[发明专利]CMOS图像传感器及其形成方法、半导体器件形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种CMOS图像传感器及其形成方 法、半导体器件形成方法。

背景技术

目前电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)是主要的实用化固态 图像传感器件，具有读取噪声低、动态范围大、响应灵敏度高等优点，但是 CCD同时具有难以与主流的互补金属氧化物半导体(Complementary-Metal -Oxide-Semiconductor，CMOS)技术相兼容的缺点，即以CCD为基础的图 像传感器难以实现单芯片一体化。而CMOS图像传感器(CMOS Image sensor， CIS)由于采用了相同的CMOS技术，可以将像素单元阵列与外围电路集成在 同一芯片上，与CCD相比，CIS具有体积小、重量轻、功耗低、编程方便、易 于控制以及平均成本低的优点。

现有形成CMOS图像传感器的工艺参照附图加以说明。参照附图1，提 供包含外围电路区IA和像素单元区IB的半导体衬底100，所述像素单元区IB 包括光电二极管区域(未图示)和驱动电路区域(未图示)；然后，用热氧化 法在半导体衬底100上形成垫氧化层101，所述垫氧化层101的材料为氧化硅； 用化学气相沉积法或物理气相沉积法在垫氧化层101上形成阻挡层102，所述 阻挡层102的材料为氮化硅；用旋涂法在阻挡层102在形成光刻胶层103，经 过曝光、显影工艺，在光刻胶层103上定义出浅沟槽图形104。

如图2所示，以光刻胶层103为掩膜，用干法刻蚀法沿浅沟槽图形104 刻蚀阻挡层102、垫氧化层101和半导体衬底100，形成浅沟槽105；用灰化 法去除光刻胶层103，然后再用湿法刻蚀法去除残留的光刻胶层103。

如图3所示，采用热氧化法氧化浅沟槽105内表面形成衬氧化层106，所 述衬氧化层106的材料为氧化硅；然后，用高密度等离子体工艺在阻挡层102 上及浅沟槽105内形成绝缘氧化层107，其中，绝缘氧化层107填充满浅沟槽 105，所述绝缘氧化层107的材料为氧化硅；用化学机械抛光法平坦化绝缘氧 化层107至露出阻挡层102；最后，用湿法蚀刻方法去除阻挡层102和垫氧化 层101，形成浅沟槽隔离结构。

如图4所示，在外围电路区IA的半导体衬底100上形成栅介质层108a， 在像素单元区IB的驱动电路区域的半导体衬底100上形成复位晶体管的栅介 质层109a、源跟随晶体管的栅介质层110a和输出晶体管的栅介质层111a；然 后在栅介质层108a上形成栅极108b、在复位晶体管的栅介质层109a上形成 复位晶体管的栅极109b、在源跟随晶体管的栅介质层110a上形成源跟随晶体 管的栅极110b及在输出晶体管的栅介质层111a上形成输出晶体管的栅极 111b；接着，在光电二极管区域的半导体衬底100内形成与半导体衬底100 导电类型相反的深掺杂阱112，与半导体衬底100之间构成PN结，形成光电 二极管。

在深掺杂阱112上对应形成与之导电类型相反的浅掺杂区113a；在驱动 电路区域形成浅扩散区113b、113c、113d及113e；在外围电路区IA形成浅 扩散区113f。

在像素单元区IB的复位晶体管的栅极109b、源跟随晶体管的栅极110b、 输出晶体管的栅极111b和外围电路区IA晶体管的栅极108b两侧形成侧墙 118；然后，在像素单元区IB的复位晶体管的栅极109b、源跟随晶体管的栅 极110b、输出晶体管的栅极111b和外围电路区IA晶体管的栅极108b两侧的 半导体衬底100中进行源/漏极离子注入。由于复位晶体管的源极与深掺杂阱 相连接，复位晶体管的源极不需要进行注入；复位晶体管和源跟随晶体管共 用漏极114、源跟随晶体管和输出晶体管的共用源极115；形成输出晶体管的 漏极116；在外围电路区IA晶体管的栅极108b两侧分别形成源极117a及漏 极117b。

在中国专利申请200310101949还可以发现更多与上述技术方案相关的信 息。