图像传感器的制备方法与流程

本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器的制备方法。

背景技术：

cis(cmosimagesensor，cmos图像传感器)属于光电元器件，cis由于其制造工艺和现有集成电路制造工艺兼容，同时其性能比原有的电荷耦合器件(ccd)图像传感器有很多优点，而逐渐成为图像传感器的主流。cmos图像传感器的白像素(whitepixel)是制约其性能、质量和可靠性的关键因素之一，降低白像素一直是cis产品性能提升的一个重要方向。

在pecvd沉积工艺中，会引入等离子体(plasma)，带来的等离子体损伤(plasmadamage，pid)，从而容易造成硅氧表面形成大量的悬挂键。这些悬挂键的存在容易在cis产品工作时(即亮场情况下)吸附住光电子，而在暗场情况下，这些光电子有可能被释放，在cis产品表面形成漏电通道，这样在暗场情况下，在输出端也有可能检测到一定的电流信号，读出“dn”值，形成“白点”，即白像素。光电二极管(photodiode)区域作为cis的感光区域，是对白像素最敏感的部分，如果能够减少pd区域的pid，从而减少其在后续工艺中被光电子吸附的机会，白像素性能将有很大的提升。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供图像传感器的制备方法，解决现有技术中图像传感器存在白点的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种图像传感器的制备方法，包括：

提供具有多个彼此相邻的光电二极管的半导体衬底；

在每个所述光电二极管上形成栅极；

采用炉管工艺在所述各个栅极周围形成侧墙。

可选的，所述侧墙完全覆盖各个栅极之间暴露出的光电二极管区域。

可选的，所述侧墙的材质为氧化硅。

可选的，所述侧倾的厚度为100nm～500nm。

可选的，所述炉管工艺制备所述侧墙采用的温度为500℃～800℃。

可选的，所述炉管工艺制备所述侧墙的时间为10min～20min。

可选的，所述半导体衬底包括2个或4个彼此相邻的光电二极管。

可选的，所述栅极的材质为多晶硅。

与现有技术相比，本发明的图像传感器的制备方法具有以下有益效果：

本发明中，采用炉管工艺形成侧墙，使用炉管工艺替代后，且增厚侧墙的宽度，侧墙制备温度升高，使光电二极管之间的有缘区域免受等离子体损伤，减少有源区表面的漏电，cis白像素性能大大提升。

附图说明

图1为本发明一实施例中图像传感器制备方法的流程图；

图2为本发明一实施例中半导体衬底上形成光电二极管及栅极的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的图像传感器的制备方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，采用炉管工艺形成侧墙，使用炉管工艺替代后，且增厚侧墙的宽度，侧墙制备温度升高，使光电二极管之间的有缘区域免受等离子体损伤，减少有源区表面的漏电，cis白像素性能大大提升。

下文结合附图对本发明的图像传感器的制备方法进行详细说明，图1为制备方图像传感器的制备流程图，具体包括如下步骤：

执行步骤s1，参考图2所示，提供半导体衬底，所述半导体衬底例如为p型硅衬底，所述半导体衬底中形成彼此相邻的多个光电二极管(pd)10，所述半导体衬底包括2个或4个彼此相邻的光电二极管，从而形成2个共享的像素结构或4个共享的像素结构，例如，图2中形成有4个光电二极管。此外。半导体衬底中还形成复位晶体管(rst)、源跟随晶体管(sf)、转移晶体管(tx)、浮置扩散区(fd)，并且采用cmos工艺形成图像传感器，两个像素或四个像素共享相同的复位晶体管、源跟随晶体管、转移晶体管、浮置扩散区，将各个光电二极管中的电荷转化为电压信号输出，图像传感器的具体工作原理在此不做赘述。

执行步骤s2，在每个所述光电二极管10上形成栅极20，所述栅极20的材质为多晶硅。所述栅极20作为转移晶体管(tx)的栅极，用于将光电二极管10中积累的电荷传输至浮置扩散区(fd)，再通过源跟随晶体管放大输出。并且，各个栅极20之间相互独立，暴露出部分光电二极管10的区域。

执行步骤s3，采用炉管工艺在所述各个栅极20周围形成侧墙，侧墙作为栅极的保护结构，所述侧墙的材质可以采用氧化硅、氮化硅等材质。本实施例中，所述炉管工艺制备所述侧墙采用的温度为500℃～800℃，优选为580℃～760℃，并且所述炉管工艺制备所述侧墙的时间为10min～20min，例如为15min、18min等，形成的所述侧倾的厚度为100nm～500nm，例如为150nm、250nm、300nm、400nm、450nm等，使得所述侧墙的厚度足以完全覆盖各个栅极20之间暴露的光电二极管区域10。本发明中，采用炉管工艺替代化学气相沉积工艺cvd形成侧墙后，侧墙薄膜从含有等离子体损伤的薄膜变为不含有等离子体损伤的薄膜，并且，相邻的光电二极管之间暴露出的有源区从不能被侧墙完全遮住变为可以被侧墙完全遮住，有利于提升图像传感器的白像素性能。此外，所述侧墙的制备温度升高，有利于修复前层工艺中所带来的等离子体损伤，进一步的提升白像素性能，采用本发明的工艺形成的图像传感器的白像素性能提升80％。

综上所述，本发明提供的图像传感器的制备方法中，采用炉管工艺形成侧墙，使用炉管工艺替代后，且增厚侧墙的宽度，侧墙制备温度升高，使光电二极管之间的有缘区域免受等离子体损伤，减少有源区表面的漏电，cis白像素性能大大提升。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种图像传感器的制备方法，包括：提供具有多个彼此相邻的光电二极管的半导体衬底；在每个所述光电二极管上形成栅极，且各个栅极暴露出部分光电二极管；采用炉管工艺在所述各个栅极周围形成侧墙。本发明中，采用炉管工艺形成侧墙，使用炉管工艺替代后，且增厚侧墙的宽度，侧墙制备温度升高，使光电二极管之间的有缘区域免受等离子体损伤，减少有源区表面的漏电，CIS白像素性能大大提升。

技术研发人员：秋沉沉;曹亚民;何亮亮
受保护的技术使用者：上海华力微电子有限公司
技术研发日：2017.06.26
技术公布日：2017.10.20