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1、(10)申请公布号 CN 102800687 A (43)申请公布日 2012.11.28 CN 102800687 A *CN102800687A* (21)申请号 201210313054.4 (22)申请日 2012.08.29 H01L 27/146(2006.01) (71)申请人 上海宏力半导体制造有限公司 地址 201203 上海市浦东新区张江高科技园 区郭守敬路 818 号 (72)发明人 饶金华 孙玉红 张克云 苟鸿雁 (74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 31237 代理人 郑玮 (54) 发明名称 图像传感器制造方法以及图像传感器 (57)。
2、 摘要 本发明提供了一种图像传感器制造方法以及 图像传感器。根据本发明的图像传感器制造方法 包括 ： 浮置扩散区及栅极形成步骤， 用于在衬底 的表面区域形成浮置扩散区， 并且随后在衬底上 依次形成栅极氧化层和栅极多晶硅 ； 第一注入步 骤， 用于利用图案化的光刻胶以及栅极的组合来 执行第一次离子注入， 从而在所述衬底内部形成 感光二极管区， 其中所述图案化的光刻胶部分地 覆盖所述栅极， 并且其中离子注入的方向垂直于 所述衬底的表面 ； 以及第二注入步骤， 用于利用 所述图案化的光刻胶来执行第二次离子注入， 从 而在所述衬底的表面区域形成感光二极管区表面 P 型掺杂层， 其中离子注入的方向不垂直。
3、于所述 衬底的表面。 此方法可以节约掩模板， 降低生产成 本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种图像传感器制造方法， 其特征在于包括 ： 浮置扩散区及栅极形成步骤， 用于在衬底的表面区域形成浮置扩散区， 并且随后在衬 底上依次形成栅极氧化层和栅极多晶硅 ； 第一注入步骤， 用于利用图案化的光刻胶以及栅极的组合来执行第一次离子注入， 从 而在所述衬底内部形成感光二极管区， 其中所述图案化的光刻胶部分地覆盖所述栅极， 并 。
4、且其中离子注入的方向垂直于所述衬底的表面 ； 以及 第二注入步骤， 用于利用所述图案化的光刻胶来执行第二次离子注入， 从而在所述衬 底的表面区域形成感光二极管区表面 P 型掺杂层， 其中离子注入的方向不垂直于所述衬底 的表面， 而是朝向栅极方向倾斜。 2. 根据权利要求 1 所述的图像传感器制造方法， 其特征在于， 在所述第二注入步骤中， 根据所述感光二极管区表面 P 型掺杂层在所述衬底的表面区域的期望位置、 以及所述图案 化的光刻胶相对于所述期望位置的定位来调节所述第二注入步骤中注入离子朝向栅极方 向的倾斜角度 ； 利用光刻胶和栅极的阻挡， 使注入区域离栅极一定距离， 避免在电子传输过 程中。
5、产生势垒。 3. 根据权利要求 1 所述的图像传感器制造方法， 其特征在于还包括 ： 光刻胶去除， 用于去除所述图案化的光刻胶 ； 栅极侧壁形成步骤， 用于形成在栅极氧化层和栅极多晶硅的侧部形成栅极侧壁 ； 以及 阱区掺杂形成步骤， 用于在浮置扩散区中形成阱区掺杂， 从而将浮置扩散区分为阱区 掺杂与源极掺杂。 4. 一种图像传感器制造方法， 其特征在于包括 ： 浮置扩散区及栅极形成步骤， 用于在衬底的表面区域形成浮置扩散区， 并且随后在衬 底上依次形成栅极氧化层和栅极多晶硅 ； 第一注入步骤， 用于利用图案化的光刻胶以及栅极的组合来执行第一次离子注入， 从 而在所述衬底内部形成感光二极管区， 。
6、其中所述图案化的光刻胶部分地覆盖所述栅极， 并 且其中离子注入的方向垂直于所述衬底的表面 ； 以及 第二注入步骤， 用于利用所述图案化的光刻胶和所述栅极的组合来执行第二次离子注 入， 从而在所述衬底的表面区域形成感光二极管区表面 P 型掺杂层， 其中离子注入的方向 不垂直于所述衬底的表面， 而是朝向栅极方向倾斜。 5. 根据权利要求 4 所述的图像传感器制造方法， 其特征在于， 在所述第二注入步骤中， 根据感光二极管区表面 P 型掺杂层在所述衬底的表面区域的期望位置、 所述图案化的光刻 胶相对于所述期望位置的定位、 以及栅极的上表面相对于所述期望位置的定位来调节所述 第二注入步骤中注入离子朝向。
