CN1992324A - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像传感器及其制造方法。其中图像传感器包括：衬底，具有光电二极管区和器件分离区；沟槽，形成在所述器件分离区中；以及氮化物膜，形成在所述沟槽的内表面上。所述氮化物膜包括从N2、NO、NO2气体中选择的任一种气体。所述氮化物膜还包括Ar。

Description

图像传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及图像传感器的制造方法，更特别地，涉及能够防止离子从掺杂物区扩散到沟槽内部的图像传感器及其制造方法。
背景技术
通常，CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器是用于将光学图像转换到电信号的半导体器件，其包括光感测单元和逻辑电路单元，其中光感测单元用于感测光，逻辑电路单元用于将所感测的光处理为电信号，以将其转换为数据。另外，CMOS图像传感器采用切换方法，通过这种方法，使用CMOS技术提供具有与象素相同数量的MOST晶体管，由此逐个地检测输出。
图1提供了传统图像传感器的横截面视图。
如图1所述，传统图像传感器包括：衬底100，具有器件分离区和光电二极管区；和沟槽101，形成在衬底100的器件分离区。
另外，在光电二极管区中，形成掺杂物区103(阱区)。另外，沿着器件分离区中的沟槽101的内部形状形成沟道停止区104，以封闭此沟槽101的内表面。
沟道停止区104用作防止注入到掺杂物区的离子扩散到沟槽101的扩散阻挡层。
下面描述形成这种沟道停止区104的过程。
首先，形成光致抗蚀剂图案，使其覆盖除了沟槽101的内表面之外的部分衬底。使用光致抗蚀剂图案作为掩膜，将硼注入暴露的沟槽101的内表面，由此形成沟道停止区104。
其后，执行灰化工艺以移除光致抗蚀剂图案，并且执行清洁工艺，以去除光致抗蚀剂图案的残留物。
以这种方式，形成沟道停止区104。
另外，在沟槽101中形成器件分离膜，并且对衬底100进行退火，以减轻器件分离膜的应力。
但是，传统的图像传感器具有以下问题。
首先，需要多道工艺来形成沟道停止区。
另外，由于在退火工艺中对衬底100施加高温，使得硼离子可以从沟道停止区104扩散到掺杂物区。
发明内容
由此，本发明考虑到在现有技术中发生的上述问题，所以本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制造方法，在该图像传感器中，在沟槽的内表面上形成氮化物膜，从而容易地将沟槽与掺杂物区隔离。
为了实现上述目标，本发明提供一种图像传感器，包括：衬底，具有光电二极管区和器件分离区；沟槽，形成在所述器件分离区中；以及氮化物膜，形成在所述沟槽的内表面上。
氮化物膜可以包括从N2、NO、NO2气体中选择的任一种气体。
氮化物膜还可以包括Ar。
另外，本发明提供一种图像传感器的制造方法，包括：制备具有光电二极管区和器件分离区的衬底；在所述器件分离区中形成沟槽；在具有所述沟槽的衬底的整个表面上形成氧化物膜；以及将氮化物气体注入到所述氧化物膜中。
氮化物气体可以是从N2、NO、NO2气体中选择的任一种气体。
该方法还可以包括将Ar气体注入到氧化物膜中。
另外，该方法还包括：在所述衬底的整个表面上形成绝缘膜，以填充所述沟槽的内部；对所述绝缘膜和所述氧化物膜进行平坦化，以形成嵌入到在所述沟槽中的器件分离膜；对所述衬底进行退火；以及在所述光电二极管区中形成阱。
附图说明
根据结合附图给出的优选实施例的以下描述，本发明的上述和其它目的和特将变得明显，其中：
图1示出传统图像传感器的横截面视图；
图2示出根据本发明的图像传感器的横截面视图；
图3A到图3F示出根据本发明的图像传感器的制造方法的横截面视图。
具体实施方式
现在参考附图，详细描述本发明的优选实施例。
图2示出根据本发明的图像传感器的横截面视图。
如图2所示，根据本发明的图像传感器包括：衬底200，具有器件分离区和光学二极管区；沟槽201，形成在器件分离区中；第一和第二掺杂物区203、204，形成在光电二极管区中；栅极绝缘膜241，形成在光电二极管区中；栅极242，形成在栅极绝缘膜241上；间隔件243，形成在栅极242和栅极绝缘膜241的两个侧表面；氮化物膜211，形成在沟槽201的内表面上，用于防止从第一和第二掺杂物区203、204到沟槽201内的扩散和器件分离膜212，嵌入到沟槽201中。
氮化物膜211包括从N2、NO、NO2气体中选择的任一种气体。即，可以使用从N2、NO、NO2气体中选择的任一种气体通过等离子体沉积在沟槽201的内表面上形成氮化物膜211。
