图像传感器及其制造方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种图像传感器及其制造方法。


背景技术：

2.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(complementary metal-oxide semiconductor，金属氧化物半导体元件)两大类。随着cmos集成电路制造工艺特别是cmos图像传感器设计及制造工艺的不断发展，cmos图像传感器已经逐渐取代ccd图像传感器成为主流。cmos图像传感器相比较具有工业集成度更高、功率更低等优点。
3.在现有技术中，形成cmos图像传感器的方法为在具有感光二极管的衬底表面上依次形成栅极氧化层和栅极多晶硅层，在栅极氧化层和栅极多晶硅层的侧壁形成侧墙，之后对感光二极管上方的衬底执行离子注入工艺以形成耗尽区。但是由于在刻蚀形成栅氧化层、栅极多晶硅以及侧墙的过程中，每个步骤均通过刻蚀工艺实现，尤其是在刻蚀形成侧墙后使得最初形成在衬底整个表面上的氧化材料层，最终仅保留了位于栅极多晶硅层下方的部分而形成了栅极氧化层，其余部分几乎被完全去除。如此则在对感光二极管上方的衬底执行离子注入工艺时形成耗尽区时，会导致晶格损伤而造成缺陷陷阱，在感光二极管中产生光电子时候，这些缺陷陷阱会吸引复合电子形成漏电流，该漏电流会使得最终形成的图像传感器在暗场环境下形成白点而影响正常的成像效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制造方法，以解决现有技术中的图像传感器在暗场环境下形成白点，而导致图像传感器品质较低的问题。
5.为解决上述问题，本发明提供一种图像传感器，包括：
6.衬底，所述衬底内具有感光二极管；
7.栅极氧化层和栅极多晶硅层，依次形成在所述衬底上；
8.侧墙，形成在所述栅极氧化层和所述栅极多晶硅层的侧壁；
9.保护层，至少位于所述侧墙侧边的衬底上，且所述保护层至少部分正对所述感光二极管；
10.耗尽区，至少形成在正对所述感光二极管的所述保护层和所述保护层下方的所述衬底内。
11.可选的，所述氧化层的厚度为
12.可选的，形成所述保护层的材料为氧化硅。
13.可选的，所述图像传感器还具有轻掺杂区和重掺杂区，所述轻掺杂区形成在所述衬底上，所述轻掺杂区和所述耗尽区分别位于所述栅极多晶硅两侧，所述重掺杂区位于所述轻掺杂区内。
14.为解决上述问题，本发明还提供一种图像传感器的制造方法，包括：
15.提供衬底，所述衬底内具有感光二极管；
16.在所述衬底上依次形成栅极氧化层和栅极多晶硅层；
17.在所述栅极氧化层和所述栅极多晶硅层的侧壁形成侧墙；
18.在所述衬底上形成保护层，所述保护层至少位于所述侧墙侧边的衬底上，且所述保护层至少部分正对所述感光二极管；
19.执行第一离子注入工艺形成耗尽区，所述耗尽区至少形成在正对所述感光二极管的所述保护层和所述保护层下方的所述衬底内。
20.可选的，形成所述保护层的材料为氧化硅。
21.可选的，所述保护层的厚度为
22.可选的，形成所述保护层的方法包括：在所述衬底上形成保护材料层，刻蚀去除位于所述多晶硅层和所述侧墙上的所述保护材料层后形成所述保护层。
23.可选的，在形成所述栅极氧化层和所述栅极多晶硅层之前，所述方法还包括：对所述衬底执行第二离子注入工艺，以在所述衬底上形成轻掺杂区，并使所述轻掺杂区和所述耗尽区分别位于所述栅极多晶硅两侧；以及，
24.在形成所述侧墙之后，所述方法还包括：执行所述第三离子注入工艺，以在所述衬底的所述轻掺杂区内形成重掺杂区。
25.可选的，所述第一离子注入工艺注入p型离子，所述第二离子注入工艺和所述第三离子注入工艺注入n型离子。
26.本发明的一种图像传感器及其制造方法中，由于刻蚀形成侧墙后至少在侧墙的侧边的衬底上形成有保护层，并使保护层至少部分正对感光二极管，如此能够在后续对感光二极管上方的衬底执行第一离子注入工艺时，至少保护感光二极管正上方的衬底，至少避免感光二极管正上方的衬底内的硅晶格损伤而使得最终形成的所图像传感器出现白点的缺陷。
附图说明
27.图1是本发明一实施例的图像传感器的结构示意图；
