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CN101546776A - Cmos图像传感器电路结构及其制作方法 - Google Patents

Cmos图像传感器电路结构及其制作方法 Download PDF

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陈杰
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Abstract

本发明公开了一种CMOS图像传感器电路结构及其制作方法,包括浮动节点、MIP电容器,浮动节点包括PN结电容器,PN结电容器的上方设有由金属层构成的遮光层;MIP电容器自下而上包括下电极多晶硅、绝缘介质层和上电极金属层,形成该电容器同时,在浮动节点的PN结电容器的上面也形成由金属层构成的遮光层,可反射或吸收散射光和反射光,使其不能进入浮动节点,从而降低图像传感器的光学串扰和噪声。由于MIP电容器与遮光层处于CMOS图像传感器电路结构的同一层次上,可以通过一次沉积完成,简化了工艺。

Description

CMOS图像传感器电路结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种CMOS图像传感器电路中的电容器,尤其涉及一种CMOS图像传感器电路结构及其制作方法。
背景技术
CMOS图像传感器电路中常用到的电容器结构有“金属—绝缘体—金属”(Metal-Insulator-Metal,简称MIM)结构和“多晶硅—绝缘体—多晶硅”(poly-Insulator-poly,简称PIP)结构。
如图1所示,是现有技术中MIM电容器结构的示意图,一般来说,MIM电容器001其下电极是用倒数第二层互连线金属002,中间电介质003用SiO2或SiN或SiO2/SiN/SiO2复合层(简称ONO)材料,上电极金属004用Ti或TiN或Ti/TiN复合层。上电极004和下电极金属层002分别用金属塞005a和005b引出,然后由最上层金属006a和006b连接到电路。
图1中,也示意出CMOS图像传感器电路的其它部分,包括:
电路的衬底101(一般是P型硅上外延轻掺杂P型硅)、为P型轻掺杂阱102(简称P阱)、浅沟槽隔离103(Shallow Trench Isolation,STI)或局域隔离氧化层(local oxidationof silicon,LOCOS)、N型重掺杂区104、感光二极管105、转移晶体管110及其多晶硅栅极106、第一层金属108和硅衬底(例如104)的金属塞(接触孔)107、第二层金属109、金属层之间的隔离电介质113等。
CMOS图像传感器的感光像素中有一个十分重要的区域是浮动节点(FloatingDiffusion,简称FD)区域100,包括由P阱102和N型重掺杂区104构成的PN结电容器102/104,以及该电容器上面的遮光层及引出金属108。当转移晶体管110它栅极接高接电位打开时,入射光112在感光二极管105中的产生的光电子被转移到浮动节点的PN结电容器102/104区域,进而由接触孔107引到放大管(省略)。浮动节点100中第一层金属108作用除引出PN结电容器N极外同时还用来遮避光线,以减少来自其它像素的散射光引起的信号噪声以及光学串扰。
上述现有技术至少存在以下缺点:
由于第一层金属108至硅表面(即N型重掺杂区104的表面)之间距离大,仍会有散射光(例如110和111)会进入到浮动节点电容器102/104区域,并产生光电子。这些额外的光电子会增加信号噪声以及引起光学串扰,当像素缩小时这个问题更加突出。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学串扰和噪声小的CMOS图像传感器电路结构及其制作方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
本发明的CMOS图像传感器电路结构,包括浮动节点,所述浮动节点包括PN结电容器,所述PN结电容器的上方设有由金属层构成的遮光层。
本发明的上述的CMOS图像传感器电路结构的制作方法,包括步骤:
首先,在硅衬底材料中,用离子植入的方法制作PN结电容器;
然后,在所述硅衬底材料的上方制作由绝缘介质层和金属层构成的遮光层。
由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明所述的CMOS图像传感器电路结构及其制作方法,由于浮动节点的PN结电容器的上方设有由金属层构成的遮光层,可反射或吸收散射光和反射光,使其不能进入浮动节点,从而降低图像传感器的光学串扰和噪声。
附图说明
图1为现有技术中CMOS图像传感器电路结构示意图;
