專利名稱：一種用于降低暗電流信號(hào)之影像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于一種影像傳感器。更詳而言之，本發(fā)明系關(guān)于一種使用一裝置隔離技術(shù)用于降低暗信號(hào)信號(hào)之影像傳感器及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般皆知裝置隔離技術(shù)已用于半導(dǎo)體集成電路制造時(shí)對(duì)各裝置進(jìn)行電性隔離上，例如隔離一晶體管與一電容。在諸多裝置隔離技術(shù)中，硅之區(qū)域氧化(LOCOS)技術(shù)及淺溝渠隔離(STI)技術(shù)為其中常采用者。
LOCOS技術(shù)是在一硅基片一主動(dòng)區(qū)域上形成一氮化層類的掩模圖案，并接著使用該掩模圖案作為屏蔽對(duì)該硅基片進(jìn)行熱氧化。然而，LOCOS技術(shù)具有氧化物層形成于一大片區(qū)域及氧化層與硅基片接口間有鳥喙(bird’s beak)產(chǎn)生的缺點(diǎn)，因此，使用LOCOS技術(shù)于高度積體化的裝置受到限制。因此，STI技術(shù)較廣用于高度積體化裝置中，因STI技術(shù)系以形成一淺溝渠于一基片上、并接著將該溝渠埋入一氧化物層之方式進(jìn)行。
同時(shí)，影像傳感器用以將一光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成一電信號(hào)，其亦為一種半導(dǎo)體裝置。在各種影像傳感器中，電荷耦合裝置(CCD)及互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(COMS)影像傳感器被廣泛使用，此一影像傳感器在一單位像素中具有數(shù)個(gè)光電二極管，該些互為鄰近之單位像素的光電二極管各皆需以裝置隔離技術(shù)加以隔離。
進(jìn)行每一光電二極管之隔離時(shí)，LOCOS技術(shù)或STI技術(shù)形成之裝置隔離層會(huì)為應(yīng)力造成的諸多缺陷所破壞，其中該應(yīng)力系產(chǎn)生于一場(chǎng)區(qū)及一主動(dòng)區(qū)間之一邊界區(qū)域者。這些缺陷嚴(yán)重影響一暗信號(hào)的特性，而暗信號(hào)系為一影像傳感器最重要的特性之一。因此，非常需要發(fā)展一種可用于針對(duì)影像傳感器之特定特性的有效裝置隔離技術(shù)性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明之一目的系提供一使用一裝置隔離技術(shù)之影像傳感器及其制造方法，其中該裝置隔離技術(shù)系用以降低暗信號(hào)。
在本發(fā)明一觀點(diǎn)中，提供一影像傳感器，其包含一邏輯單元及一光收集單元，其中該光收集單元形成有多個(gè)光電二極管，其中該等光電二極管互相間以一形成于一基片之一表面下之場(chǎng)離子布植區(qū)以及一形成于該基片之該表面上之隔離層所隔離。
在本發(fā)明的另一觀點(diǎn)中，提供一互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)影像傳感器，其包含一邏輯單元及一像素陣列單元，其中該像素陣列單元形成有多個(gè)光電二極管，其中該等光電二極管互相以一形成于一基片之一表面下之場(chǎng)離子布植區(qū)以及一形成于該基片之該表面上之隔離層所隔離，其中該場(chǎng)離子布植區(qū)一基片之表面及該基片之表面上的一隔離層下。
在本發(fā)明另一觀點(diǎn)中，提供一種形成一影像感測(cè)之一裝置隔離結(jié)構(gòu)的方法，該影像傳感器包含一光收集單元及一邏輯單元，該方法包含下列步驟在該光收集單元之一場(chǎng)區(qū)域中形成一隔離層圖案于一基片上；藉由執(zhí)行LOCOS技術(shù)或STI技術(shù)形成一裝置隔離用隔離層于該邏輯單元之一場(chǎng)區(qū)域中；及形成一場(chǎng)離子布植區(qū)于該基片之一表面下于該光收集單元之場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。


