[发明专利]像素单元顶部的沟槽及其制造方法

说明书

本发明公开了一种像素单元顶部的沟槽，像素单元形成于有源区中，在像素单元的周侧形成有多晶硅层，多晶硅层将像素单元的区域全部暴露；顶部介质层覆盖在像素单元和多晶硅层的表面；沟槽通过对顶部介质层的刻蚀形成，沟槽的底部区域的开口边界由多晶硅层的侧面自对准定义，保证沟槽的底部将像素单元的区域全部打开；沟槽的顶部区域的开口边界通过光刻定义，沟槽的顶部区域的开口大于沟槽的底部区域的开口；沟槽的刻蚀工艺以多晶硅层为停止层并使沟槽的顶部区域的开口边界落在多晶硅层上。本发明还公开了一种像素单元顶部的沟槽的制造方法。本发明能防止沟槽的刻蚀工艺对像素单元表面产生损伤，防止像素功能指标恶化。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种像素单元顶部的沟槽；本发明还涉及一种像素单元顶部的沟槽的制造方法。

背景技术

CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)由像素(Pixel)单元电路和CMOS电路构成，相对于CCD图像传感器，CMOS图像传感器因为采用CMOS标准制作工艺，因此具有更好的可集成度，可以与其他数模运算和控制电路集成在同一块芯片上，更适应未来的发展。根据现有CMOS图像传感器的像素单元电路所含晶体管数目，其主要分为3T型结构和4T型结构。

像素单元通过感光二极管感光实现将光电信号之间的转换。像素单元形成于有源区中，为了增加像素单元对光的吸收，像素单元上方的介质层被干刻工艺去除以增加透光量，其中介质层被去除的区域形成沟槽。但是由于光刻套准精度的局限，超深沟槽刻蚀经常会造成像素单元损伤。

如图1A所示，是现有像素单元顶部的沟槽的俯视图；图1B是沿图1A的AA线的剖面图；像素单元形成于有源区101中，有源区101周围被场氧104隔离，场氧103通常为浅沟槽场氧；通常，有源区101由被场氧104隔离出的半导体衬底如硅衬底101a组成。沟槽102的形成区域大于有源区101的区域，沟槽102通过对介质层105进行刻蚀后形成。图1A中还显示了传输栅极(Transfer Gate，TG)103，TG103为控制像素单元中的电子向外传输的开关。

介质层105能为多层介质材料的叠加结构，如氧化层和氮化层的叠加结构。

氮化硅层106覆盖在有源区101的表面，并作为介质层105的最底层。氮化硅层106用于在沟槽102刻蚀时作为刻蚀的停止层。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种像素单元顶部的沟槽，能防止沟槽的刻蚀工艺对像素单元表面产生损伤，防止像素功能指标恶化。为此，本发明还提供一种像素单元顶部的沟槽的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的像素单元顶部的沟槽，像素单元形成于有源区中，所述有源区的周侧通过场氧隔离。

在所述像素单元的周侧形成有多晶硅层，所述多晶硅层将所述像素单元的区域全部暴露。

顶部介质层覆盖在所述像素单元和所述多晶硅层的表面。

沟槽通过对所述顶部介质层的刻蚀形成，所述沟槽的底部区域的开口边界由所述多晶硅层的侧面自对准定义，保证所述沟槽的底部将所述像素单元的区域全部打开；

所述沟槽的顶部区域的开口边界通过光刻定义，所述沟槽的顶部区域的开口大于所述沟槽的底部区域的开口；所述沟槽的刻蚀工艺以所述多晶硅层为停止层并使所述沟槽的顶部区域的开口边界落在所述多晶硅层上，防止所述沟槽的光刻套准偏差时刻蚀对所述像素单元的表面产生刻蚀损伤。

进一步的改进是，所述场氧为浅沟槽场氧。

进一步的改进是，所述像素单元为CMOS图像传感器的像素单元，包括3T型结构和4T型结构。

进一步的改进是，所述顶部介质层包括氧化层或氮化层。

进一步的改进是，在俯视面上所述多晶硅层呈由多个多晶硅段组成的环绕式结构。