CIS图像传感器及其制备方法与流程

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种cis图像传感器及其制备方法。

背景技术：

1、随着cis图像传感器芯片向高分辨率高速度的方向发展，像素区的关键尺寸逐渐缩小，参考图1和图2，图1是现有技术中的cis图像传感器的俯视示意图，图2是图1中aa’方向的cis图像传感器的剖视示意图，传输管的传输栅3底部的光电二极管区2与传输管侧的源跟踪管、复位管和选择管等mos管的源/漏区(例如源跟踪管对应的漏区7)的距离d1较小，因此，传统平面4t-aps cis图像传感器的有源nmos管和光电二极管区(photo diode，pd)之间的漏电问题越来越显著，并且限制了电子读出电压的提高，从而影响芯片性能的提升。4t-aps cis图像传感器的复位管、源跟踪管和选择管三个mos管的源漏区(主要是源跟踪管对应的源区6、源跟踪区对应的漏区7、n型重掺杂区一10和n型重掺杂区二12)和光电二极管区的n型区在水平方向上距离较近，漏电问题显著。

技术实现思路

1、本申请提供了一种cis图像传感器及其制备方法，可以解决现有cis图像传感器中，复位管、源跟踪管和选择管三个mos管的源漏区和光电二极管区的n型区在水平方向上距离较近造成漏电的问题。

2、一方面，本申请实施例提供了一种cis图像传感器的制备方法，包括：

3、提供一衬底，所述衬底包含像素区，所述像素区的衬底中形成有光电二极管区，所述衬底表面形成有衬垫氧化层；

4、依次形成第一硬掩膜层和光刻胶层，所述第一硬掩膜层覆盖所述衬底，所述光刻胶层覆盖所述第一硬掩膜层；

5、通过光刻工艺在所述光刻胶层上定义所述像素区的沟槽图形，以得到图案化的光刻胶层；

6、以图案化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述像素区的所述第一硬掩膜层和所述衬垫氧化层以形成多个开口；

7、去除图案化的所述光刻胶层；

8、以所述第一硬掩膜层和所述衬垫氧化层为掩模，根据所述开口，刻蚀所述像素区的所述衬底以形成多个沟槽，其中，所述沟槽位于所述光电二极管区上，所述沟槽底壁与所述光电二极管区的上表面之间存在一定的间距，并且所述光电二极管区所在位置与所述沟槽所在位置存在一定的偏移；

9、对所述沟槽底部的衬底进行离子浅层注入，以钝化所述沟槽底壁的衬底表面的界面态；

10、去除所述第一硬掩膜层和所述衬垫氧化层；

11、形成栅氧化层，所述栅氧化层覆盖所述衬底和所述沟槽的侧壁、底壁；

12、形成多晶硅层，所述多晶硅层覆盖所述栅氧化层；

13、形成第二硬掩膜层，所述第二硬掩膜层覆盖所述多晶硅层；

14、通过光刻工艺在所述第二硬掩膜层上定义所述像素区的栅极图形，以得到图案化的所述第二硬掩膜层；

15、以图案化的所述第二硬掩膜层为掩模，刻蚀所述多晶硅层，以在所述沟槽中形成传输栅，以及在所述传输栅侧的栅氧化层上形成源跟踪栅、复位栅和选择栅，其中，所述传输栅在所述沟槽的顶端侧壁位置存在缺口；

16、去除图案化的所述第二硬掩膜层；以及

17、形成多个源/漏区，各所述源/漏区分别对应位于所述源跟踪栅两侧的衬底中、所述复位栅两侧的衬底中以及所述选择栅两侧的衬底中。

18、可选的，在所述cis图像传感器的制备方法中，所述缺口侧壁与所述沟槽侧壁之间的间距至少为30nm；所述缺口底壁与所述沟槽的顶端的所述栅氧化层上表面之间的间距至少为

19、可选的，在所述cis图像传感器的制备方法中，所述光电二极管区的上表面与所述沟槽底壁之间的间距为

20、可选的，在所述cis图像传感器的制备方法中，所述沟槽的深度至少为

21、

22、可选的，在所述cis图像传感器的制备方法中，在以所述第一硬掩膜层为掩模，根据所述开口，刻蚀所述像素区的所述衬垫氧化层和所述衬底以形成多个沟槽之后，以及在对所述沟槽底部的衬底进行离子注入之前，所述cis图像传感器的制备方法还包括：

