[发明专利]优化CMOS图像传感器版图的方法及刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及优化CMOS图像传感器版图的方法及刻蚀方法。

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，即以电荷耦合器件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 ImageSensor，CIS)由于采用了相同的CMOS技术，可以将像素阵列与外围电路集成在同一芯片上，与电荷耦合器件相比，CMOS图像传感器具有体积小、重量轻、功耗低、编程方便、易于控制以及平均成本低的优点。

CMOS图像传感器包括像素单元阵列，每个像素单元通常包括光电二极管和晶体管。如图1所示，像素单元版图包括光电二极管有源区a11，晶体管有源区a12，并列排列在晶体管有源区a12上的第一晶体管栅电极区a21，第二晶体管栅电极区a22，第三晶体管栅电极区a23。光电二极管有源区a11和所述光电二极管有源区a11所在的像素单元的总面积比定义为填充因子，所述填充因子为衡量CMOS图像传感器图像质量的最重要因素之一。

像素单元版图在经过半导体制造工艺制备后，由于半导体的刻蚀工艺的限制，实际得到的图形会与像素单元版图有一定的偏差，以像素单元栅电极区刻蚀工艺为例，参考图2，由于像素单元刻蚀速率在图形的拐角处较大，刻蚀得到的图形的拐角在刻蚀之后由直角变成弧形。具体地，像素单元的晶体管栅电极区b13的有效宽度W_eff小于实际版图的晶体管栅电极区宽度W_total，考虑到以上因素，实际版图的晶体管栅电极区宽度W_total会在设计时相应的放大，来满足有效的栅电极区宽度W_eff实际需求，但是这样就实际上限制了光电二极管有源区的面积。

发明内容

本发明解决的问题是提高CMOS图像传感器的图像质量。

为解决上述问题，本发明提供了一种优化CMOS图像传感器版图的方法，包括：提供版图，所述版图包括CMOS图像传感器光电二极管有源区和晶体管的栅电极区；所述光电二极管有源区和晶体管的栅电极区具有原始尺寸，所述栅电极区包括栅电极层和硬掩膜层；根据版图，制备晶体管的栅电极，所述制备晶体管的栅电极的工艺包括硬掩膜层刻蚀步骤，所述硬掩膜层刻蚀步骤采用释放电荷刻蚀的硬掩膜层刻蚀方法；测试所述栅电极尺寸；根据测试结果，对版图上的光电二极管有源区和晶体管栅电极区的尺寸进行优化，所述优化的光电二极管有源区面积大于优化前的版图上的光电二极管有源区面积。

本发明还提供了一种优化CMOS图像传感器版图的方法，包括：提供版图，所述版图包括CMOS图像传感器光电二极管有源区和晶体管的栅电极区；所述光电二极管有源区和晶体管的栅电极区具有原始尺寸，所述栅电极区包括栅电极层和硬掩膜层；根据版图，制备晶体管的栅电极，所述制备晶体管的栅电极的工艺包括栅电极层刻蚀步骤，所述栅电极层刻蚀步骤采用释放电荷刻蚀的栅电极层刻蚀方法；测试所述栅电极尺寸；根据测试结果，对版图上的光电二极管有源区和晶体管栅电极区的尺寸进行优化，所述优化的光电二极管有源区面积大于优化前的版图上的光电二极管有源区面积。

本发明还提供了一种刻蚀方法，包括：提供衬底，所述衬底表面形成有介质层；在所述介质层表面形成光刻胶图形；以所述光刻胶图形为掩膜，刻蚀所述介质层，直至去除1/4至1/2厚度的所述介质层；对所述介质层执行释放电荷工艺；以所述光刻胶图形为掩膜，刻蚀剩余所述介质层。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供的刻蚀方法，能够有效的保护介质层的边角，本发明还提供了一种优化CMOS图像传感器版图的方法，能够通过优化版图中的CMOS图像传感器的光电二极管有源区和晶体管的栅电极区的尺寸，所述优化的光电二极管有源区面积大于优化前光电二极管有源区面积，使得利用优化的版图制备得到CMOS图像传感器填充因子高，有效地提高CMOS图像传感器的图像质量。

附图说明

图1是像素单元版图示意图；

图2是图1所示的像素单元版图实际制备在硅衬底上的示意图；

图3是CMOS图像传感器的制造方法的实施方式流程图；

图4是根据常规半导体工艺设计的CMOS图像传感器版图；