CN104078478B - 背照式cmos影像传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种背照式CMOS影像传感器及其制造方法。该方法包括：经过前端工艺形成CMOS器件；在所述CMOS器件上形成BPSG薄膜；及进行热处理。由本发明的该方法获得的CMOS影像传感器，能够有效的降低暗电流及白点的产生，提高了产品的可靠性。

Description

背照式CMOS影像传感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及影像传感器技术领域，特别涉及一种背照式CMOS影像传感器及其制造方法。

背景技术

影像传感器是在光电技术基础上发展起来的，所谓影像传感器，就是能够感受光学图像信息并将其转换成可用输出信号的传感器。影像传感器可以提高人眼的视觉范围，使人们看到肉眼无法看到的微观世界和宏观世界，看到人们暂时无法到达处发生的事情，看到超出肉眼视觉范围的各种物理、化学变化过程，生命、生理、病变的发生发展过程，等等。可见影像传感器在人们的文化、体育、生产、生活和科学研究中起到非常重要的作用。可以说，现代人类活动已经无法离开影像传感器了。

影像传感器可依据其采用的原理而区分为电荷耦合装置(Charge-CoupledDevice)影像传感器(亦即俗称CCD影像传感器)以及CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor)影像传感器，其中CMOS影像传感器即基于互补型金属氧化物半导体(CMOS)技术而制造。由于CMOS影像传感器是采用传统的CMOS电路工艺制作，因此可将影像传感器以及其所需要的***电路加以整合，从而使得CMOS影像传感器具有更广的应用前景。通常CMOS影像传感器采用背照式结构。

同样的，由于背照式CMOS影像传感器利用了CMOS电路工艺制作，就不可避免的会产生一系列的工艺问题。目前，尤其在65nm以下的技术节点中，背照式CMOS影像传感器按照形成顺序包括CMOS器件，以及在CMOS器件上覆盖的金属沉积之前的介质层(pre-metaldielectric，PMD)。为了防止产生孔隙，所述PMD层采用填孔能力高的HARP(high aspectratio process)氧化硅工艺制作。

但是经过实际表明，现有的背照式CMOS影像传感器存在着缺陷，即传感器容易产生暗电流或白点，严重影响成像质量。目前业内通过例如改善工艺设备，降低工艺过程中引入的离子数量；以及优化工艺流程，添加清洗工艺等，来解决这一问题。然而实际效果并不是很理想。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种背照式CMOS影像传感器及其制造方法，以解决背照式CMOS影像传感器容易产生暗电流或白点，影响成像质量的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种背照式CMOS影像传感器，包括：

经过前端工艺形成CMOS器件；

在所述CMOS器件上形成BPSG薄膜；及

进行热处理。

可选的，对于所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，所述BPSG薄膜中，硼和磷的重量百分比皆是3％～7％。

可选的，对于所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，利用化学气相沉积工艺形成所述BPSG薄膜。

可选的，对于所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，所述BPSG薄膜的厚度为

可选的，对于所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，在形成所述BPSG薄膜之前，还包括：在所述CMOS器件上沉积一阻挡层。

可选的，对于所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，所述阻挡层的材料为氮化硅，其厚度是

可选的，对于所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，所述热处理为采用炉管工艺进行处理。

可选的，对于所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，所述热处理的温度范围是650℃～900℃，处理时间为30～60分钟。

相应的，本发明提供一种背照式CMOS影像传感器，包括：CMOS器件，以及覆盖所述CMOS器件的BPSG薄膜。

可选的，对于所述的背照式CMOS影像传感器，所述BPSG薄膜中硼和磷的重量百分比皆是3％～7％。

可选的，对于所述的背照式CMOS影像传感器，所述BPSG薄膜的厚度为

可选的，对于所述的背照式CMOS影像传感器，所述CMOS器件与BPSG薄膜之间还形成有一阻挡层。

与现有技术相比，本发明提供的背照式CMOS影像传感器及其制造方法中，在CMOS器件上形成了一层BPSG薄膜，并进行热处理，从而使得BPSG薄膜吸收了器件表面的金属离子，降低了CMOS器件上的离子，从而降低工作时的暗电流或者白点，提高成像质量；进一步的，通过热处理能够使得BPSG表面平坦化，提高了器件的可靠性。

附图说明

图1为本发明一实施例中的背照式CMOS影像传感器的制造方法的流程图；

图2～图4为本发明一实施例中的背照式CMOS影像传感器在制造过程中的剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的背照式CMOS影像传感器及其制造方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关***或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

