專利名稱：Cmos影像傳感器及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及影像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種CMOS影像傳感器及其形成方法。
背景技術(shù)：
影像傳感器是在光電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所謂影像傳感器，就是能夠感受光學(xué)圖像信息并將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。影像傳感器可以提高人眼的視覺范圍，使人們看到肉眼無法看到的微觀世界和宏觀世界，看到人們暫時無法到達(dá)處發(fā)生的事情，看到超出肉眼視覺范圍的各種物理、化學(xué)變化過程，生命、生理、病變的發(fā)生發(fā)展過程，等等?？梢娪跋駛鞲衅髟谌藗兊奈幕?、體育、生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中起到非常重要的作用?？梢哉f，現(xiàn)代人類活動已經(jīng)無法離開影像傳感器了。影像傳感器可依據(jù)其采用的原理而區(qū)分為電荷稱合裝置(Charge-CoupledDevice)影像傳感器(亦即俗稱CCD影像傳感器)以及CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor)影像傳感器，其中CMOS影像傳感器即基于互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)而制造。由于CMOS影像傳感器是采用傳統(tǒng)的CMOS電路工藝制作，因此可將影像傳感器以及其所需要的外圍電路加以整合，從而使得CMOS影像傳感器具有更廣的應(yīng)用前景。請參考圖1，其為現(xiàn)有的一種CMOS影像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，通常的，CMOS影像傳感器I包括娃襯底10,形成于所述娃襯底10中的多個光電二極管(Photoelectric Diode, PD) 11，及位于相鄰兩個光電二極管11之間的淺槽隔離(ShallowTrench Isolation, STI) 12，其中，所述淺槽隔離12起到了隔離相鄰兩個光電二極管11的作用。在這樣的CMOS影像傳感器I中，由于光電二極管11與淺槽隔離12緊密貼合，淺槽隔離12結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動往往容易傳遞到光電二極管11中，從而造成光電二極管11檢測到非光照產(chǎn)生的電流(即暗電流)，降低了光電二極管11的可靠性，從而降低了 CMOS影像傳感器的可靠性。為此，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種解決方案。請參考圖2，其為現(xiàn)有的另一種CMOS影像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，現(xiàn)有的另一種CMOS影像傳感器2包括硅襯底20，形成于所述硅襯底20中的多個光電二極管21，及位于相鄰兩個光電二極管21之間的淺槽隔離24，其中，所述淺槽隔離24與其相鄰的光電二極管21之間通過離子注入層23相隔離。具體的，所述離子注入層23通過離子注入工藝22形成，通過所述離子注入層23能夠避免淺槽隔離24結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管21中，從而避免了光電二極管21出現(xiàn)暗電流的問題。但是，通過離子注入工藝形成離子注入層，以隔絕淺槽隔離與光電二極管的方案存在如下問題此種方案的工藝要求非常嚴(yán)格，需要精確控制離子注入的角度，同時對于形成淺槽隔離之前的淺槽深度具有嚴(yán)格要求，若淺槽深度過深或者離子注入角度不夠精確，都將造成離子注入無法進(jìn)入淺槽底部，即無法在淺槽隔離和光電二極管之間形成有效地隔離層，從而不能起到避免光電二極管出現(xiàn)暗電流的問題。因此，如何有效避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管中，進(jìn)而防止光電二極管檢測到非光照產(chǎn)生的電流(即暗電流)仍是本領(lǐng)域中的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種CMOS影像傳感器及其形成方法，以解決現(xiàn)有的CMOS影像傳感器不能有效避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管中，進(jìn)而防止光電二極管檢測到非光照產(chǎn)生的電流(即暗電流)的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種CMOS影像傳感器，包括硅襯底，形成于所述硅襯底中的多個光電二極管，及位于相鄰兩個光電二極管之間的淺槽隔離，其中，所述淺槽隔離與相鄰的光電二極管之間形成有高K介質(zhì)層。可選的，在所述的CMOS影像傳感器中，所述高K介質(zhì)層的介電常數(shù)大于等于4?？蛇x的，在所述的CMOS影像傳感器中，所述高K介質(zhì)層的厚度為10埃 70埃?？蛇x的，在所述的CMOS影像傳感器中，所述高K介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭和氧化鋯中的一種或多種?？蛇x的，在所述的CMOS影像傳感器中，所述高K介質(zhì)層通過化學(xué)氣相沉積工藝、爐管工藝或者原子層淀積工藝形成?？蛇x的，在所述的CMOS影像傳感器中，所述高K介質(zhì)層與相鄰的光電二極管之間形成有離子注入層。本發(fā)明還提供一種CMOS影像傳感器的形成方法，包括提供硅襯底，所述硅襯底中形成有多個光電二極管；在相鄰兩個光電二極管之間形成淺槽；在所述淺槽中形成高K介質(zhì)層；在所述高K介質(zhì)層中形成淺槽隔離。可選的，在所述的CMOS影像傳感器的形成方法中，所述高K介質(zhì)層的介電常數(shù)大于等于4。可選的，在所述的CMOS影像傳感器的形成方法中，所述高K介質(zhì)層的厚度為10埃
