專利名稱：具有垂直溢漏和短的微透鏡到硅的距離的圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各實(shí)施例涉及半導(dǎo)體裝置，且更具體地說(shuō)，涉及固態(tài)圖像傳感器。
背景技術(shù)：
圖像傳感器可以用于多種應(yīng)用，例如數(shù)碼相機(jī)、電腦攝像頭(PC camera)、數(shù)碼攝像機(jī)和個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)、以及模擬和數(shù)字電視和錄像系統(tǒng)、電視游戲機(jī)、安全相機(jī)和醫(yī)療用微型相機(jī)等。隨著電信和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)圖像傳感器的需求與日俱增。
圖像傳感器單元通常具有光電二極管元件，這個(gè)元件能夠?qū)⒐?例如，可見(jiàn)光、紅外光和紫外光等)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。當(dāng)吸收光子時(shí)，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換而形成電子-空穴對(duì)。當(dāng)光電二極管反向偏置時(shí)，會(huì)在光電二極管內(nèi)形成耗盡區(qū)。耗盡區(qū)內(nèi)的電場(chǎng)使通過(guò)光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)分離。
可以直接測(cè)量通過(guò)光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的電流，以確定光強(qiáng)度。然而，通過(guò)直接測(cè)量光電轉(zhuǎn)換獲得的電流而產(chǎn)生的信號(hào)通常具有較差的信噪(S/N)比。因此，通常的圖像傳感器會(huì)在一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)積聚光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電荷；并且，通過(guò)測(cè)量積聚電荷的量來(lái)測(cè)定光強(qiáng)度。
為了測(cè)量積聚的光電電荷，CMOS(互補(bǔ)型金屬-氧化物半導(dǎo)體)有源像素傳感器(APS)包含用于測(cè)量與積聚光電電荷有關(guān)的信號(hào)的有源電路元件(例如，晶體管)?；蛘?，可以將積聚電荷移到圖像傳感器單元外進(jìn)行測(cè)量(例如，在CMOS無(wú)源像素傳感器(PPS)或在電荷耦合裝置(CCD)圖像傳感器中測(cè)量)。為防止噪聲，CCD圖像傳感器利用復(fù)雜的方法將積聚電荷從傳感器單元轉(zhuǎn)移到放大器中進(jìn)行測(cè)量。CCD裝置利用大電壓擺動(dòng)的復(fù)雜驅(qū)動(dòng)信號(hào)，且因此消耗大量功率。通常的CCD制作工藝為電荷轉(zhuǎn)移而經(jīng)最優(yōu)化；且其與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝不兼容。
因此，很難將CCD圖像傳感器與通常由互補(bǔ)型金屬-氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路實(shí)現(xiàn)的信號(hào)處理電路集成在一起，且因此很難在更廣泛的應(yīng)用中實(shí)施。
CMOS圖像傳感器包括兩個(gè)部分。第一部分是用于將光子信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器陣列；第二部分是附屬電路，包括信號(hào)讀出用模擬電路和邏輯控制電路。采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝來(lái)制作諸如CMOS圖像傳感器。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)有CMOS圖像傳感器的橫截面圖，其包括P溝道晶體管(左邊)、N溝道晶體管(中間)和光電二極管(右邊)。
附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是常規(guī)CMOS圖像傳感器；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的橫截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的橫截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的橫截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的橫截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器制作工藝的流程圖。
