n结二极管。沟道区域512之上形成覆盖整个沟道区域的第一层绝缘膜506。在该第一层绝缘膜之上形成的一个作为电荷存储节点的具有导电性的浮栅区505。浮栅区505可以作为一个MOSFET的浮动栅极，通过对它施加不同大小的电压，可以控制流过沟道512的电流密度。浮栅区505通常与漏区514的掺杂属性相反，例如，浮栅区505由p型掺杂的多晶硅形成，而漏区514则掺有n型杂质。浮栅区505通过绝缘膜506中的窗口 504与反 掺杂区502相接触。因此浮栅区505也与由反掺杂区502和阱区503形成的p-n结相连。第二层绝缘薄膜509覆盖在浮栅区505上，并在第二层绝缘膜509之上形成控制栅极507以及侧墙508。中国专利200910234800.9中还提出了上述半导体感光器件10的制造方法，其中，浮栅区505和控制栅极507的形成过程为:首先，淀积第一层导电薄膜，然后通过光刻工艺刻蚀所述第一层导电薄膜形成浮栅区505，如图2a所示；然后，覆盖浮栅区505形成第二层绝缘薄膜509，然后在第二层绝缘509之上淀积第二层导电薄膜，然后通过光刻工艺和刻蚀工艺刻蚀所述第二层导电薄膜形成控制栅极507，如图2b所示。如上所述，在浮栅区和控制栅极的形成过程中需要进行两次光刻工艺，不仅过程复杂，还会容易引入对准偏差。同时，浮栅区505通常采用多晶硅、钨、氮化钛和金属材料，多晶硅与与之相接触的硅衬底之间没有能带差，不利于空穴从硅向多晶硅的流动，收集效率不高，而且，该半导体感光器件10在读取电流的时候会对在控制栅极507施加正电压，这个正电压会抵消加在漏极上的正电压，这也会导致浮栅区505中的空穴向反掺杂区502的流动。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提出半浮栅感光器件的制造方法，以简化半浮栅感光器件的制造工艺，并提高空穴在半浮栅感光器件的浮栅中的收集效率。本专利技术的目的将通过以下技术方案得以实现: 半浮栅感光器件的制造方法，包括浮栅和控制栅的形成方法，所述浮栅和控制栅的形成方法包括以下步骤: 覆盖所形成的结构淀积第一层导电薄膜； 在所述第一层导电薄膜之上形成第二层绝缘薄膜； 在所述第二层绝缘薄膜之上淀积第二层导电薄膜； 通过光刻工艺和刻蚀工艺刻蚀所述第二层导电薄膜，刻蚀后剩余的所述第二层导电薄膜形成器件的控制栅； 沿着所述控制栅的两侧边沿，继续刻蚀掉暴露出的所述第二层绝缘薄膜和所述第一层导电薄膜，刻蚀后剩余的所述第一层导电薄膜形成器件的浮栅，所述浮栅与部分所述具有第一种掺杂类型的掺杂阱连接，将另一部分所述具有第一种掺杂类型的掺杂阱暴露出来。优选的，上述的半浮栅感光器件的制造方法，其中:在所述浮栅和控制栅的形成方法之前还包括以下步骤: 在具有第一种掺杂类型的半导体衬底内形成浅沟槽隔离结构或者硅局部氧化结构； 在所述半导体衬底内形成具有第二种掺杂类型的掺杂阱； 在所述半导体衬底的表面形成第一层绝缘薄膜，然后通过光刻工艺形成图形； 以光刻胶为掩膜刻蚀掉暴露出的所述第一层绝缘薄膜； 以刻蚀后剩余的所述第一层绝缘薄膜为掩膜，进行离子注入，在所述具有第二种掺杂类型的掺杂阱内形成具有第一种掺杂类型的掺杂阱，所述具有第一种掺杂类型的掺杂阱与所述具有第二种掺杂类型的掺杂阱形成用于产生光电效应的Pn结二极管。优选的，所述的半浮栅感光器件的制造方法，其中:在所述浮栅和控制栅的形成方法之后还包括以下步骤: 在所述控制栅的两侧形成栅极侧墙； 沿着所述栅极侧墙刻蚀掉暴露出的所述第一层绝缘薄膜； 进行离子注入，在所述半导体衬底内形成源漏掺杂； 进行电极隔离和电极形成，并形成光通道，使得光能照射到所述用于产生光电效应的pn结二极管上。优选的，上述的半浮栅感光器件的制造方法，其中:所述的第一层导电薄膜为多晶锗化硅、多晶硅、钨、氮化钛或者合金材料中的任意一种。优选的，上述的半浮栅感光器件的制造方法，其中:所述的第二层导电薄膜为掺杂的多晶娃、金属或者它们之间的叠层中的任意一种。优选的，上述的半浮栅感光器件的制造方法，其中:所述的半导体衬底为硅、绝缘体上的硅、锗化硅或者砷化镓中的任意一种。优选的，上述的半浮栅感光器件的制造方法，其中:所述的第一种掺杂类型为n型，所述的第二种掺杂类型为P型；或者，所述的第一种掺杂类型为P型，所述的第二种掺杂类型为n型。