图像传感器及图像传感器像素结构的形成方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114709231A(43)申请公布日2022.07.05(21)申请号202210289043.0(22)申请日2022.03.22(71)申请人上海华力微电子有限公司地址201315上海市浦东新区良腾路6号(72)发明人刘琦王明李晓玉(74)专利代理机构上海思捷知识产权代理有限公司31295专利代理师钟玉敏(51)Int.Cl.H01L27/146(2006.01)H01L21/28(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称图像传感器及图像传感器像素结构的形成方法(57)摘要本发明提供了一种图像传感器及图像传感器像素结构的形成方法，应用于半导体技术领域。在本发明提供的图像传感器像素结构的形成方法中，通过在传统的55nm图像传感器在低压炉管中使用硅烷生长多晶硅栅极结构的过程中，同时通入浓度可控且可以起到吸附作用的掺杂离子，以在降低形成的小尺寸图像传感器的栅极结构的金属离子污染情况的基础上，改善小尺寸图像传感器的白色像素。CN114709231ACN114709231A权利要求书1/1页1.一种图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，至少包括如下步骤：步骤S1，提供一半导体衬底，所述半导体衬底中形成有器件隔离结构以及通过所述器件隔离结构定义出的至少一个光电二极管区；步骤S2，对所述光电二极管区的半导体衬底进行刻蚀，以形成每个所述光电二极管区所需的至少一个栅极沟槽；步骤S3，通过控制并利用沉积工艺，形成每个所述光电二极管区所需的掺杂后的图形化栅极结构，且在每个所述光电二极管区中，所述图形化栅极结构至少填满各个所述栅极沟槽。2.如权利要求1所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述步骤S3形成所述掺杂后的图形化栅极结构的步骤包括：将所述步骤S2中形成有栅极沟槽的半导体衬底放置在低压炉管中，并通入浓度可控的硅烷气体和掺杂气体，以至少在所述栅极沟槽中填满掺杂后的图形化栅极结构。3.如权利要求1或2所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，步骤S3中形成的所述掺杂后的图形图形化栅极结构中所包含的掺杂离子为磷离子和碳离子。4.如权利要求3所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述磷离子的浓度范围为：1E19‑7E21/cm3。5.如权利要求3所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述碳离子的浓度范围为：1E19‑7E21/cm3。6.如权利要求1所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述器件隔离结构为P型隔离阱。7.如权利要求6所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，提供具有器件隔离结构和光电二极管区的半导体衬底的步骤，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成图形化的硬掩膜层；以所述图形化的硬掩膜层为掩膜，对所述半导体衬底进行P型离子注入，以形成P型隔离阱结构，并在形成P型隔离阱结构之前或者之后，采用第一导电类型离子对所述半导体衬底进行阱离子注入，以形成光电二极管区；采用第二导电类型离子对所述光电二极管区的表层进行离子注入，以在所述光电二极管区中形成光电二极管。8.如权利要求1所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，在步骤S3中通过控制并利用沉积工艺，形成每个所述光电二极管区所需的掺杂后的图形化栅极结构的步骤之前，还包括通过热氧化工艺或者沉积工艺形成栅氧化层。9.如权利要求1所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，步骤S3中形成的所述掺杂后的图形化栅极结构还延伸覆盖在所述栅极沟槽两侧所对应的半导体衬底的表面上。10.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括多个像素结构，其中每个所述像素结构采用权利要求1至9中任一项所述的图像传感器像素结构的形成方法形成。2CN114709231A说明书1/6页图像传感器及图像传感器像素结构的形成方法技术领域[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种图像传感器及图像传感器像素结构的形成方法。背景技术[0002]CMOS图像传感器在过去十几年得到了飞速发展，现已广泛应用于手机、电脑、数码照相机等领域。通常CMOS图像传感器的一个有源像素单元包含位于外延层中的光电二极管(PhotoDiode，PD)和若干晶体管，以4T结构CMOS图像传感器为例，四个晶体管具体包括转移管110(Transfer，Tx)、源极跟随管(SourceFollow，SF)、复位管(Reset，RST)和行选择管(RowSelect，RS)。其中，CMOS图像传感器的基本工作原理是这样的：光照前，打开复位管和转移管，将光电二极管区域的原有的电子释放；在光照时，关闭所有晶体管，在光电二极管空间电荷区产生电荷；读取时，打开转移管，将存储在PD区的电荷传输到浮动扩散节点