CMOS图像传感器及其制造方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种cmos图像传感器及其制造方法。

背景技术：

1、近年来，对高分辨率互补金属氧化物半导体图像传感器(cmos image sensors，cis)的需求急剧增加。基于对cis满阱电容(full well capacity，fwc)的需求，光电二极管(photodiode，pd)需要更大的体积存储电荷，而像素面积减小的情况下，增大深度是必然趋势；同时，基于高速摄像的要求，又使得信号读取周期不断缩短，这就对光电二极管传输信号的mos管提出了更高的要求。因此，3d垂直栅(vertical gate，vtg)被应用到cis结构中，其可以有效的扩大传输mos管的宽长比，并将栅极延伸至光电二极管深处，极大提高了传输管的速度和效率，保证成像质量。

2、由于vtg需要深入像素内部结构，需要在像素区域的衬底中形成沟槽，使后续形成的vtg底部延伸入光电二极管，因此，为形成沟槽会引入干法刻蚀，不可避免的对表面结构产生损伤和缺陷，并容易引入金属离子，严重影响cis产品性能尤其是产生白色像素(whitepixel，wp)。

3、需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种cmos图像传感器及其制造方法，以解决白像素问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种cmos图像传感器的制造方法，包括以下步骤：

3、提供衬底，所述衬底中定义有光电二极管区；

4、刻蚀所述衬底以形成沟槽，所述沟槽的底部延伸至所述光电二极管区中；

5、在所述沟槽内壁形成氧化层，并在所述沟槽的外部注入碳离子或氮离子，形成离子注入区；

6、在所述沟槽中填充多晶硅，形成至少覆盖所述衬底表面的多晶硅层，以形成垂直栅。

7、优选地，在所述沟槽的底部和侧壁处注入碳离子或氮离子。

8、优选地，注入所述碳离子或氮离子的能量为3kev～10kev。

9、优选地，注入所述碳离子或氮离子的浓度为1013～1015atoms/cm3。

10、优选地，在所述沟槽中填充多晶硅前，形成离子注入区后：还在所述沟槽的侧壁和底部处注入n型离子。

11、本公开还提供一种cmos图像传感器，包括：

12、衬底，顶部设置有沟槽，所述沟槽内壁设置有氧化层；

13、光电二极管区，设置在所述衬底内，所述沟槽的底部延伸至所述光电二极管区中；

14、垂直栅，设置在所述衬底顶部，所述垂直栅的底部位于所述沟槽中，以嵌入所述衬底；

15、离子注入区，位于所述沟槽的外部，所述离子注入区通过注入碳离子或氮离子形成。

16、优选地，在所述沟槽的底部和侧壁处注入碳离子或氮离子。

17、优选地，注入所述碳离子或氮离子的能量为3kev～10kev。

18、优选地，注入所述碳离子或氮离子的浓度为1013～1015atoms/cm3。

19、优选地，所述沟槽的外部还设置有n型掺杂区。

20、在本发明提供的cmos图像传感器的制造方法，通过在形成的沟槽外部进行一次碳离子或氮离子的离子注入流程，能够有效吸附刻蚀过程中机台产生金属离子，进一步改善白像素问题，最终改善cmos图像传感器成像质量。

21、本发明提供的cmos图像传感器与本发明提供的cmos图像传感器的制造方法属于同一发明构思，因此，本发明提供的cmos图像传感器至少具有本发明提供的cmos图像传感器的制造方法的所有优点，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种cmos图像传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的cmos图像传感器的制造方法，其特征在于，在所述沟槽的底部和侧壁处注入碳离子或氮离子。

3.根据权利要求2所述的cmos图像传感器的制造方法，其特征在于，注入所述碳离子或氮离子的能量为3kev～10kev。

4.根据权利要求2所述的cmos图像传感器的制造方法，其特征在于，注入所述碳离子或氮离子的浓度为1013～1015atoms/cm3。

5.根据权利要求1所述的cmos图像传感器的制造方法，其特征在于，在所述沟槽中填充多晶硅前，形成离子注入区后：还在所述沟槽的侧壁和底部处注入n型离子。

6.一种cmos图像传感器，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的cmos图像传感器，其特征在于，在所述沟槽的底部和侧壁处注入碳离子或氮离子。

8.根据权利要求7所述的cmos图像传感器，其特征在于，注入所述碳离子或氮离子的能量为3kev～10kev。

9.根据权利要求7所述的cmos图像传感器，其特征在于，注入所述碳离子或氮离子的浓度为1013～1015atoms/cm3。

10.根据权利要求6所述的cmos图像传感器，其特征在于，所述沟槽的外部还设置有n型掺杂区。

技术总结
本发明公开了一种CMOS图像传感器及其制造方法，属于半导体技术领域，该CMOS图像传感器的制造方法，包括以下步骤：提供衬底，所述衬底中定义有光电二极管区；刻蚀所述衬底以形成沟槽，所述沟槽的底部延伸至所述光电二极管区中；在所述沟槽内壁形成氧化层，并在所述沟槽的外部注入碳离子或氮离子，形成离子注入区；在所述沟槽中填充多晶硅，形成至少覆盖所述衬底表面的多晶硅层，以形成垂直栅。通过在形成的沟槽外部进行一次碳离子或氮离子的离子注入流程，能够有效吸附刻蚀过程中机台产生金属离子，进一步改善白像素问题，最终改善CMOS图像传感器成像质量。

技术研发人员：姜东伟,李晓玉
受保护的技术使用者：上海华力微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23