附圖詳細(xì)說(shuō)明現(xiàn)參照?qǐng)D1，常規(guī)CMOS圖像傳感器100從P+型半導(dǎo)體材料襯底102開(kāi)始。然后，在P+襯底102上形成P-型半導(dǎo)體材料EPI層104。P-EPI層104的電阻率約為8Ω～12Ω，且其硼摻雜密度約為2×1015原子/cm3。隨后，形成淺溝槽106。淺溝槽隔離(ShallowTrench Isolation)工藝是目前CMOS傳感器制作中的常見(jiàn)做法，其使得暗電流比傳統(tǒng)的LOCOS工藝(局部氧化工藝)低得多。
在形成STI 106后，分別注入N阱108和P阱110。然后，形成多晶硅柵122。在形成多晶硅柵122后，注入N+114和P+112，以形成CMOS晶體管的源極和漏極。通過(guò)N阱108/P底104結(jié)形成光電二極管140。對(duì)于最流行的三個(gè)晶體管的有源像素單元來(lái)說(shuō)，N+114注入物與光電二極管中的N阱108接觸，并且輸出光轉(zhuǎn)換電壓以作為輸出信號(hào)。
在形成晶體管的源極和漏極后，沉積氧化層124，利用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝，并形成接點(diǎn)116。繼續(xù)后端工藝以形成金屬1層126a，沉積氧化層125，利用CMP工藝，并形成通路1117。重復(fù)后端工藝，以形成所需數(shù)量的金屬層。
現(xiàn)再次參照?qǐng)D1，圖1展示一種雙層金屬工藝。在形成頂層金屬126b后，利用高密度等離子體增強(qiáng)型CVD工藝在晶片上沉積約8000埃厚的氧化層128。在高密度等離子體增強(qiáng)型CVD工藝后，沉積約5000埃厚的鈍化用Si3N4CVD層130。對(duì)于常規(guī)的CMOS圖像傳感器來(lái)說(shuō)，在鈍化層上，需要旋涂玻璃(SOG)層132以用于平坦化。然后，添加濾色層134。隨后，形成微透鏡138。因?yàn)槲⑼哥R將光聚焦在光電二極管的傳感區(qū)域上，所以它可以顯著增加傳感器的像素靈敏度。
常規(guī)的CMOS圖像傳感器工藝具有兩個(gè)缺點(diǎn)。第一個(gè)缺點(diǎn)是襯底的無(wú)場(chǎng)區(qū)中的電荷擴(kuò)散會(huì)造成差MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))和高噪聲。光電二極管是由N阱/P-EPI結(jié)(或N+/P-EPI結(jié))形成。N阱設(shè)定為約2V的高電壓。P-EPI和P+襯底接地。N阱/P底光電二極管耗盡層約為1～3μm深。在耗盡區(qū)域下方的是P-EPI和P+襯底層，該層在一定的電位電平下，它是一個(gè)無(wú)電場(chǎng)區(qū)。眾所周知，在硅中，長(zhǎng)波長(zhǎng)光可以穿過(guò)的深度比上述光電二極管的耗盡區(qū)大得多。
例如，紅光(波長(zhǎng)～7000埃)硅吸收深度是4.7μm。大量的光產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)在P-EPI/P+襯底無(wú)場(chǎng)區(qū)中，而不是在光電二極管的耗盡區(qū)中。如果光產(chǎn)生的電子/空穴在光電二極管的耗盡區(qū)中，那么電子將保留在N阱節(jié)點(diǎn)中。而空穴將排出至襯底。在N阱節(jié)點(diǎn)中積聚的電子將對(duì)輸入光強(qiáng)度作出響應(yīng)。然而，如果光產(chǎn)生的電子/空穴在P-EPI/P+襯底無(wú)場(chǎng)區(qū)中。那么電子/空穴對(duì)將因熱震動(dòng)而在襯底中移動(dòng)。其中一些電子/空穴對(duì)將在襯底組合中心重組。而仍有大量將擴(kuò)散至鄰近像素，并造成差MTF和高噪聲問(wèn)題。擴(kuò)散長(zhǎng)度約為數(shù)毫米，這比通常的像素單元尺寸大得多，通常的像素單元尺寸約為數(shù)微米。
第二個(gè)缺點(diǎn)是微透鏡138到光敏硅區(qū)域(N阱108/P-EPI 104)的距離較大。因?yàn)楝F(xiàn)代CMOS工藝具有相當(dāng)多的金屬層126a和126b，還具有圖像傳感器平坦化層132和濾色層134。此大距離將降低傳感器的靈敏度，并且造成傳感器像素間的光學(xué)串?dāng)_問(wèn)題。
因此，需要具有高M(jìn)TF、低噪聲和短的微透鏡到硅表面的距離的CMOS圖像傳感器。
現(xiàn)參照?qǐng)D2，其展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器。不同于常規(guī)CMOS圖像傳感器，與常規(guī)P+襯底相比，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器包括N或N+型襯底層202。