28.图2是本发明一实施例中的图像传感器的制造方法的流程图；
29.图3～图8是本发明一实施例中的图像传感器的制造方法的过程示意图。
30.其中，附图标记如下：
31.1-衬底；
32.2-感光二极管；
33.3-栅极氧化层；
34.4-栅极多晶硅层；
35.5-侧墙；
36.6-保护层；
37.a-轻掺杂区；
38.b-重掺杂区；
39.c-耗尽区。
具体实施方式
40.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种图像传感器及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明，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。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
41.图1是本发明一实施例的图像传感器的结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：衬底1，所述衬底1内具有感光二极管2；栅极氧化层3和栅极多晶硅层4，所述栅极氧化层3和所述栅极多晶硅层4依次形成在所述衬底1上；侧墙5，所述侧墙5形成在所述栅极氧化层3和所述栅极多晶硅层4的侧壁；保护层6，至少位于所述侧墙5侧边的衬底1上，且所述保护层6至少部分正对所述感光二极管2；耗尽区c，至少形成在正对所述感光二极管2的所述保护层6和所述保护层6下方的所述衬底1内。
42.在本实施例中，由于刻蚀形成所述侧墙5后至少在所述侧墙5的侧边的衬底1上形成有所述保护层6，并使所述保护层6至少部分正对所述感光二极管2，如此能够在后续对所述感光二极管2上方的所述衬底1执行所述第一离子注入工艺时，至少保护所述感光二极管2正上方的所述衬底1，至少避免所述感光二极管2正上方的所述衬底1内的硅晶格损伤而使得最终形成的所述图像传感器出现白点的缺陷。
43.在本实施例中，形成衬底1的材料可以包括半导体材料、导体材料或者它们的任意组合；以及，所述衬底1可以为单层结构，也可以为多层结构。例如，所述衬底1可以是诸如si、sige、sigec、sic、gaas、inas、inp和其它的iii/v或ii/vi化合物半导体的半导体材料；也可以包括诸如，例如si/sige、si/sic、绝缘体上硅(soi)或绝缘体上硅锗的层状衬底。
44.进一步的，所述保护层6的厚度为形成所述保护层6的材料为氧化硅。此外，所述图像传感器还具有轻掺杂区a和重掺杂区b，所述轻掺杂区a形成在所述衬底1上，且所述轻掺杂区a和所述耗尽区c分别位于所述栅极多晶硅层4的两侧，所述重掺杂区b位于所述轻掺杂区a内。在本实施例中，所述轻掺杂区a掺杂的离子为p型离子，所述p型离子为硼离子，所述第二离子注入工艺和所述第三离子注入工艺注入n型离子，所述n型离子为磷离子和砷离子。
45.图2是本发明一实施例中的图像传感器的制造方法的流程图；图3～图8是本发明一实施例中的图像传感器的制造方法的过程示意图。下面结合图2～图8来说明本实施例的图像传感器的制造方法。
46.在步骤s10中，如图3所示，提供衬底1，所述衬底1内具有感光二极管2。在本实施例中，形成所述衬底1的材料如上述所示，在此不做赘述。
47.此外，在本实施例中，在提供所述衬底1后，所述方法还包括：对所述衬底1执行阱注入工艺。
48.在步骤s20中，参图5所示，在所述衬底1上依次形成栅极氧化层3和栅极多晶硅层4。
49.在本实施例中，形成所述栅极氧化层3和所述栅极多晶硅层4的方法包括如下步骤一和步骤二。
50.在步骤一中，在所述衬底1上依次形成栅极氧化材料层(图未示)和栅极多晶硅材
料层(图未示)。
