_图4d，对本发明的一种可提高红光量子效率的CMOS图像传感器集成工艺进行详细说明。图4a-图4d是本发明一较佳实施例根据可提高红光量子效率的CMOS图像传感器集成工艺制作CMOS图像传感器时的工艺步骤示意图。
[0034]本发明的一种可提高红光量子效率的CMOS图像传感器集成工艺，包括:
[0035]步骤S01:提供一硅基底，在所述基底中形成光电二极管，并形成其外围的CMOS管；
[0036]步骤S02:在所述基底上沉积第一层间电介质层并图形化，形成接触孔层；
[0037]步骤S03:沉积第二层间电介质层并图形化，形成第一金属互连层和位于光电二极管上方的金属反光层。
[0038]请参阅图4a。首先，可采用常规的CMOS平面工艺，通过光刻、刻蚀以及化学气相沉积等工艺，在P型的硅基体1中的浅层区采用浅沟槽隔离(STI)技术制作形成浅沟槽隔离2，作为器件浅层的隔离。可采用例如二氧化硅作为浅沟槽隔离的填充材料。
[0039]然后，可在基体上可通过涂敷一层光刻胶(图略)，并通过光刻、刻蚀方式对光刻胶进行图形化，将不需要进行离子注入的区域通过光刻胶进行覆盖，去除需要进行离子注入区域的光刻胶。然后，以图形化的光刻胶为阻挡层，通过离子注入工艺在基体中形成光电二极管11的PN结。可通过多道离子注入工艺，来形成由深及浅的光电二极管PN结，以使所形成的光电二极管由缓变PN结构成，基体为P型，从深到浅施主型杂质浓度逐渐增加，依次从N型过渡到N+型。
[0040]接下来，将上步骤的光刻胶去除，然后再用同样的方式，在基体上涂敷一层光刻胶，并以图形化的光刻胶为阻挡层，可通过多道离子注入工艺在基体中形成深及浅的光电二极管11的侧面P+阱隔离10，用以隔离各个像素区，减少表面暗电流。
[0041]将上步骤的光刻胶去除。然后，可采用化学气相沉积工艺，在基体上生长栅氧化层和多晶硅层；栅氧化层的材料可采用二氧化硅。接着，可采用光刻以及刻蚀等工艺制备形成栅氧及多晶硅传输栅8。再接下来，可通过化学气相沉积、光刻以及刻蚀等工艺制备形成多晶硅传输栅的栅极侧墙(图略)，传输栅是光电二极管所必需的外围CMOS管的组成部分。
[0042]接下来，可采用浅层离子注入方式，形成N+型浮动扩散极9。N+型浮动扩散极作为传输栅的漏极，也是外围CMOS管的组成部分。
[0043]根据需要，还可进一步进行其他必要的离子注入和热处理工艺。
[0044]接着，可以光刻胶作为阻挡层，通过离子注入工艺在硅基底表面注入P+层，形成光电二极管11在基体硅表面的表面P+型隔离3，将硅表面与光电二极管隔离开来，以减少表面暗电流。
[0045]请参阅图4b。可采用标准的CMOS工艺，在基底上沉积第一层间电介质层(ILD)4，并通过化学机械抛光(CMP)进行平坦化处理。
[0046]请参阅图4c。可通过干法刻蚀工艺刻蚀出接触孔(CT)，并在接触孔中填充金属阻挡层和导电金属，最后再进行化学机械抛光平坦化处理，形成接触孔层7。优选地，ILD填充和CT刻蚀工艺可采用CT刻蚀阻挡层(CESL) ;CT工艺可采用无金属硅化物(Non-silicide工艺)；金属阻挡层可采用Ti和TiN进行填充，导电金属可采用金属W填充。
[0047]请参阅图4d。可采用标准的CMOS工艺，在第一层间电介质层4上继续沉积第一金属互连层的刻蚀截止层和第二层间电介质层4’，并通过化学机械抛光进行平坦化处理。然后，可采用硬掩模(Hard Mask)干法刻蚀工艺刻蚀出第一金属互连层和金属反光层图形沟槽，并在沟槽中填充金属阻挡层和导电金属，最后再进行化学机械抛光平坦化处理，形成第一金属互连层6和金属反光层5。优选地，刻蚀截止层可采用掺N的SiC(NDC)，并采用铜作为金属互连层的导电金属和金属反光层材料进行沟槽的填充。第一金属互连层6和金属反光层5可利用同一层刻蚀截止层。金属反光层5位于光电二极管11的上方，将其刻蚀、图形沟槽填充和平坦化与常规的金属互连层的刻蚀、填充和平坦化进行工艺集成合并，即利用金属互连层来同时形成金属反光层，使得本发明的方法简单易行。