N/N+型襯底202上的P-型EPI層接地，而N/N+型襯底202連接到某一高電壓，例如2V。在P-EPI層204與N/N+型襯底202之間的界面中形成耗盡層。這個(gè)耗盡層將P-EPI無(wú)場(chǎng)區(qū)域最小化，這個(gè)區(qū)域正好位于光電二極管的耗盡部分下方。并且，還防止襯底中光所產(chǎn)生的電荷擴(kuò)散回光電二極管的耗盡區(qū)域中。
隨后，形成淺溝槽206，淺溝槽隔離工藝是現(xiàn)有CMOS傳感器制作中的常見(jiàn)做法，其使得暗電流比傳統(tǒng)的LOCOS工藝(局部氧化工藝)低得多。
在形成STI 206后，分別注入N阱208和P阱210。然后，形成多晶硅柵222。在形成多晶硅柵222后，注入N+114和P+212，以形成CMOS晶體管的源極和漏極。通過(guò)N阱208/P底240結(jié)形成光電二極管240。對(duì)于最流行的三個(gè)晶體管的有源像素單元來(lái)說(shuō)，N+214注入物與光電二極管中的N阱208接觸，并且輸出光轉(zhuǎn)換電壓以作為輸出信號(hào)。
在形成晶體管的源極和漏極后，沉積氧化層224，利用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝，并形成接點(diǎn)216。繼續(xù)后端工藝以形成金屬1層226a，沉積氧化物225，利用CMP工藝，并形成通路1217。重復(fù)后端工藝，以形成所需數(shù)量的金屬層。
現(xiàn)再次參照?qǐng)D2，圖2展示一種雙層金屬工藝。在形成頂層金屬226b后，利用高密度等離子體增強(qiáng)型CVD工藝在晶片上沉積約8000埃厚的氧化層228。在高密度等離子體增強(qiáng)型CVD工藝后，沉積約5000埃厚的鈍化用Si3N4CVD層230。在鈍化層上，需要旋涂玻璃(SOG)層232以用于平坦化。然后，添加濾色層234。隨后，形成微透鏡238。因?yàn)槲⑼哥R將光聚焦在光電二極管的傳感區(qū)域上，所以它可以顯著增加傳感器的像素靈敏度。
現(xiàn)參照?qǐng)D3，其展示根據(jù)發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器。不同于常規(guī)CMOS圖像傳感器，在標(biāo)準(zhǔn)N型阱和P型阱下方注入深P型阱。
根據(jù)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器300從N型半導(dǎo)體材料襯底302開(kāi)始，該襯底的磷濃度約為1×1017原子/cm3。在N襯底302上形成P-型半導(dǎo)體材料EPI層304。該P(yáng)-EPI層304的電阻率約為8Ω～12Ω，且其硼摻雜密度約為2×1015原子/cm3。該P(yáng)-型EPI層304的厚度約為3-10微米(μm)。N型襯底302連接至高電壓，例如2V。P-型EPI層304接地。
隨后，形成深P型阱310a。該深P型阱310a的中心深度在1.5微米(μm)到3μm的范圍內(nèi)，且其厚度約為1μm到3μm。在形成深P型阱310a后，形成STI 306，然后分別注入標(biāo)準(zhǔn)N阱308和標(biāo)準(zhǔn)P阱310。
在傳感器單元陣列區(qū)域340中，標(biāo)準(zhǔn)N阱308形成于P-EPI 304上以形成光傳感N阱區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)P阱310位于深P阱310a上且接地。
在傳感器單元陣列區(qū)域340外部，標(biāo)準(zhǔn)N阱308和標(biāo)準(zhǔn)P阱310都位于深P阱310a上。P-EPI層304、標(biāo)準(zhǔn)P阱310和深P阱310a都接地。這樣，深P阱310a可以防止電路區(qū)域外部的傳感器在N阱308和N型襯底302之間的可能閉鎖。
接著，形成多晶硅柵322。在形成多晶硅柵322后，注入N+314和P+312，以形成CMOS晶體管的源極和漏極。對(duì)于最流行的三個(gè)晶體管的有源像素單元來(lái)說(shuō)，N+314注入物與光電二極管中的N阱308接觸，并且輸出光轉(zhuǎn)換電壓以作為輸出信號(hào)。
在形成晶體管的源極和漏極后，沉積氧化層324，利用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝，并形成接點(diǎn)316。繼續(xù)后端工藝以形成金屬1層326a，沉積氧化層325，利用CMP工藝，并形成通路1317。重復(fù)后端工藝，以形成所需數(shù)量的金屬層。