7、栅极方向的倾斜角度， 从而利用光刻胶和栅极的阻挡， 使注 入区域离栅极一定距离， 避免在电子传输过程中产生势垒。 6. 根据权利要求 4 或 5 所述的图像传感器制造方法， 其特征在于还包括 ： 光刻胶去除， 用于去除所述图案化的光刻胶 ； 栅极侧壁形成步骤， 用于形成在栅极氧化层和栅极多晶硅的侧部形成栅极侧壁 ； 以及 阱区掺杂形成步骤， 用于在浮置扩散区中形成阱区掺杂， 从而将浮置扩散区分为阱区 掺杂与源极掺杂。 7. 一种通过根据权利要求 1 至 6 之一所述的图像传感器制造方法制成的图像传感器。 权 利 要 求 书 CN 102800687 A 2 1/4 页 3 图像传感器制造方法以。
8、及图像传感器 技术领域 0001 本发明涉及半导体制造工艺， 更具体地说， 本发明涉及一种图像传感器制造方法 以及图像传感器。 背景技术 0002 图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同， 可分为 CCD（Charge Coupled Device， 电荷耦合元件）和 CMOS（Compl ementary Metal-Oxide Semiconductor， 金属氧化物半导体元件） 两大类。 0003 在图像传感器中， 采用传输管 （transfer transistor,TX） 来传输光电二极管中的 光生电子。 0004 图 1 示出了根据现有技术的用于图像传感器的传输晶。
9、体管结构。 0005 如图 1 所示， 根据现有技术的用于图像传感器的传输晶体管结构包括 ： 衬底 1、 感 光二极管区 2、 感光二极管区表面 P 型掺杂层 5( 用于降低暗电流 )、 浮置扩散区 7（包括阱 区掺杂 7a 与源极掺杂 7b） 、 栅极多晶硅 3、 栅极氧化层 4、 栅极侧壁 6。其中， 衬底 1 上布置 了感光二极管区 2、 感光二极管区表面 P 型掺杂层 5 以及浮置扩散区 7 ； 感光二极管区表面 P 型掺杂层 5 以及浮置扩散区 7 位于硅片的表面区域 ； 感光二极管区 2 位于感光二极管区 表面 P 型掺杂层 5 下方。栅极多晶硅 3、 栅极氧化层 4、 栅极侧壁 。
10、6 构成位于硅片上方的栅 极结构。 0006 图 1 示出的根据现有技术的用于图像传感器的传输晶体管结构的制造方法由于 形成感光二极管区表面 P 型掺杂层的离子注入步骤而增加了一个掩模板， 希望提供一种能 省略由于形成感光二极管区表面 P 型掺杂层的离子注入步骤而增加的掩模板及其制造方 法， 达到降低生产成本的目的。 发明内容 0007 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷， 提供一种能够省略 由于形成感光二极管区表面 P 型掺杂层所需的离子注入步骤而增加的掩模板的图像传感 器制造方法。 0008 为了实现上述技术目的， 本发明的第一方面提供了一种图像传感器制造方法， 其 包括。
11、 ： 浮置扩散区及栅极形成步骤， 用于在衬底的表面区域形成浮置扩散区， 并且随后在衬 底上依次形成栅极氧化层和栅极多晶硅 ； 第一注入步骤， 用于利用图案化的光刻胶以及栅 极的组合来执行第一次离子注入， 从而在所述衬底内部形成感光二极管区， 其中所述图案 化的光刻胶部分地覆盖所述栅极， 并且其中离子注入的方向垂直于所述衬底的表面 ； 以及 第二注入步骤， 用于利用所述图案化的光刻胶来执行第二次离子注入， 从而在所述衬底的 表面区域形成感光二极管区表面 P 型掺杂层， 其中离子注入的方向不垂直于所述衬底的表 面， 而是朝向栅极方向倾斜。 0009 优选地， 在所述第二注入步骤中， 根据所述感光二。
12、极管区表面 P 型掺杂层在所述 说 明 书 CN 102800687 A 3 2/4 页 4 衬底的表面区域的期望位置、 以及所述图案化的光刻胶相对于所述期望位置的定位来调节 所述第二注入步骤中注入离子朝向栅极方向的倾斜角度， 从而利用光刻胶阻挡， 使注入区 域离栅极一定距离， 避免在电子传输过程中产生势垒。 0010 优选地， 所述图像传感器制造方法还包括 ： 光刻胶去除， 用于去除所述图案化的光 刻胶 ； 栅极侧壁形成步骤， 用于形成在栅极氧化层和栅极多晶硅的侧部形成栅极侧壁 ； 以 及阱区掺杂形成步骤， 用于在浮置扩散区中形成阱区掺杂， 从而将浮置扩散区分为阱区掺 杂与源极掺杂。 001。
13、1 本发明的第二方面提供了一种图像传感器制造方法， 其包括 ： 浮置扩散区及栅极 形成步骤， 用于在衬底的表面区域形成浮置扩散区， 并且随后在衬底上依次形成栅极氧化 层和栅极多晶硅 ； 第一注入步骤， 用于利用图案化的光刻胶以及栅极的组合来执行第一次 离子注入， 从而在所述衬底内部形成感光二极管区， 其中所述图案化的光刻胶部分地覆盖 所述栅极， 并且其中离子注入的方向垂直于所述衬底的表面 ； 以及第二注入步骤， 用于利用 所述图案化的光刻胶和所述栅极的组合来执行第二次离子注入， 从而在所述衬底的表面区 域形成感光二极管区表面 P 型掺杂层， 其中离子注入的方向不垂直于所述衬底的表面， 而 是朝。