发明人经过长期研究认为：如背景技术中所提及的方法，对于降低浅沟槽隔离表面的金属污染有一定效果，但是对于背照式CMOS影像传感器这种需要尽可能消除金属离子，以避免暗电流的影响，还是不能够胜任。因此，经过长期实验，发明人开发出了一种背照式CMOS影像传感器及其制造方法。该制造方法包括：经过前端工艺形成CMOS器件；在所述CMOS器件上形成BPSG薄膜；及进行热处理。由此方法形成的背照式CMOS影像传感器能够有效的消除CMOS器件上的金属离子，从而提高了传感器的性能。

以下列举所述背照式CMOS影像传感器及其制造方法的较优实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。

请参考图1～图,4，本发明提供一种背照式CMOS影像传感器及其制造方法，其中，图1为本发明一实施例中的背照式CMOS影像传感器的制造方法的流程图；图2～图4为本发明一实施例中的背照式CMOS影像传感器在制造过程中的剖面示意图。

如图1所示，结合图2，所述背照式CMOS影像传感器的制造方法包括：

步骤S101：经过前端工艺形成CMOS器件20。包括衬底，在衬底中形成N阱和P阱，并分别在N阱和P阱所在区域上进一步形成PMOS和NMOS。目前，CMOS器件的制造工艺有多种，例如先栅极工艺、后栅极工艺等，本发明中对如何形成CMOS器件并不做特别限制。

请参考图3，在形成CMOS器件后，紧接着，在所述CMOS器件20上覆盖一层阻挡层21，所述阻挡层用来作为接触孔刻蚀时的停止层。并且，所述阻挡层21还可以用于填充CMOS器件20中的细小缝隙(未图示)，防止后续工艺的渗漏。

所述阻挡层21的材料优选为氮化硅，其厚度可以是

接着，请参考图4，进行步骤S102：在所述CMOS器件20上形成BPSG薄膜22。具体的，所述BPSG薄膜22覆盖在阻挡层21上。

在本发明的优选实施例中，所述BPSG薄膜22的硼(B)和磷(P)的重量百分比皆是3％～7％。较佳的，可以利用化学气相沉积工艺(CVD)形成所述BPSG薄膜。所述BPSG薄膜的厚度为例如是 等。

紧接着，进行步骤S103：进行热处理。具体的，在本发明的较佳实施例中，所述热处理为采用炉管工艺进行处理。优选的，所述热处理的温度范围是650℃～900℃，处理时间为30～60分钟。

通过热处理操作，一方面使BPSG薄膜22更加平坦化；另一方面有利于BPSG薄膜22吸附CMOS器件20表面的金属离子，从而降低工作时的暗电流或者白点，提高成像质量。相比而言，本发明的制造方法，利用BPSG薄膜覆盖在CMOS器件上方，基本上去除了在前段工艺中形成或残留的金属离子，从而降低了产生暗电流的几率，大大的提高了器件的性能。

由上述制造方法可知，本发明提供一种背照式CMOS影像传感器，请参考图4，包括：CMOS器件20，以及覆盖所述CMOS器件20的BPSG薄膜22。所述BPSG薄膜中硼和磷的重量百分比皆是3％～7％，所述BPSG薄膜的厚度为进一步的，在所述CMOS器件20与BPSG薄膜22之间还形成有一阻挡层21。

综上所述，本发明的背照式CMOS影像传感器及其制造方法，制作过程简单，工艺成本低，却能够降低甚至避免现有技术中出现的问题，获得高质量的产品，符合如今消费者高标准的要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种背照式CMOS影像传感器的制造方法，包括：

经过前端工艺形成CMOS器件；

在所述CMOS器件上形成BPSG薄膜，所述BPSG薄膜覆盖整个CMOS器件，所述BPSG薄膜中，硼和磷的重量百分比皆是3％～7％；及

进行热处理，以使得所述BPSG薄膜吸附所述CMOS器件表面的金属离子。

2.如权利要求1所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，利用化学气相沉积工艺形成所述BPSG薄膜。

3.如权利要求1所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，所述BPSG薄膜的厚度为

4.如权利要求1所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，在形成所述BPSG薄膜之前，还包括：在所述CMOS器件上沉积一阻挡层。

5.如权利要求4所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为氮化硅，其厚度为

6.如权利要求1所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，所述热处理为采用炉管工艺进行处理。

7.如权利要求6所述的背照式CMOS影像传感器的制造方法，其特征在于，所述热处理的温度范围是650℃～900℃，处理时间为30～60分钟。

8.一种背照式CMOS影像传感器，包括：CMOS器件，以及覆盖整个所述CMOS器件的BPSG薄膜，所述BPSG薄膜中硼和磷的重量百分比皆是3％～7％，所述BPSG薄膜吸附所述CMOS器件表面的金属离子。

9.如权利要求8所述的背照式CMOS影像传感器，其特征在于，所述BPSG薄膜的厚度为

10.如权利要求8所述的背照式CMOS影像传感器，其特征在于，所述CMOS器件与BPSG薄膜之间还形成有一阻挡层。