在詳閱過以下較佳實(shí)施例配合以圖式之說明后，本發(fā)明之上述及其它目的與特征將變得更為明顯易懂，其中第1圖系本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中一影像傳感器中一裝置隔離結(jié)構(gòu)之剖面圖，其中該裝置隔離結(jié)構(gòu)用以降低暗信號(hào)；第2圖系本發(fā)明一較佳實(shí)施例中一互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)影像傳感器之剖面圖，其中該CMOS影像傳感器具有一裝置隔離結(jié)構(gòu)；及第3A圖至第3F圖系用以說明本發(fā)明之較佳實(shí)施例中一種形成一影像傳感器中一裝置隔離結(jié)構(gòu)之方法的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明之一較佳實(shí)施例將配合所附圖式詳述如下。
第1圖系為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例中一影像傳感器中一裝置隔離結(jié)構(gòu)之剖面圖。
如圖所示，該影像傳感器分作一光收集單元A及一邏輯單元B兩部份，光收集單元A中形成有多個(gè)光電二極管，邏輯單元B中則形成有典型互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)組件。光收集單元中，該等光電二極管用以在收集光后產(chǎn)生光電荷，此處以10A及10B分別表示一第一及一第二光電二極管。一場(chǎng)離子布植區(qū)20形成于一硅基片100之一預(yù)定表面下方，該基片系位于第一光電二極管10A及第二光電二極管10B之間。一隔離層30形成于硅基片100之預(yù)定表面上。場(chǎng)離子布植區(qū)20及隔離層30用以隔離相鄰而置的第一及第二光電二極管10A，10B。若硅基片100系為一第一導(dǎo)電型，則該第一及第二光電二極管10A，10B系為一第二導(dǎo)電型，且場(chǎng)離子布植區(qū)20系為第一導(dǎo)電型。在邏輯單元B中，傳統(tǒng)硅之局部氧化(LOCOS)技術(shù)及或淺溝渠隔離(STI)被執(zhí)行以形成一隔離層60，該隔離層60系為一裝置隔離層。
如上所述，為達(dá)降低影像傳感器中暗信號(hào)之目的，光收集單元A施加以一特殊裝置隔離技術(shù)，而邏輯單元B施加以傳統(tǒng)LOCOS及(或)STI技術(shù)。更詳而言之。LOCOS技術(shù)及STI技術(shù)強(qiáng)迫伴隨與一熱氧化過程，故產(chǎn)生于一場(chǎng)區(qū)域及一裝置隔離區(qū)間之一接口之應(yīng)力造成缺陷，并因此造成暗信號(hào)問題。然而，在本較佳實(shí)施例中暗信號(hào)的產(chǎn)生得以降低，因?yàn)檠b置隔離層系以離子布植及沉積隔離層之方法形成、且該離子布植不需伴以熱氧化過程之故。
第2圖為本發(fā)明較佳實(shí)施例中一具有一裝置隔離結(jié)構(gòu)之CMOS影像傳感器的剖面圖。
如圖所示，CMOS影像傳感器分作一像素陣列單元C及一邏輯單元D兩部份，其中像素陣列單元C形成有光電二極管，而邏輯單元D形成有典型CMOS裝置。在像素陣列單元C中，一光電二極管10用以在收集信號(hào)后產(chǎn)生光電荷，一傳送閘Tx用以將該光電二極管10產(chǎn)生之光電荷傳送至一感測(cè)點(diǎn)40處，一場(chǎng)離子布植區(qū)20及一隔離層30用以隔離該等裝置。在邏輯單元D中，一裝置隔離層60A以STI技術(shù)或LOCOS技術(shù)將該等典型COMS裝置互相隔離，故一場(chǎng)區(qū)域及一主動(dòng)區(qū)間200接口產(chǎn)生之缺陷數(shù)得以降低，暗信號(hào)數(shù)亦因此降低。
同時(shí)，當(dāng)考慮諸如離子布植能量等過程規(guī)格時(shí)，裝置隔離用隔離層30必須有其預(yù)定厚度；亦即，影像傳感器形成過程所用之離子布植能量規(guī)格之決定當(dāng)視以LOCOS技術(shù)形成之裝置隔離層的厚度而定。因此，隔離層30形成之厚度應(yīng)同于以LOCOS技術(shù)形成場(chǎng)氧化層時(shí)往硅基片上表面處成長(zhǎng)部份的厚度，以使不改變及后續(xù)之離子布植能量等條件。此外，當(dāng)上述特定裝置隔離結(jié)構(gòu)系以該較佳實(shí)施例形成時(shí)，目前施用制造條件的改變需加以最小化，下列將詳述用以形成特定裝置隔離結(jié)構(gòu)而不改變目前施用制造條件之方法。
第3A圖至第3F圖系為用以說明本發(fā)明較佳實(shí)施例中影像傳感器內(nèi)裝置隔離結(jié)構(gòu)之一形成方法的剖面圖。
在第3A圖中，一氧化層302及一氮化層303沉積于一硅基片301上，一第一裝置隔離掩模圖案304則形成于上述形成之結(jié)構(gòu)上，用以打開一光收集單元之主動(dòng)區(qū)及一邏輯單元的整個(gè)區(qū)域，其中該氧化層302的沉積厚度為約2000至約2500，該氮化層303沉積之厚度為約1000至約1500。