51.在步骤二中，在所述栅极氧化材料层(图未示)上形成第一掩膜层(图未示)，并以所述第一掩膜层(图未示)为掩膜依次刻蚀所述栅极氧化材料层(图未示)和所述栅极氧化材料层(图未示)以形成所述栅极氧化层3和所述栅极多晶硅层4。在本实施例中，形成所述栅极氧化层3的材料为氧化硅，形成所述多晶硅层4的材料为多晶硅。以及依次刻蚀所述栅极氧化材料层(图未示)和所述栅极多晶硅材料层(图未示)的方法为干法刻蚀，在可选的实施例中，刻蚀方法还可以为湿法刻蚀，对所述所述栅极氧化材料层(图未示)和所述栅极多晶硅材料层(图未示)的刻蚀方法在此不做具体限定，以实际情况为准。此外，在本实施例中，形成所述栅极氧化层3的材料为氧化硅，形成所述栅极多晶硅层4的材料为多晶硅。在本实施例中，由于对所述栅极氧化材料层(图未示)和所述栅极氧化材料层(图未示)进行刻蚀以形成栅极氧化层3和栅极多晶硅层4的过程中，将刻蚀去除所述衬底1上位于最终形成的所述栅极氧化层3和栅极多晶硅层4两侧的大部分所述栅极氧化材料层(图未示)，该区域将残留比较薄的栅极氧化材料层。
52.在步骤s30中，继续参图5所示，在所述栅极氧化层3和所述栅极多晶硅层4的侧壁形成侧墙5。
53.在本实施例中，通过在所述栅极多晶硅层4顶表面和所述栅极多晶硅层4两侧的所述衬底1上形成侧墙材料层(图未示)，之后在所述栅极材料层(图未示)上形成第二掩膜层(图未示)，以所述第二掩膜层(图未示)为掩膜刻蚀所述侧墙材料层(图未示)以形成所述侧墙5。在本实施例中，形成所述侧墙5的材料为氮化硅，形成所述第二掩膜层(图未示)的材料为光阻。
54.在形成所述侧墙5之后，所述方法还包括：去除所述第二掩膜层(图未示)。在本实施例中，在刻蚀形成所述侧墙5以及去除所述第二掩膜层(图未示)的过程中，会进一步的去除位于所述侧墙5两侧残留的栅极氧化材料层(图未示)使得该区域剩余的所述栅极氧化材料层(图未示)的厚度为
55.此外，在去除所述第二掩膜层(图未示)之后，所述方法还包括：对形成所述侧墙5后的图像传感器执行清洗工艺，其中，清洗后上述区域的所述栅极氧化材料层的厚度的剩余量将小于则位于所述侧墙5两侧的所述衬底1的顶表面将几乎完全没有保护层进行保护。
56.继续参图5并结合图4和图6所示，在本实施例中，在形成所述栅极氧化层3和所述栅极多晶硅层4之前，所述方法还包括：对所述衬底2执行第二离子注入工艺，以在所述衬底1上形成轻掺杂区a，并使所述轻掺杂区a和所述耗尽区c设置在所述栅极多晶硅4的两侧。在本实施例中，形成所述轻掺杂区a的方法包括：在所述衬底1上形成第三掩膜层(图未示)并对所述衬底1执行第二离子注入工艺，以形成所述轻掺杂区a。
57.此外，在形成所述侧墙5之后，所述方法还包括：执行所述第三离子注入工艺，以在所述衬底1的所述轻掺杂区a内形成重掺杂区b。其中，在本实施例中，所述第一离子注入工艺注入p型离子，所述第二离子注入工艺和所述第三离子注入工艺注入n型离子。
58.在步骤s40中，参图7所示，在所述衬底1上形成保护层6，所述保护层6至少部分形成在所述侧墙5侧边的所述衬底1上，且所述保护层6至少部分正对所述感光二极管2。所述
保护层6用于至少保护正对所述感光二极管2上方的衬底1。
59.在本实施例中，形成所述保护层6的方法包括：在所述衬底1上形成保护材料层(图未示)，刻蚀去除位于所述多晶硅层4和所述侧墙5上的所述保护材料层后形成所述保护层6。其中，在本实施例中，形成所述保护层6的材料为氧化硅。所述保护层6的厚度为
60.此外，在本实施例中，所述保护层6形成在所述感光二极管2上方的衬底1中，并至少部分正对所述感光二极管2。如此以至少保护正对所述感光二极管2上方的衬底1。在可选的实施例中，所述保护层6还可以形成在所述轻掺杂区a和所述重掺杂区b上方的衬底1上，如此以保护形成所述轻掺杂区a和所述重掺杂区b的所述衬底1。
61.在步骤s40中，参图8所示，执行第一离子注入工艺形成耗尽区c，所述耗尽区c至少形成在正对所述感光二极管2的所述保护层6和所述保护层6下方的所述衬底1内。
62.在本实施例中，由于刻蚀形成所述侧墙5后至少在所述侧墙5的侧边的衬底1上形成有所述保护层6，并使所述保护层6至少部分正对所述感光二极管2，如此能够在后续对所述感光二极管2上方的所述衬底1执行所述第一离子注入工艺时，至少保护所述感光二极管2正上方的所述衬底1，至少避免所述感光二极管2正上方的所述衬底1内的硅晶格损伤而使得最终形成的所述图像传感器出现白点的缺陷。
63.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。