一种图像传感器的形成方法与流程

本发明涉及半导体制造，具体涉及一种图像传感器的形成方法。

背景技术：

1、图像传感器(image sensor)是将光学图像转换为电信号的元器件，其主要包括cmos图像传感器和ccd图像传感器。cmos图像传感器由于其制造工艺和现有集成电路制造工艺兼容，且相比于ccd图像传感器具有制造成本低、功耗低等优点，而逐渐称为图像传感器的主流。如图1所示，在cmos图像传感器中最常用的像素(pixel)单元包含一个光电二极管pd和四个mos管，包括转移晶体管tx、复位晶体管rst，源跟随晶体管sf、行选择晶体管rs以及浮动扩散区fd，可以实现对光电二极管pd的选中、复位、信号输出、信号放大和读出的控制。原理为当光线照射光电二极管pd时，光电二极管pd中就会产生光生载流子的积累，然后通过外部控制电路打开转移晶体管tx，光生载流子就从光电二极管pd流到浮动扩散区fd，浮动扩散区fd既是转移晶体管tx的漏极，又是pn结电容，浮动扩散区fd将光生载流子转变为电压信号输出。

2、cmos图像传感器的白噪声问题是制约其性能、质量和可靠性改善的重要因素。白噪声是cmos图像传感器器件中比较常见的一种缺陷，产生白噪声缺陷的原因很多，比如金属污染产生暗电流、离子注入造成的晶格损伤等。在目前的图像传感器的制造工艺过程中，plasma、湿法等工艺均会对衬底表面造成损伤，从而导致暗电流，从而影响器件性能，甚至导致器件失效。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种图像传感器的形成方法，用以减少原工艺中因等离子体及金属污染导致的有源区衬底损伤，从而减少暗电流产生，改善图像传感器白噪声性能，进而提升图像传感器的性能。

2、本发明提供一种图像传感器的形成方法，包括以下步骤：

3、步骤一、提供半导体结构，所述半导体结构包括衬底以及位于所述衬底上方分立的传输栅和复位栅，所述衬底中形成有光电二极管区和阱区，所述阱区与所述光电二极管区相邻；

4、步骤二、在所述半导体结构表面淀积一层侧墙材料，形成位于所述传输栅和所述复位栅两侧的第一侧墙；

5、步骤三、对所述光电二极管区表面进行ldd注入工艺形成所述光电二极管区的钳位层；

6、步骤四、在所述半导体结构表面再淀积一层侧墙材料并刻蚀以形成位于所述第一侧墙侧壁的第二侧墙；

7、步骤五、进行源漏离子注入工艺形成源漏区。

8、优选地，步骤一中所述衬底为硅衬底。

9、优选地，步骤一中所述光电二极管区延伸至所述传输栅底部下方的部分衬底中。

10、优选地，步骤一中所述复位栅形成于所述阱区上方。

11、优选地，步骤二和步骤四中所述侧墙材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的至少一种。

12、优选地，步骤二中所述第一侧墙采用炉管工艺形成。

13、优选地，步骤二中淀积的所述侧墙材料的厚度为所述第一侧墙最终成型所需的厚度。

14、优选地，步骤二中所述第一侧墙的厚度为30a～100a。

15、优选地，步骤四中所述刻蚀中的湿法刻蚀采用不含氢氟酸成分的湿法刻蚀工艺。

16、优选地，步骤四中所述第二侧墙采用气相沉积工艺形成。

17、本发明的图像传感器的形成方法通过改变传统侧墙刻蚀工艺，形成第一侧墙和第二侧墙，在第一侧墙的形成工艺中不进行光刻、干法和湿法刻蚀，直接淀积最终需成型的第一侧墙的厚度，在第二侧墙的形成工艺中对湿法刻蚀进行调整，采用不含氢氟酸成分的湿法刻蚀，避免了光刻刻蚀工艺中等离子体和金属离子污染对有源区衬底表面的损伤，避免了表面损伤造成的暗电流，提升了图像传感器的性能。并且，本发明提供的图像传感器的形成方法，只需对现有的图像传感器的制备工艺的工序进行适当优化，无需对现有工艺流程进行较大地改动，提高了与现有工艺流程的兼容性。

技术特征：

1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，步骤一中所述衬底为硅衬底。

3.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，步骤一中所述光电二极管区延伸至所述传输栅底部下方的部分衬底中。

4.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，步骤一中所述复位栅形成于所述阱区上方。

5.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，步骤二和步骤四中所述侧墙材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，步骤二中所述第一侧墙采用炉管工艺形成。

7.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，步骤二中淀积的所述侧墙材料的厚度为所述第一侧墙最终成型所需的厚度。

8.根据权利要求7所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，步骤二中所述第一侧墙的厚度为30a～100a。

9.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，步骤四中所述刻蚀中的湿法刻蚀采用不含氢氟酸成分的湿法刻蚀工艺。

10.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，步骤四中所述第二侧墙采用气相沉积工艺形成。

技术总结
本发明提供一种图像传感器的形成方法，包括提供半导体结构，半导体结构包括衬底以及位于衬底上方分立的传输栅和复位栅，衬底中形成有光电二极管区和阱区；在半导体结构表面淀积一层侧墙材料形成位于传输栅和复位栅两侧的第一侧墙；对光电二极管区表面进行LDD注入工艺形成钳位层；在半导体结构表面再淀积一层侧墙材料并刻蚀以形成位于第一侧墙侧壁的第二侧墙；进行源漏离子注入工艺形成源漏区。本发明通过改变现有侧墙刻蚀工艺，在第一侧墙的形成工艺中不进行光刻、干法和湿法刻蚀，在第二侧墙的形成工艺中采用不含氢氟酸成分的湿法刻蚀，达到了减少等离子体和金属离子污染对有源区衬底损伤，进而减少暗电流产生，改善图像传感器白噪声的目的。

技术研发人员：米魁,白旭东,王宜炜,程刘锁
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12