詳而言之，氮化層303之設(shè)置系使一后續(xù)形成之氧化層圖案傾斜，氧化層302亦以熱氧化過程方式形成，用以使硅基片301內(nèi)存在之雜質(zhì)往外部擴(kuò)散；由于該往外擴(kuò)散之故，吸氣(gettering)效果將產(chǎn)生。此外，氧化層302如第1圖所示用以作為裝置隔離之隔離層30，其需足夠厚以使諸如離子布植等后續(xù)過程步驟得順利進(jìn)行。舉例而言，由于以LOCOS技術(shù)場(chǎng)氧化層時(shí)往硅基片之上表面方向長(zhǎng)去之部份的典型厚度約為2200，因此氧化層302之形成至少需有該厚度。圖中，該第一裝置隔離掩模圖案304為一光阻PR，其系以傳通微影蝕刻過程形成。
第3B圖及第3C圖為顯示既打開之主動(dòng)區(qū)內(nèi)之氮化層303及氧化層302之受蝕狀態(tài)的剖面圖，其中該蝕刻系以第一裝置隔離掩模圖案304為之。更特定說來，第3B圖為顯示該氮化層303及該氧化層302在一干蝕刻過程后的受蝕狀態(tài)的剖面圖，第3C圖則為該兩層303，302在一濕蝕刻過程后的受蝕狀態(tài)。
較佳地，該干蝕刻過程的執(zhí)行以能使氧化層302之側(cè)向輪廓有約60°之傾斜角，其目的在于避免在一導(dǎo)電層中，諸如用于一閘極電極中之一多晶硅層，殘余物之產(chǎn)生，其中該傾斜部份以參考符號(hào)B表示于第3B圖中。此外，以干蝕刻過程形成圖案之氮化層303的每一側(cè)壁下部以形成有一下切(undercut)為更佳，其目的在于圓化后續(xù)濕蝕刻過程時(shí)氧化層的上部份，其中該下切以參考符號(hào)A表示。此外，氧化層302厚度在干蝕刻過程期間保持在約600至約700之間，以避免干蝕刻過程期間電漿對(duì)硅基片301的破壞，其中蝕刻后剩余之氧化層302部份以C表示于第3B圖中。
如第3D圖所示，第一裝置隔離掩模圖案304及氮化層303被移除。接著，一墊氧化層305及一墊氮化層306系沉積以作為邏輯單元內(nèi)裝置隔離用。此時(shí)，墊氧化層305之厚度為約100至約200，而墊氮化層306之厚度則為約1000至約1500。其后，一第二裝置隔離掩模圖案307在該邏輯單元打開一場(chǎng)區(qū)域系形成于上述形成結(jié)構(gòu)之上。
如第3E圖所示，第二裝置隔離掩模圖案307被移除，一場(chǎng)隔離層308則以一熱過程步驟成長(zhǎng)于該邏輯單元中。接著，墊氮化層306及墊氧化層305被移除。
第3D圖及第3E圖中，揭示以傳統(tǒng)LOCOS技術(shù)在邏輯電路之場(chǎng)區(qū)域內(nèi)形成裝置隔離層之步驟。然而，除了LOCOS技術(shù)外，仍可能藉由一傳統(tǒng)STI技術(shù)形成裝置隔離層。
如第3F圖所示，僅在光收集單元中仍存氧化層302之場(chǎng)區(qū)域執(zhí)行以一選擇性離子布植步驟。從該選擇性離子布植步驟，一場(chǎng)離子布植區(qū)309系形成于沉積在光收集單元中氧化層302下之硅基片301之一表面下。
當(dāng)以本發(fā)明之較佳實(shí)施例過程時(shí)，光收集單元施加以一特殊裝置隔離技術(shù)形成其場(chǎng)離子布植區(qū)及氧化層。相反地，邏輯單元?jiǎng)t施加以LOCOS及或STI技術(shù)形成。結(jié)果，光收集單元內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生之缺陷可得避免，因此暗信號(hào)得以降低，影像傳感器之低光位準(zhǔn)特性也因此得獲改善，而良率亦得增加。再者，由于裝置隔離結(jié)構(gòu)在加以傳統(tǒng)過程步驟時(shí)得有最小的改變，因此本發(fā)明亦有減少縮短周期及減少開發(fā)及量產(chǎn)成本之額外效益。
本申請(qǐng)案包含與申請(qǐng)日為2003年12月16日之韓國(guó)申請(qǐng)案2003-0091843內(nèi)相關(guān)之標(biāo)的，該申請(qǐng)案之所有內(nèi)容以參考方式并入本文。
本發(fā)明已以數(shù)特定實(shí)施例描述于上，熟習(xí)該項(xiàng)技術(shù)者得在不脫本發(fā)明精神及范圍的條件下加以改變或修改，本發(fā)明之精神及范圍定義如后附之權(quán)利要求中。
主要組件符號(hào)說明10A、10B…光電二極管20…場(chǎng)離子布植區(qū)30、300…隔離層40…觀測(cè)點(diǎn)60…裝置隔離層100、301…硅基片200…主動(dòng)區(qū)302…氧化層303…氮化層304…第一裝置隔離圖案305…墊氧化層306…墊氮化層307…第二裝置隔離掩模圖案308…場(chǎng)隔離層309…場(chǎng)離子布植區(qū)