14、向栅极方向倾斜。 0012 优选地， 在所述第二注入步骤中， 根据感光二极管区表面 P 型掺杂层在所述衬底 的表面区域的期望位置、 所述图案化的光刻胶相对于所述期望位置的定位、 以及栅极的上 表面相对于所述期望位置的定位来调节所述第二注入步骤中注入离子朝向栅极方向的倾 斜角度， 从而利用光刻胶和栅极的阻挡， 使注入区域离栅极一定距离， 避免在电子传输过程 中不会产生势垒。 0013 优选地， 所述图像传感器制造方法还包括 ： 光刻胶去除， 用于去除所述图案化的光 刻胶 ； 栅极侧壁形成步骤， 用于形成在栅极氧化层和栅极多晶硅的侧部形成栅极侧壁 ； 以 及阱区掺杂形成步骤， 用于在浮置扩散区中形。
15、成阱区掺杂， 从而将浮置扩散区分为阱区掺 杂与源极掺杂。 0014 本发明的第一方面提供了一种通过根据本发明的第一方面所述的图像传感器制 造方法制成的或本发明的第二方面所述的图像传感器制造方法制成的图像传感器。 0015 根据本发明， 由于形成感光二极管区的第一注入步骤以及形成域形成感光二极管 区表面 P 型掺杂层的第二注入步骤采用了同一个图案化的光刻胶， 从而省略由于形成感光 二极管区表面 P 型掺杂层所需的离子注入步骤而增加的掩模板。 附图说明 0016 结合附图， 并通过参考下面的详细描述， 将会更容易地对本发明有更完整的理解 并且更容易地理解其伴随的优点和特征， 其中 ： 0017 图。
16、 1 示意性地示出了根据现有技术的图像传感器的传输晶体管结构。 0018 图 2 示意性地示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法的浮置扩散区及 栅极形成步骤之后的结构。 0019 图 3 示意性地示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法的第一注入步骤 之后的结构。 0020 图 4 示意性地示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法的第二注入步骤 说 明 书 CN 102800687 A 4 3/4 页 5 之后的结构。 0021 图 5 示意性地示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法的光刻胶去除步 骤之后的结构。 0022 图 6 示意性地示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法。
17、制成的图像传感 器传输晶体管结构。 0023 需要说明的是， 附图用于说明本发明， 而非限制本发明。注意， 表示结构的附图可 能并非按比例绘制。并且， 附图中， 相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。 具体实施方式 0024 为了使本发明的内容更加清楚和易懂， 下面结合具体实施例和附图对本发明的内 容进行详细描述。 0025 如图 2 至图 6 所示， 根据本发明实施例的图像传感器制造方法包括 ： 0026 浮置扩散区及栅极形成步骤， 用于在衬底 1 的表面区域形成浮置扩散区 7， 并且随 后在衬底 1 上依次形成栅极氧化层 4 和栅极多晶硅 3 ； 图 2 示意性地示出了根据本发明实 施。
18、例的图像传感器制造方法的浮置扩散区及栅极形成步骤之后的结构。 0027 第一注入步骤， 用于利用图案化的光刻胶10以及栅极3的组合来执行第一次离子 注入， 从而在所述衬底 1 内部形成感光二极管区 2， 其中所述图案化的光刻胶 10 部分地覆 盖 （换言之， 遮挡） 所述栅极 3， 并且其中离子注入的方向垂直于所述衬底 1 的表面 ； 图 3 示 意性地示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法的第一注入步骤之后的结构。 更具 体地说， 在第一注入步骤中， 图案化的光刻胶 10 以及栅极 3 两者结合起来作为注入步骤的 掩膜。 0028 第二注入步骤， 用于利用所述图案化的光刻胶 10 或者利。