23、对形成所述沟槽之后的半导体结构进行热退火处理。

24、可选的，在所述cis图像传感器的制备方法中，对所述沟槽底部的衬底进行离子浅层注入，以钝化所述沟槽底壁的衬底表面的界面态的过程中，浅层注入的深度小于或者等于

25、可选的，在所述cis图像传感器的制备方法中，所述多晶硅层的厚度至少为

26、可选的，在所述cis图像传感器的制备方法中，去除所述第一硬掩膜层和所述衬垫氧化层的步骤包括：

27、采用磷酸湿法清洗所述第一硬掩膜层；

28、采用氢氟酸湿法清洗去除所述衬垫氧化层。

29、可选的，在所述cis图像传感器的制备方法中，所述第一硬掩膜层的材质为氮化硅。

30、另一方面，本申请实施例还提供了一种cis图像传感器，包括：

31、衬底，所述衬底包含像素区，所述像素区的衬底中形成有光电二极管区；

32、多个沟槽，所述沟槽位于所述光电二极管区上，所述沟槽底壁与所述光电二极管区的上表面之间存在一定的间距，并且所述光电二极管区所在位置与所述沟槽所在位置存在一定的偏移；

33、栅氧化层，所述栅氧化层覆盖所述衬底和所述沟槽的侧壁、底壁；

34、传输栅，所述传输栅位于所述沟槽中；

35、源跟踪栅、复位栅和选择栅，所述源跟踪栅、所述复位栅和所述选择栅分别位于所述传输栅侧的栅氧化层上；

36、缺口，所述缺口位于所述传输栅侧面与所述沟槽的顶端侧壁之间；以及

37、多个源/漏区，各所述源/漏区分别对应位于所述源跟踪栅两侧的衬底中、所述复位栅两侧的衬底中以及所述选择栅两侧的衬底中。

38、本申请技术方案，至少包括如下优点：

39、本申请通过在像素区的衬底中形成沟槽，并将像素区的传输栅做到沟槽中，增加光电二极管区与源跟踪管、复位管和选择管等mos管的源/漏区(n+区域)的距离，从而降低了器件的漏电；

40、进一步的，本申请的cis图像传感器的制备方法可以保持传输栅与光电二极管区之间的间距不增加，提高了像素区的电子读出能力，且工艺与外围电路的平面逻辑工艺高度兼容。

技术特征：

1.一种cis图像传感器的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的cis图像传感器的制备方法，其特征在于，所述缺口侧壁与所述沟槽侧壁之间的间距至少为30nm；所述缺口底壁与所述沟槽的顶端的所述栅氧化层上表面之间的间距至少为

3.根据权利要求1所述的cis图像传感器的制备方法，其特征在于，所述光电二极管区的上表面与所述沟槽底壁之间的间距为

4.根据权利要求1所述的cis图像传感器的制备方法，其特征在于，所述沟槽的深度至少为

5.根据权利要求1所述的cis图像传感器的制备方法，其特征在于，在以所述第一硬掩膜层为掩模，根据所述开口，刻蚀所述像素区的所述衬垫氧化层和所述衬底以形成多个沟槽之后，以及在对所述沟槽底部的衬底进行离子注入之前，所述cis图像传感器的制备方法还包括：

6.根据权利要求1所述的cis图像传感器的制备方法，其特征在于，对所述沟槽底部的衬底进行离子浅层注入，以钝化所述沟槽底壁的衬底表面的界面态的过程中，浅层注入的深度小于或者等于

7.根据权利要求1所述的cis图像传感器的制备方法，其特征在于，所述多晶硅层的厚度至少为

8.根据权利要求1所述的cis图像传感器的制备方法，其特征在于，去除所述第一硬掩膜层和所述衬垫氧化层的步骤包括：

9.根据权利要求1所述的cis图像传感器的制备方法，其特征在于，所述第一硬掩膜层的材质为氮化硅。

10.一种cis图像传感器，其特征在于，包括：

技术总结本申请提供了一种CIS图像传感器及其制备方法，其中制备方法包括：提供一衬底，衬底包含像素区，像素区的衬底中形成有光电二极管区，衬底表面形成有衬垫氧化层；依次形成第一硬掩膜层和光刻胶层；刻蚀像素区的第一硬掩膜层和衬垫氧化层以形成多个开口；刻蚀像素区的衬底以形成多个沟槽，光电二极管区所在位置与沟槽所在位置存在一定的偏移；对沟槽底部的衬底进行离子浅层注入；去除第一硬掩膜层和衬垫氧化层；形成栅氧化层和多晶硅层；在沟槽中形成传输栅，其中传输栅在沟槽的顶端侧壁位置存在缺口；形成多个源/漏区。本申请通过将像素区的传输栅做到沟槽中，增加光电二极管区与源跟踪管等MOS管的源/漏区的距离，从而降低了器件的漏电。技术研发人员：向超,范晓,杨倩受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29