現(xiàn)再次參照?qǐng)D3，圖3展示一種雙層金屬工藝。在形成頂層金屬326b后，利用高密度等離子體增強(qiáng)型CVD工藝在晶片上沉積約8000埃厚的氧化層328。在高密度等離子體增強(qiáng)型CVD工藝后，沉積約5000埃厚的鈍化用Si3N4CVD層330。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器來(lái)說(shuō)，在鈍化層上，需要旋涂玻璃(SOG)層332以用于平坦化。然后，添加濾色層334。隨后，形成微透鏡338。因?yàn)槲⑼哥R將光聚焦在光電二極管的傳感區(qū)域上，所以它可以顯著增加傳感器的像素靈敏度。
現(xiàn)參照?qǐng)D4，其說(shuō)明根據(jù)發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器。不同于常規(guī)CMOS圖像傳感器100，在頂層金屬上沉積最后一層氧化層后，進(jìn)行額外的氧化物CMP步驟，以便使該氧化層平滑。由于采用了額外的氧化物CMP步驟，所以在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中不需要常規(guī)的SOG層。
CMOS圖像傳感器400從P+型半導(dǎo)體材料襯底402開(kāi)始。在其它實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料襯底402可以是N型。然后，在P+襯底402上形成P-型半導(dǎo)體材料EPI層404。P-EPI層404的電阻率約為8Ω～12Ω，且其硼摻雜密度約為2×1015。
隨后，形成淺溝槽406。分別注入N阱408和P阱410。然后，形成多晶硅柵422。在形成多晶硅柵422后，注入N+414和P+412，以形成CMOS晶體管的源極和漏極。通過(guò)N阱408/P底404結(jié)形成光電二極管440。對(duì)于最流行的三個(gè)晶體管的有源像素單元來(lái)說(shuō)，N+414注入物與光電二極管中的N阱408接觸，并且輸出光轉(zhuǎn)換電壓以作為輸出信號(hào)。
在形成晶體管的源極和漏極后，沉積氧化層424，利用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝，并形成接點(diǎn)416。繼續(xù)后端工藝以形成金屬1層426a，沉積氧化層425，利用CMP工藝，并形成通路1417。重復(fù)后端工藝，以形成所需數(shù)量的金屬層。
在形成頂層金屬426b后，利用高密度等離子體增強(qiáng)型CVD工藝在晶片上沉積約8000埃厚的氧化層428。
不同于常規(guī)的CMOS圖像傳感器，這里采用頂層氧化層CMP工藝這一額外步驟。
為了與頂層氧化層CMP一致，在晶片上沉積8000埃厚的氧化層428后，將沉積～10K埃厚的TEOS。然后進(jìn)行氧化物CMP。在這個(gè)頂層氧化物CMP工藝后，沉積～4000埃厚的鈍化用Si3N4CVD層430。因?yàn)檫@里采用了額外的CMP，所以不再需要旋涂玻璃(SOG)層來(lái)用于平坦化。在Si3N4層上直接放置濾色層434，然后形成微透鏡438。由于采用額外的頂層氧化物CMP步驟，所以從微透鏡到硅表面的距離減小。
現(xiàn)參照?qǐng)D5，其展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器。不同于常規(guī)CMOS圖像傳感器，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器500包括N型襯底502、深P阱區(qū)域510a和深N阱區(qū)域508a。另外，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器不包括旋涂玻璃(SOG)層。
與圖1中的常規(guī)P+襯底102相比，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器包括N襯底層502。N型襯底502上的P-型EPI層504接地，而N型襯底502連接到某一高電壓，例如2V。在P-EPI層504與N襯底502之間的界面中形成耗盡層。這個(gè)耗盡層將P-EPI無(wú)場(chǎng)區(qū)域最小化，這個(gè)區(qū)域正好位于光電二極管的耗盡部分下方。并且，防止襯底中光所產(chǎn)生的電荷擴(kuò)散回光電二極管的耗盡區(qū)域中。
隨后，形成深P型阱510a。該深P型阱510a的中心深度在1.5微米(μm)到3μm的范圍內(nèi)，且其厚度約為1μm到3μm。接著，形成深N型阱508a。該深N型阱508a的中心深度在1.5微米(μm)到2.5μm的范圍內(nèi)，且其厚度約為1μm到3μm。
在形成深P阱510a和深N阱508a后，形成STI 506，然后分別注入標(biāo)準(zhǔn)N阱508和標(biāo)準(zhǔn)P阱510。
在傳感器單元陣列區(qū)域540中，標(biāo)準(zhǔn)N阱508形成于深N阱508a上以形成光傳感N阱區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)P阱510位于深P阱510a上且接地。在N阱區(qū)域508/508a和P阱區(qū)域510/510a之間有一定的間隔，以減小電場(chǎng)強(qiáng)度，從而減小暗電流。
