[发明专利]CMOS图像传感器及其制造方法

说明书

本申请要求享有2006年12月27日提出的申请号为No.10-2006-0135685的韩国专利申请的优先权，在此结合其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法。

背景技术

一般来说，图像传感器是一种用于将光学图像转换成电信号的半导体器件。一般将图像传感器分类为电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

CCD包含大量排列成矩阵形式的用于将光信号转换为电信号的光电二极管(PD)。CCD包括：大量垂直电荷耦合器件(VCCD)，水平电荷耦合器件(HCCD)，以及传感放大器。这些VCCD是在排列成矩阵形式的各个PD间形成的，并在垂直方向传递由各PD产生的电荷。HCCD在水平方向上传递由各VCCD传递的电荷。传感放大器感应水平传递的电荷并据此生成电信号。

CCD复杂并且能耗较高。另外，由于需要具有多步照像工艺的制造工艺，所以CCD的制造工艺复杂。并且，由于将控制器、信号处理器以及模数(A/D)转换器集成于一个CCD芯片中的复杂性，减小CCD的尺寸也十分困难。

最近，人们为了生产能够克服CCD缺点的CIS做出了大量努力。CIS是应用COMS制造技术采用对应于在半导体衬底中形成的单位像素的数量的MOS晶体管的一种器件。CIS可通过各个MOS晶体管顺序探测来自每个单位像素的输出。在CMOS制造技术中，控制器和信号处理器被用作外围电路。尤其是，在CIS中，在一个单位像素中形成光电二极管以及MOS晶体管。于是CIS就可以有序探测每个单位像素的电信号以捕获一幅图像。

应用CMOS制造技术，CIS具有相对较低的能耗以及以相对简单的制造工艺，其部分原因在于照像工艺步骤的减少。而且，部分原因在于将控制器、信号处理器、A/D转换电路等其他电路集成到一块CIS芯片，与减小CCD的尺寸相比减小CIS的尺寸具有更小的技术难度。因此，CIS被广泛应用于多种应用领域，例如数码相机或者数码摄像机。

图1A-1E示出了现有技术中制造CIS的方法。如图1A中所示，应用外延工艺，在高浓度P⁺⁺型半导体衬底61中形成低浓度P^-型外延层62。在半导体衬底61中定义有源区以及器件隔离区。然后，应用浅槽隔离(STI)工艺，在器件隔离区中形成器件隔离膜63。其后，栅绝缘膜64以及导电层(conductivelayer)，例如高浓度多晶硅层顺序地沉积在包括器件隔离膜63的外延层62的整个表面上。然后，选择性去除导电层和栅绝缘膜64，从而形成了栅极65。

如图1B中所示，第一光刻胶膜66涂覆在半导体衬底61的整个表面上并通过曝光以及显影工艺对其进行构图以使蓝色，绿色，以及红色光电二极管区暴露出来。随后，应用构图后的第一光刻胶膜66作为掩模，将低浓度N型掺杂剂注入外延层62中，从而形成N^-型扩散区67，该扩散区为蓝色，绿色，以及红色光电二极管区。当用于光电二极管区的N^-型扩散区67形成时，执行磷(P)的离子注入。为了提高信号传输的效率，应用不同的离子注入能量执行两种工艺序列。

如图1C中所示，第一光刻胶膜66被彻底地去除。然后将绝缘膜沉积并在半导体衬底61的整个表面之上并且对其进行回刻(etch back)。因而，在栅极65的两侧表面上形成绝缘侧壁68。在第二光刻胶膜69涂覆于半导体衬底61的整个表面上之后，通过曝光和显影工艺对其构图以覆盖光电二极管区并暴露出每个晶体管的源/漏区。接下来，应用已构图的第二光刻胶膜69作为掩模，将高浓度N⁺型掺杂剂注入暴露出的源/漏区，从而形成了N⁺型扩散区(浮动扩散区)70。