图2为本发明的CMOS图像传感器电路结构示意图;
图3~图6为本发明CMOS图像传感器电路结构的制作方法的实施步骤示意图。
具体实施方式
本发明的CMOS图像传感器电路结构,其较佳的具体实施方式如图2所示,包括浮动节点300,所述浮动节点包括PN结电容器102/104,所述PN结电容器102/104的上方设有由金属层204b、204c构成的遮光层。
还包括MIP电容200,所述MIP电容200自下而上依次包括下电极多晶硅层106a、绝缘介质层203a和上电极金属层204a,所述绝缘介质层203a和上电极金属层204a与所述遮光层处于该电路结构的同一层次上。
还包括转移晶体管110及其多晶硅栅极106b,所述多晶硅栅极106b与所述下电极多晶硅层106a处于该电路结构的同一层次上。
所述PN结电容器102/104由P阱102和N型重掺杂区104构成。
本发明的上述的CMOS图像传感器电路结构的制作方法,其较佳的具体实施方式是,包括步骤:
首先,在硅衬底材料中,用离子植入的方法制作PN结电容器;
然后,在所述硅衬底材料的上方制作由金属层构成的遮光层。
所述制作由金属层构成的遮光层与制作MIP电容器的绝缘介质层和上电极金属层同时进行。
在制作好PN结电容器的硅衬底材料上,首先通过沉积、刻蚀的方法制作MIP电容器的下电极多晶硅层,同时制作转移晶体管的多晶硅栅极,并在所述下电极多晶硅层和多晶硅栅极的侧面形成侧壁电介质;
然后,依次沉积绝缘介质层和金属层,并通过刻蚀的方法制作遮光层及MIP电容的绝缘介质层和上电极金属层。
所述MIP电容器的下电极多晶硅层和转移晶体管的多晶硅栅极的材料为掺P型杂质多晶硅或者掺N型杂质多晶硅。
所述绝缘介质层用等离子增强化学气相淀积法形成,材料包括以下至少一种材料SiO2、Si3N4、SiOxNy;
或者,用原子层化学气相淀积法形成,材料包括以下至少一种材料:HfO2、ZrO2、Al2O3、Ta2O5
或者,用热氧化所述下电极多晶硅形成SiO2
所述金属层用物理气相淀积法或者化学气相淀积法形成,材料包括以下至少一种材料:Ti、TiN、Ta、TaN或者Ti/TiN、Ta/TaN双层金属。
具体实施例:
如图3所示,首先选择硅衬底材料101,一般是重掺杂P型硅上外延轻掺杂P型硅,用常规集成电路工艺形成浅沟槽隔离或局域隔离氧化层隔离103区域,用离子植入方法形成P阱102、N型重掺杂区104、以及感光二极管105(详细省略)。生长栅氧化层介质(省略)后淀积多晶硅并蚀刻形成106a和106b,其材料可以是掺P型杂质多晶硅或者掺N型杂质多晶硅。形成侧壁电介质以及硅化物阻挡介质(统称113)。
其次沉积MIP电容器的介质层203,可以用等离子增强化学气相淀积法形成,材料可以是SiO2、Si3N4、SiOxNy或者是它们三者的复合层或者是三者中二者的复合层。也可以用原子层化学气相淀积法形成,材料是HfO2、ZrO2、Al2O3、Ta2O5等高介电常数介质。或者用热氧化多晶硅形成。然后沉积金属层204,可以用物理气相淀积法或者化学气相淀积法形成,材料可以是Ti、TiN、Ta、TaN或者Ti/TiN以及Ta/TaN双层金属。
如图4所示,接下来用集成电路常用的光刻掩膜技术蚀刻出图中形状。
如图5所示,再沉积电介质113,材料可以是SiO2、掺FSiO2、多空SiO2、或者其它绝缘材料。用化学机械抛光法将介质113表面平整化。在107a,107b,107c的区域蚀刻出孔,依次沉积Ti/TiN薄层和W材料,并用化学机械抛光法形成图5结构。
如图6所示,淀积金属层并蚀刻成的图中的结构。这样,MIP电容器200的二个电极分别用金属塞107a和107b以及第一层互连金属层108a和108b引出。金属塞107c和金属108c则引出浮动节点300的电容器的N型电极,并连接到放大管(省略)。
最后淀积介质113,用集成电路常规方法形成第二层金属及以上的互连层和隔离等(省略)。
再参见图2,从最终结构可以明显看出,散射光110和111被金属层204b和204c挡住,一部分被吸收,另一部分被反射后逐渐被介质吸收。不会进入浮动节点300的电容器102/104,从而可以有效抑制了图像传感器的光学串扰和噪声,提高图像质量。
本发明中,CMOS图像传感器电路结构中的MIP电容器结构“金属—绝缘体—多晶硅”(Metal-Insulator-Poly,简称MIP)电容器,该电容器200自下而上包括下电极多晶硅106a、绝缘介质层203a和上电极金属层204a。形成该电容器同时,在104区域上面也形成由金属层204b和204c构成的遮光层,构成新的浮动节点300。新的浮动节点300的由于加入MIP电容器上电极金属层204b和204c,可反射或吸收散射光111和110的反射光,使其不能进入浮动节点300,从而降低图像传感器的光学串扰和噪声。同时,MIP电容器与遮光层处于CMOS图像传感器电路结构的同一层次上,可以通过一次沉积完成,简化了工艺。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种CMOS图像传感器电路结构,包括浮动节点,所述浮动节点包括PN结电容器,其特征在于,所述PN结电容器的上方设有由金属层构成的遮光层。
