[发明专利]图像传感器及其制作方法

说明书

本申请提供一种图像传感器及其制作方法，所述的图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底中形成有感光元件和浮置扩散区；传输栅结构，位于所述半导体衬底表面；其中，所述半导体衬底以及所述感光元件的部分区域中设置有应力层，所述浮置扩散区也设置有应力层，所述应力层在所述图像传感器的光电荷传输沟道产生张应力。本申请所述的图像传感器及其制作方法，通过在光电二极管PD以及浮置扩散区FD中外延生长应变材料，利用应变材料产生的张应力，并将所述张应力引入光电荷的传输沟道，减少光电荷从光电二极管PD传输到浮置扩散区FD的时间，从而减少图像传感器的曝光时间，使图像传感器产品具有更快的反应速度。

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，具体来说，涉及一种图像传感器及其制作方法。

背景技术

图像传感器是一种用于将聚焦在图像传感器上的光学图像转换成电信号的电子设备。图像传感器可以用于诸如数码相机，摄影机，摄像机等的成像设备，使得成像设备接收到的光被转换为数字图像。目前常见的图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器，它们被广泛用于各种成像设备中。

无论是CCD还是CMOS，图像传感器都采用感光元件作为影像捕获的基本手段，感光元件的核心包括光电二极管(Photodiode，PD)，光电二极管PD在接受光线照射之后能够吸收入射到所述光电二极管的光来产生光电荷并转移这些光电荷，从而产生电信号。所述感光元件还包括浮置扩散区FD(Floating Diffusion，FD)，所述光电二极管PD中产生的光电荷通过传输晶体管Tx转移到所述浮置扩散区FD。

在全局快门曝光的高速摄影和摄像设备中，要求极高的曝光速度。所述的光电荷从光电二极管PD传输到浮置扩散区FD中，有一个时间延时的过程，如果能够减少这个时间延时，将有利于快速曝光的实现。

发明内容

本申请技术方案要解决的技术问题是提供一种图像传感器及其制作方法，以提高所述图像传感器的曝光速度。

本申请的一方面提供一种图像传感器，半导体衬底，所述半导体衬底中形成有感光元件和浮置扩散区；传输栅结构，所述传输栅结构位于所述半导体衬底表面；应力层，所述应力层位于半导体衬底内并延伸至所述感光元件的部分区域以及所述浮置扩散区，所述应力层在所述图像传感器的光电荷传输沟道产生张应力。

在本申请的一些实施例中，所述的应力层材料为碳化硅。在本申请的一些实施例中，所述的碳化硅材料中C原子的原子百分比为10％至50％。

在本申请的一些实施例中，所述应力层的厚度为0.1微米至0.8微米。

在本申请的一些实施例中，所述的半导体衬底为100晶向的晶圆。

本申请的另一方面提供一种图像传感器的制作方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有感光元件和浮置扩散区；在所述半导体衬底表面形成传输栅结构；在所述半导体衬底以及传输栅结构表面形成图案化的阻挡层，所述图案化的阻挡层的开口对应于感光元件的部分区域和浮置扩散区；以所述图案化的阻挡层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底、感光元件的部分区域和浮置扩散区形成沟槽；在所述沟槽内填充应力材料形成应力层，所述应力层在所述图像传感器的光电荷传输沟道产生张应力；去除所述图案化的阻挡层。

在本申请的一些实施例中，所述的应力层材料为碳化硅。在本申请的一些实施例中，所述的碳化硅材料中C原子的原子百分比为10％至50％。

在本申请的一些实施例中，所述应力层的厚度为0.1微米至0.8微米。

在本申请的一些实施例中，所述的半导体衬底为100晶向的晶圆。