另外，通过上面列出的气体中，任何一种气体均可以与Ar气体混合，由此可以通过等离子沉积将其应用在沟槽201的内表面。
因此，如此所形成的氮化物膜211用作扩散阻挡层，以防止掺杂物从第一和第二掺杂物区203、204扩散到沟槽201。
在下文中，将详细描述根据本发明的图像传感器的制造方法。
图3A到3F示出根据本发明的图像传感器的制造方法的横截面视图。
如图3A所示，制备具有器件分离区和光电二极管区的衬底200，并且通过曝光工艺和蚀刻工艺在器件分离区中形成预定深度的沟槽201。
同样，衬底200可以是具有P-epi层(P型外延层)的P型半导体衬底200或者具有N-epi层(N型外延层)的N型半导体衬底200。
因此，如图3B所示，在具有沟槽201的衬底200的整个表面上沉积膜211(氧化物膜)。随后，将从N2、NO、NO2气体中选择的任一气体注入氧化物膜211，使得通过该气体将氧化物膜形成到氮化物膜211中。
另外，在N2、NO、NO2气体中任何一种气体可以与Ar气体一起注入到膜中。
在这种情况下，在大约500℃的温度、300Pa的压力和大约2SLM流速的条件下，将N2气体供给到装载了基板200的腔室中并持续大约1分钟。
另外，在大约500℃的温度、300Pa的压力和大约1SLM流速的条件下，将Ar气体供给到装载了衬底200的腔室中并持续大约1分钟。
另外，在大约900℃的温度、500Torr的压力和大约2SLM流速的条件下，将NO或者NO2气体供给到装载了基板200的腔室中并持续大约2小时。
随后，如图3C中所示，在衬底200的整个表面上沉积器件分离膜212，该器件分离膜212将被嵌入到沟槽201中。另外，同时通过CMP(化学机械剖光)对器件分离膜212和氮化物膜211进行平坦化。
如图3D所示，因此在沟槽201的内表面上形成氮化物膜211，并且将器件分离膜212嵌入到沟槽201。因此，衬底200备有具有STI(浅沟槽隔离)结构的场氧化物膜。
此后，如图3E所示，使光电二极管区经过曝光工艺和蚀刻工艺，因此依次形成栅极绝缘膜241和栅极242。
此后，将第一掺杂物选择性注入到光电二极管区，因此形成第一掺杂物区203。
在这种情况下，由于氮化物膜211，所以第一掺杂物没有扩散到沟槽201的内部。
随后，如图3F所示，在栅极242的两侧表面上形成间隔件243，之后将第二掺杂物注入到光电二极管区，由此形成第二掺杂物区204。
此后，对衬底200进行退火，以减轻在沟槽201中形成的器件分离膜212的应力。
此时，由于包含在氮化物膜211中的N2、NO或者NO2比传统使用的硼具有更低的扩散率，因此可以在高温下对衬底200退火足够长的时间。
如在下文中所述，本发明提供一种图像传感器及其制造方法。根据本发明，在沟槽的内表面上形成氮化物膜，从而防止离子从掺杂物区扩散到沟槽的内部。
另外，本发明不需要用于形成沟道停止区所需的工艺，包括光致抗蚀剂图案的涂覆、显影、灰化、和洗涤，从而使得制造工艺的效率增加。
虽然参考优选实施例已经说明和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由下面权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种变化和修改。

Claims (7)

1.一种图像传感器，包括：
衬底，具有光电二极管区和器件分离区；
沟槽，形成在所述器件分离区中；以及
氮化物膜，形成在所述沟槽的内表面上。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述氮化物膜包括从N2、NO、NO2气体中选择的任一种气体。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述氮化物膜还包括Ar。
4.一种图像传感器的制造方法，包括：
制备具有光电二极管区和器件分离区的衬底；
在所述器件分离区中形成沟槽；
在具有所述沟槽的衬底的整个表面上形成氧化物膜；以及
将氮化物气体注入到所述氧化物膜中。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述氮化物气体是从N2、NO、NO2气体中选择的任一种气体。
6.如权利要求4的所述方法，还包括将Ar气体注入到所述氧化物膜中。
7.如权利要求4所述的方法，还包括：
在所述衬底的整个表面上形成绝缘膜，以填充所述沟槽的内部；
对所述绝缘膜和所述氧化物膜进行平坦化，以形成嵌入到所述沟槽中的器件分离膜；
对所述衬底进行退火；以及
在所述光电二极管区中形成阱。
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