[0048]进一步地，在上述的步骤S03之后，还可继续进行步骤S04:可采用常规工艺完成后段的金属互联层以及CIS的背照式工艺，例如在第一金属互连层6和金属反光层5之上，继续形成后段的金属互连层，并可在第一层金属反光层5之上，分别形成与对应的若干后段金属互连层同层的上层金属反光层，其层数可为一至多层。
[0049]综上所述，本发明通过在光电二极管上方间距设置金属反光层，可将由光电二极管下方入射并穿透光电二极管的部分红光反射回光电二极管中，并被光电二极管二次吸收，从而能够提高CMOS图像传感器的红光量子效率，且其集成工艺可利用金属互连层同层形成金属反光层，方法简单。
[0050]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种可提高红光量子效率的CMOS图像传感器，其特征在于，所述CMOS图像传感器为背照式，包括位于硅基底中的光电二极管、浮动扩散极，以及位于基底上方的传输栅、接触孔层和金属互连层，在光电二极管的上方、间距光电二极管水平设有金属反光层，以对由光电二极管下方入射并穿透的部分红光进行反射，并被光电二极管二次吸收。2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述金属反光层与金属互连层同层设置。3.根据权利要求1或2所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述金属反光层在光电二极管上方水平设置一至若干层。4.根据权利要求1或2所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述金属反光层与金属互连层采用同种金属制作形成。5.一种可提高红光量子效率的CMOS图像传感器集成工艺，其特征在于，包括: 步骤S01:提供一硅基底，在所述基底中形成光电二极管，并形成其外围的CMOS管； 步骤S02:在所述基底上沉积第一层间电介质层并图形化，形成接触孔层； 步骤S03:沉积第二层间电介质层并图形化，形成第一金属互连层和位于光电二极管上方的金属反光层。6.根据权利要求5所述的CMOS图像传感器集成工艺，其特征在于，步骤S01包括:在P型的硅基底中，形成浅沟槽隔离；通过多道离子注入工艺形成由深及浅的光电二极管PN结，并通过多道离子注入工艺形成由深及浅的光电二极管侧面P+阱隔离，以及在硅基底表面注入P+层，将硅表面与光电二极管隔离；形成光电二极管所必需的外围CMOS管，包括在硅基底中形成N+浮动扩散极、在硅基底上形成传输栅。7.根据权利要求5所述的CMOS图像传感器集成工艺，其特征在于，步骤S02包括:在所述基底上沉积第一层间电介质层，并通过化学机械抛光进行平坦化处理；刻蚀出接触孔，并在接触孔中填充金属阻挡层和导电金属，最后再进行化学机械抛光平坦化处理。8.根据权利要求5所述的CMOS图像传感器集成工艺，其特征在于，步骤S03包括:在第一层间电介质层上依次沉积刻蚀截止层和第二层间电介质层，并通过化学机械抛光进行平坦化处理；刻蚀出第一金属互连层和金属反光层图形沟槽，并填充金属阻挡层和导电金属，最后再进行化学机械抛光平坦化处理。9.根据权利要求5或8所述的CMOS图像传感器集成工艺，其特征在于，步骤S03后包括: 步骤S04:在第一金属互连层和金属反光层之上，继续形成后段的金属互连层。10.根据权利要求9所述的CMOS图像传感器集成工艺，其特征在于，步骤S04包括:在金属反光层之上，分别形成与对应的若干后段金属互连层同层的金属反光层，其层数为一至多层。
【专利摘要】本发明公开了一种可提高红光量子效率的CMOS图像传感器及其集成工艺，通过在光电二极管上方间距设置金属反光层，可将由光电二极管下方入射并穿透光电二极管的部分红光反射回光电二极管中，并被光电二极管二次吸收，从而能够提高CMOS图像传感器的红光量子效率，且其集成工艺可利用金属互连层同层形成金属反光层，方法简单。
【IPC分类】H01L27/146
【公开号】CN105304666
【申请号】CN201510724301
【发明人】范晓, 陈昊瑜, 王奇伟
【申请人】上海华力微电子有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月29日