在傳感器單元陣列區(qū)域540外部，標(biāo)準(zhǔn)N阱508和標(biāo)準(zhǔn)P阱510都位于深P阱510a上。P-EPI層504、標(biāo)準(zhǔn)P阱510和深P阱510a都接地。這樣，深P阱510a可以防止電路區(qū)域外部傳感器在N阱508和N型襯底502之間的可能閉鎖。
接著，形成多晶硅柵522。在形成多晶硅柵522后，注入N+514和P+512，以形成CMOS晶體管的源極和漏極。對(duì)于最流行的三個(gè)晶體管的有源像素單元來(lái)說(shuō)，N+514注入物與光電二極管中的N阱508/508a接觸，并且輸出光轉(zhuǎn)換電壓以作為輸出信號(hào)。
在形成晶體管的源極和漏極后，沉積氧化層524，利用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝，并形成接點(diǎn)516。繼續(xù)后端工藝以形成金屬1層526a，沉積氧化層525，利用CMP工藝，并形成通路1517。重復(fù)后端工藝，以形成所需數(shù)量的金屬層。
接著，形成頂層金屬526b，利用高密度等離子體增強(qiáng)型CVD工藝在晶片上沉積約8000埃厚的氧化層528。
不同于常規(guī)CMOS圖像傳感器，這里采用頂層氧化層CMP工藝這一額外步驟。
為了與頂層氧化層CMP一致，在晶片上沉積8000埃厚的氧化層528后，將沉積～10K埃厚的TEOS。然后進(jìn)行氧化物CMP。在這個(gè)頂層氧化物CMP工藝后，形成～4000埃厚的鈍化用Si3N4CVD層530。因?yàn)檫@里采用了額外的CMP，所以不再需要旋涂玻璃(SOG)層用于平坦化。在Si3N4層上直接放置濾色層534，然后形成微透鏡538。由于采用了額外的頂層氧化物CMP步驟，所以從微透鏡到硅表面的距離減小。
現(xiàn)參照?qǐng)D6，圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器制作工藝的流程圖。根據(jù)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器制作工藝包括以下步驟步驟602，開(kāi)始襯底N型<100>、～1E17原子/cm3硅晶片；步驟604，在2E15原子/cm3摻雜密度下生長(zhǎng)4～10μm厚的P-型外延層(8-12ohm-cm)；步驟608a，深N阱注入的中心深度在1.5微米(μm)到2.5μm范圍內(nèi)，且其厚度約為1μm到3μm；步驟610a，深P阱注入的中心深度在1.5微米(μm)到3μm范圍內(nèi)，且其厚度約為1μm到3μm；步驟606，形成淺溝槽隔離；步驟608，標(biāo)準(zhǔn)N阱注入；步驟610，標(biāo)準(zhǔn)P阱注入；步驟622，形成多晶硅柵；步驟624，硅化物和氧化物沉積；步驟616，接觸蝕刻、W插塞和W CMP以形成接點(diǎn)；步驟626a，形成金屬1；步驟617，氧化物沉積；通路1蝕刻、W插塞和W CMP以形成通路1；步驟626b，形成金屬2；步驟628，利用高密度等離子體增強(qiáng)型CVD在晶片表面上沉積～8000埃厚的氧化物；步驟628a，在晶片表面上沉積～10000埃厚的TEOS；步驟629，對(duì)頂層氧化層施用氧化物CMP；步驟630，在晶片表面上沉積～4000埃厚的Si3N4；步驟634，涂布濾色層；步驟638，形成微透鏡。
權(quán)利要求
1.一種形成圖像傳感器的方法，包括開(kāi)始具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料的襯底；在所述襯底上形成具有第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層；及所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反，且在界面中形成PN結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底和所述第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層連接至不同的電壓，并且所述PN結(jié)反向偏置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括形成光電二極管元件，所述光電二極管元件具有帶有所述第一導(dǎo)電類型的第一阱區(qū)域，所述第一阱區(qū)域形成于所述第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層中；和具有所述第二導(dǎo)電類型的第二阱區(qū)域，其形成于所述第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層中，但其摻雜密度高于所述第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