權(quán)利要求
1.一種影像傳感器，其包含邏輯單元；及光收集單元，多個(gè)光電二極管形成于其中，其中該光電二極管互相以一形成于一基片之一表面下之場(chǎng)離子布植區(qū)以及一形成于該基片之該表面上之隔離層所隔離。
2.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之影像傳感器，其中該基片及該場(chǎng)離子布植區(qū)系以一第一導(dǎo)電類型形成，該光電二極管系以一第二導(dǎo)電類型形成。
3.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之影像傳感器，其中該隔離層為一熱過程所成長(zhǎng)的氧化層。
4.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之影像傳感器，其中該邏輯單元包含一裝置隔離用之隔離層，該隔離層系為一硅之局部氧化(LOCOS)技術(shù)及一淺溝渠隔離(STI)技術(shù)所形成。
5.一種互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)影像傳感器，其包含邏輯單元；及像素陣列單元，多個(gè)光電二極管形成于其中，其中該光電二極管互相間以一形成于一基片之一表面下之場(chǎng)離子布植區(qū)以及一形成于該基片之該表面上之隔離層所隔離。
6.如權(quán)利要求第5項(xiàng)之CMOS影像傳感器，其中該基片及該場(chǎng)離子布植區(qū)系以一第一導(dǎo)電類型形成，而該光電二極管系以一第二導(dǎo)電類型形成。
7.如權(quán)利要求第5項(xiàng)之CMOS影像傳感器，其中該邏輯單元包含一裝置隔離用之隔離層，該隔離層為L(zhǎng)OCOS技術(shù)及STI技術(shù)所形成。
8.如權(quán)利要求第5項(xiàng)之CMOS影像傳感器，其中該隔離層系為一熱氧化過程所形成之一氧化層。
9.如權(quán)利要求第5項(xiàng)之影像傳感器，其中該隔離層具有一預(yù)定厚度，且該第一厚度之值需考慮一后續(xù)離子布植步驟中的離子布植能量。
10.一種在一影像傳感器中形成一裝置隔離結(jié)構(gòu)之方法，該影像傳感器包含一光收集單元及一邏輯單元，該方法包含下列步驟形成一隔離層圖案于光收集單元之一場(chǎng)區(qū)域中之一基片上；藉由執(zhí)行LOCOS技術(shù)及STI技術(shù)之一形成一裝置隔離用隔離層于該邏輯單元之一場(chǎng)區(qū)域內(nèi)；及形成一場(chǎng)離子布植區(qū)于該光收集區(qū)之該場(chǎng)區(qū)域中之該基片之一表面下。
11.如權(quán)利要求第10項(xiàng)之方法，其中該隔離層圖案系以獲得傾斜側(cè)壁之方式形成。
12.如權(quán)利要求第10項(xiàng)之方法，其中該形成該隔離層圖案之步驟包含下列步驟堆棧一氧化層及一氮化層于一基片上；形成一掩模圖案于該氮化層上，該掩模圖案打開該光收集單元之一主動(dòng)區(qū)；藉由使用該掩模圖案作為一蝕刻掩模于該氮化層及該氧化層上執(zhí)行一干蝕刻過程及一后續(xù)之濕蝕刻過程；及移除該掩模圖案及該氮化層。
13.如權(quán)利要求第10項(xiàng)之方法，其中一底切系藉由該干蝕刻過程在該氮化層之每一側(cè)壁之一底部處所形成。
14.如權(quán)利要求第10項(xiàng)之方法，其中該氧化層在該蝕刻過程期間的厚度被維持在約600至約700之間。
15.如權(quán)利要求第12項(xiàng)之方法，其中該氧化層系利用一熱過程而成長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明系關(guān)于一種施加一裝置隔離技術(shù)以降低暗信號(hào)之影像傳感器及其制造方法。該影像傳感器包含一邏輯單元及一光收集單元，該光收集單元中形成有多個(gè)光電二極管，其中該等光電二極管互相間以一形成于一基片之一表面下之場(chǎng)離子布植區(qū)以及一形成于該基片之該表面上之隔離層所隔離。
文檔編號(hào)H04N5/374GK1630089SQ20041009079
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者林栽嶺, 高壕淳 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司