[发明专利]一种降低CMOS图像传感器暗电流的方法

说明书

本发明提供一种降低CMOS图像传感器暗电流的方法，包括：提供一半导体衬底，在半导体衬底中形成浅沟槽隔离结构、光电二极管和浮置扩散区，并形成多晶硅转移栅，多晶硅转移栅位于光电二极管和浮置扩散区之间；直接对光电二极管所在的半导体衬底表面以及多晶硅转移栅的表面进行离子注入，以同时消除光电二极管的表面缺陷引起的白点失效以及多晶硅转移栅的漏电引起的白点失效，解决光电二极管表面缺陷引起的暗电流，还解决多晶硅转移栅漏电引起的暗电流，从而有效降低暗电流所导致的白点失效问题，提高了良率；在形成p型掺杂薄层时无需形成图形化的光刻胶，这样就减少了光罩的成本，同时省略了光刻以及清洁光刻胶层的工艺步骤，降低了工艺成本。

技术领域

本发明涉及半导体的制造工艺领域，特别涉及一种降低CMOS图像传感器暗电流的方法。

背景技术

CMOS图像传感器是一种将光学图像转换成电信号的设备，其广泛应用于智能手机、监控安防、汽车电子及机器安防等领域。与CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器具有低功耗、体积小等优点。但是，随着工艺尺寸缩小至深亚微米，CMOS图像传感器容易产生暗电流，暗电流是指CMOS图像传感器在无光照的条件下所输出的信号值，是一种非理想因素，暗电流会积分成为暗电荷并被存储于像素电荷存储节点（无论是暗光条件还是光照条件时都存在）。如图1a-1b所示，CMOS图像传感器的像素结构包括感光二极管PD、转移栅TX、浮置扩散区FD、重置晶体管RST、源极跟随器SF及行选管SEL。CMOS图像传感器的暗电流的主要来源包括：光电二极管PN结漏电1、浅沟槽隔离漏电2、光电二极管表面缺陷3以及TX转移栅漏电4等。

CMOS图像传感器的暗电流是引起白点缺陷的重要原因，目前，解决CMOS图像传感器暗电流的方式包括：在光电二极管表面采用Pinning，即对光电二极管表面进行较薄的P型掺杂，或者通过调整深层隔离阱（浅沟槽隔离外侧的隔离阱）的掺杂浓度来进行隔离。但是，上述两种解决方式均需要额外添加光罩，增加了生产成本，同时上述两种方式并没有解决TX转移栅漏电引起的暗电流所导致的白点失效问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种降低CMOS图像传感器暗电流的方法，包括以下步骤：

提供一半导体衬底，在所述半导体衬底中形成像素区的浅沟槽隔离结构以及像素区的光电二极管和浮置扩散区，并在所述像素区的所述半导体衬底上形成多晶硅转移栅，所述多晶硅转移栅位于所述光电二极管和浮置扩散区之间；以及

直接对所述光电二极管所在的所述半导体衬底表面以及所述多晶硅转移栅的表面进行离子注入，以同时消除所述光电二极管的表面缺陷引起的白点失效以及所述多晶硅转移栅的漏电引起的白点失效。

可选的，直接对所述光电二极管所在的所述半导体衬底表面以及所述多晶硅转移栅的表面进行离子注入包括：

无需光罩直接对所述光电二极管所在的所述半导体衬底表面以及所述多晶硅转移栅的表面进行P型离子注入，以在所述光电二极管上方的所述半导体衬底中形成P型掺杂薄层。

进一步的，所述P型离子包括硼离子。

进一步的，所述P型离子注入的能量为15 keV ~25keV，剂量为2e11 cm^-2~2 e13cm^-2，所述P型离子注入时的入射角度与所述半导体衬底的表面的垂线的夹角为-5°~5°。

可选的，离子注入工艺之后，还包括：清洁所述半导体衬底。

可选的，所述多晶硅转移栅掺杂了N型离子。

可选的，所述半导体衬底包括衬底和外延层，所述外延层位于所述衬底上，且所述衬底和外延层均掺杂了P型离子。

进一步的，所述浅沟槽隔离结构、光电二极管和浮置扩散区均位于所述外延层中，且所述浮置扩散区掺杂了N型离子。