層；及所述第二阱區(qū)域在第一距離包圍所述第一阱區(qū)域，且形成側(cè)向PN結(jié)，所述第一阱區(qū)域到所述第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層形成垂直PN結(jié)，并且所述側(cè)向PN結(jié)和所述垂直PN結(jié)都反向偏置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一距離介于0.2微米(μm)和3μm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料的所述第一阱區(qū)域的第一深度約為0.5μm到3μm，并且所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料的所述第二阱區(qū)域的第二深度約為0.5μm到4μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括形成防止閉鎖的深阱，在標(biāo)準(zhǔn)N阱和標(biāo)準(zhǔn)P阱下方于所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層中形成具有第三中心深度和第一厚度的深阱，以防止發(fā)生閉鎖，其中在傳感器附屬電路區(qū)域中具有所述第二導(dǎo)電類型的摻雜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述深阱的所述第三中心深度約為1.5μm到3μm，并且所述第一厚度約為1μm到3μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括生長(zhǎng)頂層氧化層；及在生長(zhǎng)頂層氧化層后，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體是N型襯底，所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料層是一P-型外延層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體是P型襯底，所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料層是一N-型外延層。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述第一阱區(qū)域可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝中的標(biāo)準(zhǔn)阱形成以所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)；或者可以通過(guò)與深阱堆疊在一起的標(biāo)準(zhǔn)CMOS阱以所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)；并且所述第二阱區(qū)域可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝中的標(biāo)準(zhǔn)阱形成以所述第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)；或者可以通過(guò)與深阱堆疊在一起的標(biāo)準(zhǔn)CMOS阱以所述第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一類型半導(dǎo)體襯底的摻雜密度約為1014到1020原子/cm3；所述第二類型半導(dǎo)體層的摻雜密度約為1014到1018原子/cm3。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二類型半導(dǎo)體層的厚度約為2μm到12μm。
全文摘要
一種圖像傳感器像素包括垂直溢漏結(jié)構(gòu)，以便消除由襯底電荷擴(kuò)散所引起的CMOS圖像傳感器噪聲。利用額外的化學(xué)機(jī)械拋光步驟來(lái)縮短微透鏡到硅表面的距離，以便減小光學(xué)串?dāng)_。一個(gè)實(shí)施例利用具有P－外延層的N型襯底材料來(lái)形成所述垂直溢漏。在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝中引入深P阱注入，以防止N阱與N型襯底之間的閉鎖。并且，通過(guò)堆疊的N阱/深N阱和堆疊的P阱/深P阱實(shí)現(xiàn)光電二極管，從而改善性能。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1820349SQ200480019460
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月10日
發(fā)明者林新趙 申請(qǐng)人:林新趙