2、根据权利要求1所述的CMOS图像传感器电路结构,其特征在于,包括MIP电容,所述MIP电容自下而上依次包括下电极多晶硅层、绝缘介质层和上电极金属层,所述绝缘介质层和上电极金属层与所述遮光层处于该电路结构的同一层次上。
3、根据权利要求3所述的CMOS图像传感器电路结构,其特征在于,包括转移晶体管及其多晶硅栅极,所述多晶硅栅极与所述下电极多晶硅层处于该电路结构的同一层次上。
4、根据权利要求1所述的CMOS图像传感器电路结构,其特征在于,所述PN结电容器由P阱和N型重掺杂区构成。
5、一种权利要求1至4任一项所述的CMOS图像传感器电路结构的制作方法,其特征在于,包括步骤:
首先,在硅衬底材料中,用离子植入的方法制作PN结电容器;
然后,在所述硅衬底材料的上方制作由金属层构成的遮光层。
6、根据权利要求5所述的CMOS图像传感器电路结构的制作方法,其特征在于,所述制作由金属层构成的遮光层与制作MIP电容器上电极金属层同时进行。
7、根据权利要求6所述的CMOS图像传感器电路结构的制作方法,其特征在于,在制作好PN结电容器的硅衬底材料上,首先通过沉积、刻蚀的方法制作MIP电容器的下电极多晶硅层,同时制作转移晶体管的多晶硅栅极,并在所述下电极多晶硅层和多晶硅栅极的侧面形成侧壁电介质;
然后,依次沉积绝缘介质层和金属层,并通过刻蚀的方法制作遮光层及MIP电容的绝缘介质层和上电极金属层。
8、根据权利要求7所述的CMOS图像传感器电路结构的制作方法,其特征在于,所述MIP电容器的下电极多晶硅层和转移晶体管的多晶硅栅极的材料为掺P型杂质多晶硅或者掺N型杂质多晶硅。
9、根据权利要求7所述的CMOS图像传感器电路结构的制作方法,其特征在于,所述绝缘介质层用等离子增强化学气相淀积法形成,材料包括以下至少一种材料SiO2、Si3N4、SiOxNy;
或者,用原子层化学气相淀积法形成,材料包括以下至少一种材料:HfO2、ZrO2、Al2O3、Ta2O5
或者,用热氧化所述下电极多晶硅形成SiO2
10、根据权利要求7所述的CMOS图像传感器电路结构的制作方法,其特征在于,所述金属层用物理气相淀积法或者化学气相淀积法形成,材料包括以下至少一种材料:Ti、TiN、Ta、TaN或者Ti/TiN、Ta/TaN双层金属。
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Cited By (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101924101A (zh) * 2010-08-06 2010-12-22 锐迪科科技有限公司 半导体无源器件的结构及其制作方法
CN105762160A (zh) * 2016-02-19 2016-07-13 上海集成电路研发中心有限公司 背照式全局像素单元结构及其制备方法
CN108598100A (zh) * 2018-06-15 2018-09-28 上海微阱电子科技有限公司 一种减小存储节点漏光的全局像元结构及制作方法
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101924101A (zh) * 2010-08-06 2010-12-22 锐迪科科技有限公司 半导体无源器件的结构及其制作方法
CN101924101B (zh) * 2010-08-06 2013-09-11 锐迪科科技有限公司 半导体无源器件的结构的制作方法
CN105762160A (zh) * 2016-02-19 2016-07-13 上海集成电路研发中心有限公司 背照式全局像素单元结构及其制备方法
CN105762160B (zh) * 2016-02-19 2020-06-09 上海集成电路研发中心有限公司 背照式全局像素单元结构及其制备方法
WO2019232722A1 (zh) * 2018-06-06 2019-12-12 深圳市汇顶科技股份有限公司 感光像素电路及制程方法
CN111066147A (zh) * 2018-06-06 2020-04-24 深圳市汇顶科技股份有限公司 感光像素电路及制程方法
CN108598100A (zh) * 2018-06-15 2018-09-28 上海微阱电子科技有限公司 一种减小存储节点漏光的全局像元结构及制作方法
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