优选的，上述的半浮栅感光器件的制造方法，其中:所述的第一层绝缘薄膜、第二层绝缘薄膜为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、具有高介电常数的绝缘材料或者它们之间的叠层中的任意一种 本专利技术的突出效果为: (I)本专利技术的半浮栅感光器件的制造方法，通过自对准工艺形成器件控制栅和浮栅，只需要进行一步光刻工艺便可以形成浮栅和控制栅，工艺过程简单，易于控制。(2)本专利技术提出采用多晶锗化硅来作为半浮栅感光器件的浮栅材料，多晶锗化硅浮栅和硅衬底形成异质结结构，P型多晶锗化硅的价带顶高于P型硅的价带顶，会使空穴有选择的流向P型多晶错化娃浮棚，有利于空穴在多晶错化娃浮棚中的保存，提闻浮棚中空穴数目的稳定性，进而稳定输出电流。【附图说明】图1是中国专利200910234800.9中提出的一种半导体感光器件的的剖面图。图2是中国专利200910234800.9中提出的半导体感光器件的浮栅和控制栅的制造方法过程示意图。图3至图10是本专利技术制造半浮栅感光器件的一个实施例的工艺流程图。【具体实施方式】下面结合附图与【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。在图中，为了方便说明，放大了层和区域的厚度，所示大小并不代表实际尺寸。参考图是本专利技术的理想化实施例的示意图，本专利技术所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。例如刻蚀得到的曲线通常具有弯曲或圆润的特点，但在本专利技术的实施例中，均以矩形表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为是限制本专利技术的范围。同时在下面的描述中，所使用的术语衬底可以理解为包括正在工艺加工中的半导体晶片，可能包括在其上所制备的其它薄膜层。首先，如图3所示，在提供的具有第一种掺杂类型的半导体衬底200内形成浅沟槽隔离结构或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
半浮栅感光器件的制造方法，包括浮栅和控制栅的形成方法，其特征在于，所述浮栅和控制栅的形成方法包括以下步骤：覆盖所形成的结构，淀积第一层导电薄膜；在所述第一层导电薄膜之上形成第二层绝缘薄膜；在所述第二层绝缘薄膜之上淀积第二层导电薄膜；通过光刻工艺和刻蚀工艺刻蚀所述第二层导电薄膜，刻蚀后剩余的所述第二层导电薄膜形成器件的控制栅；沿着所述控制栅的两侧边沿，继续刻蚀掉暴露出的所述第二层绝缘薄膜和所述第一层导电薄膜，刻蚀后剩余的所述第一层导电薄膜形成器件的浮栅，所述浮栅与部分具有第一种掺杂类型的掺杂阱连接，将另一部分具有第一种掺杂类型的掺杂阱暴露出来。

【技术特征摘要】
1.半浮栅感光器件的制造方法，包括浮栅和控制栅的形成方法，其特征在于，所述浮栅和控制栅的形成方法包括以下步骤: 覆盖所形成的结构，淀积第一层导电薄膜； 在所述第一层导电薄膜之上形成第二层绝缘薄膜； 在所述第二层绝缘薄膜之上淀积第二层导电薄膜； 通过光刻工艺和刻蚀工艺刻蚀所述第二层导电薄膜，刻蚀后剩余的所述第二层导电薄膜形成器件的控制栅； 沿着所述控制栅的两侧边沿，继续刻蚀掉暴露出的所述第二层绝缘薄膜和所述第一层导电薄膜，刻蚀后剩余的所述第一层导电薄膜形成器件的浮栅，所述浮栅与部分具有第一种掺杂类型的掺杂阱连接，将另一部分具有第一种掺杂类型的掺杂阱暴露出来。2.根据权利要求1所述的半浮栅感光器件的制造方法，其特征在于:在所述浮栅和控制栅的形成方法之前还包括以下步骤: 在具有第一种掺杂类型的半导体衬底内形成浅沟槽隔离结构或者硅局部氧化结构； 在所述半导体衬底内形成具有第二种掺杂类型的掺杂阱； 在所述半导体衬底的表面形成第一层绝缘薄膜，然后通过光刻工艺形成图形； 以光刻胶为掩膜刻蚀掉暴露出的所述第一层绝缘薄膜； 以刻蚀后剩余的所述第一层绝缘薄膜为掩膜，进行离子注入，在所述具有第二种掺杂类型的掺杂阱内形成具有第一种掺杂类型的掺杂阱，所述具有第一种掺杂类型的掺杂阱与所述具有第二种掺杂类型的掺杂阱形成用于产生光电效应的Pn结...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙清清，王鹏飞，张卫，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：