19、用所述图案化的光刻胶 10 和栅极 3 的组合来执行第二次离子注入， 从而在所述衬底 1 的表面区域形成感光二极管 区表面 P 型掺杂层 5， 其中离子注入的方向不垂直于所述衬底 1 的表面， 即离子注入的方向 相对于所述衬底 1 的表面倾斜 ； 图 4 示意性地示出了根据本发明实施例的图像传感器制造 方法的第二注入步骤之后的结构。 0029 也就是说， 在一种实施方案中， 在所述第二注入步骤中， 可以仅仅利用所述图案化 的光刻胶 10 来通过倾斜的离子注入在所述衬底 1 的表面区域形成感光二极管区表面 P 型 掺杂层 5（与栅极保持预定距离） ， 在这种情况下， 仅仅通过所述图案化的光刻胶 。
20、10 来阻挡 一部分倾斜离子， 从而在所述衬底 1 的表面区域的期望位置形成感光二极管区表面 P 型掺 杂层5。 此时， 优选地， 在所述第二注入步骤中， 根据感光二极管区表面P型掺杂层5在所述 衬底1的表面区域的期望位置、 以及所述图案化的光刻胶10相对于所述期望位置的定位来 调节所述第二注入步骤中注入离子朝向栅极方向的倾斜角度， 从而利用光刻胶阻挡， 使注 入区域离栅极一定距离， 避免在电子传输过程中产生势垒。 0030 在替换方案中， 在所述第二注入步骤中， 可以利用所述图案化的光刻胶 10 和栅极 3 的组合来通过倾斜的离子注入在所述衬底 1 的表面区域形成感光二极管区表面 P 型掺杂。
21、 层 5， 在这种情况下， 通过所述图案化的光刻胶 10 和栅极 3 的组合来阻挡一部分倾斜离子， 从而在所述衬底1的表面区域的期望位置形成感光二极管区表面P型掺杂层5。 此时， 优选 地， 在所述第二注入步骤中， 根据感光二极管区表面 P 型掺杂层 5 在所述衬底 1 的表面区域 说 明 书 CN 102800687 A 5 4/4 页 6 的期望位置、 所述图案化的光刻胶 10 相对于所述期望位置的定位、 以及栅极 3 的上表面相 对于所述期望位置的定位来调节所述第二注入步骤中注入离子朝向栅极方向的倾斜角度， 从而利用光刻胶和栅极的阻挡， 使注入区域离栅极一定距离， 避免在电子传输过程中产。
22、生 势垒。 0031 可以看出， 根据本发明的上述实施例， 由于形成感光二极管区 2 的第一注入步骤 以及形成域形成感光二极管区表面P型掺杂层5的第二注入步骤采用了同一个图案化的光 刻胶 10， 从而省略由于感光二极管区表面 P 型掺杂层 5 所需的离子注入步骤而增加的掩模 板。 0032 此后， 可如现有技术一样地执行后续步骤。具体地说， 可执行下述步骤 ： 0033 光刻胶去除， 用于去除所述图案化的光刻胶 10 ； 图 5 示意性地示出了根据本发明 实施例的图像传感器制造方法的光刻胶去除步骤之后的结构。 0034 栅极侧壁形成步骤， 用于形成在栅极氧化层 4 和栅极多晶硅 3 的侧部形成。
23、栅极侧 壁 6。 0035 阱区掺杂形成步骤， 用于在浮置扩散区7中形成阱区掺杂7a， 从而将浮置扩散区7 分为阱区掺杂 7a 与源极掺杂 7b。 0036 图 6 示意性地示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法制成的图像传感 器传输晶体管结构。 0037 如图 6 所示， 根据本发明实施例的图像传感器制造方法制成的图像传感器包括 ： 衬底 1、 感光二极管区 2、 感光二极管区表面 P 型掺杂层 5、 浮置扩散区 7（包括阱区掺杂 7a 与源极掺杂 7b） 、 栅极多晶硅 3、 栅极氧化层 4、 栅极侧壁 6。 0038 其中， 衬底 1 的表面区域上布置了感光二极管区表面 P 型掺杂层。
24、 5 以及浮置扩散 区 7 ； 衬底 1 的内部布置了感光二极管区 2 ； 感光二极管区 2 部分地位于感光二极管区表面 P 型掺杂层 5 下方。 0039 可以理解的是， 虽然本发明已以较佳实施例披露如上， 然而上述实施例并非用以 限定本发明。 对于任何熟悉本领域的技术人员而言， 在不脱离本发明技术方案范围情况下， 都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰， 或修改为等 同变化的等效实施例。 因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容， 依据本发明的技术实质对 以上实施例所做的任何简单修改、 等同变化及修饰， 均仍属于本发明技术方案保护的范围 内。 说 明 书 CN 102800687 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102800687 A 7 2/2 页 8 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102800687 A 8 。