70埃?？蛇x的，在所述的CMOS影像傳感器的形成方法中，所述高K介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭和氧化鋯中的一種或多種?？蛇x的，在所述的CMOS影像傳感器的形成方法中，所述高K介質(zhì)層通過化學(xué)氣相沉積工藝、爐管工藝或者原子層淀積工藝形成。可選的，在所述的CMOS影像傳感器的形成方法中，在相鄰兩個光電二極管之間形成淺槽之后，在所述淺槽中形成高K介質(zhì)層之前，還包括對所述淺槽執(zhí)行離子注入工藝，以在所述淺槽中形成離子注入層。在本發(fā)明提供的CMOS影像傳感器及其形成方法中，通過淺槽隔離與其相鄰的光電二極管之間形成有高K介質(zhì)層，從而有效避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管中，進(jìn)而防止光電二極管檢測到非光照產(chǎn)生的電流(即暗電流)。特別的，所述高K介質(zhì)層通過化學(xué)氣相沉積工藝、爐管工藝或者原子層淀積工藝即可形成，其工藝實現(xiàn)方法簡單，膜層質(zhì)量可靠，從而能夠很好地避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管中，保證CMOS影像傳感器的質(zhì)量。


圖I是現(xiàn)有的一種CMOS影像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的另一種CMOS影像傳感器的結(jié)構(gòu)不意圖；圖3是本發(fā)明實施例一的CMOS影像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例的CMOS影像傳感器中電子移動需要克服的能量與現(xiàn)有技術(shù)的CMOS影像傳感器中電子移動需要克服的能量的對比圖；圖5是本發(fā)明實施例二的CMOS影像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的CMOS影像傳感器及其形成方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。實施例一請參考圖3，其為本發(fā)明實施例一的CMOS影像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，所述CMOS影像傳感器3包括硅襯底30，形成于所述硅襯底30中的多個光電二極管31，及位于相鄰兩個光電二極管31之間的淺槽隔離33，其中，所述淺槽隔離33與相鄰的光電二極管31之間形成有高K介質(zhì)層32。在此，通過所述淺槽隔離33與其相鄰的光電二極管31之間形成有高K介質(zhì)層32，從而有效避免淺槽隔離33結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管31中，進(jìn)而防止光電二極管31檢測到非光照產(chǎn)生的電流(即暗電流)。在本實施例提供的CMOS影像傳感器3中，所述高K介質(zhì)層32除了能夠在物理上隔離淺槽隔離33與相鄰的光電二極管31，從而有效避免淺槽隔離33結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管31之外，其還從電學(xué)上隔離淺槽隔離33與相鄰的光電二極管31，進(jìn)一步有效地避免了淺槽隔離33結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管31中。即相對于現(xiàn)有技術(shù)中通過離子注入層(可相應(yīng)參考圖2)隔離淺槽隔離與相鄰的光電二極管，本實施例提供的CMOS影像傳感器3能夠更好地隔離淺槽隔離與相鄰的光電二極管，避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管。具體的，請參考圖4，其為本發(fā)明實施例的CMOS影像傳感器中電子移動需要克服的能量與現(xiàn)有技術(shù)的CMOS影像傳感器中電子移動需要克服的能量的對比圖。如圖4所示，其中，曲線LI表示現(xiàn)有技術(shù)的CMOS影像傳感器中淺槽隔離中的電子移動到光電二極管中需要克服的電子能量；曲線L2表示本發(fā)明實施例的CMOS影像傳感器中淺槽隔離中的電子移動到光電二極管中需要克服的電子能量，可見，本發(fā)明實施例的CMOS影像傳感器中淺槽隔離中的電子移動到光電二極管中需要克服的電子能量明顯高于現(xiàn)有技術(shù)的CMOS影像傳感器中淺槽隔離中的電子移動到光電二極管中需要克服的電子能量。
由此可知，本發(fā)明實施例提供的CMOS影像傳感器3能夠更好地隔離淺槽隔離與相鄰的光電二極管，避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管。在此，發(fā)明人通過選取高K介質(zhì)層32，利用高K介質(zhì)層32具有較高的介電常數(shù)，從而提高了 CMOS影像傳感器中淺槽隔離中的電子移動到光電二極管中需要克服的電子能量，達(dá)到了更好地隔離淺槽隔離與相鄰的光電二極管，避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管的效果。優(yōu)選的，所述高K介質(zhì)層32的介電常數(shù)大于等于4，通過選取介電常數(shù)較高的材料形成高K介質(zhì)層32，能夠極大地提高高K介質(zhì)層32對于淺槽隔離33與光電二極管31的隔離，從而提高CMOS影像傳感器3的可靠性。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實施例中，所述高K介質(zhì)層32也可以選取介電常數(shù)小于4的材料，只是其取得的隔離效果略差。具體的，所述高K介質(zhì)層32的材料可以為氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭和氧化鋯中的一種或多種，或者其他具體的材料。優(yōu)選的，所述高K介質(zhì)層32的厚度為10埃 70埃，例如，所述高K介質(zhì)層32的厚度為15埃、20埃、30埃、40埃、50?；蛘?0埃等，通過將高K介質(zhì)層32的厚度設(shè)定為10埃 70埃，即能夠?qū)崿F(xiàn)對于淺槽隔離33與光電二極管31的有效隔離，又能夠避免對于CMOS影像傳感器有源區(qū)的過多占用，即取得最大化的有益效果。在本實施例中，所述CMOS影像傳感器3通過如下方法形成(可相應(yīng)參考圖3)提供硅襯底30，所述硅襯底30中形成有多個光電二極管31 ；在相鄰兩個光電二極管31之間形成淺槽(圖3中未示出)；在所述淺槽中形成高K介質(zhì)層32 ；在所述高K介質(zhì)層32中形成淺槽隔離33。優(yōu)選的，所述高K介質(zhì)層32通過化學(xué)氣相沉積工藝、爐管工藝或者原子層淀積工藝形成。其中，化學(xué)氣相沉積工藝、爐管工藝或者原子層淀積工藝都是現(xiàn)有技術(shù)中非常成熟可靠的工藝，且其工藝實現(xiàn)方法簡單，由此形成的高K介質(zhì)層32膜層質(zhì)量可靠，從而能夠很好地避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管中，保證CMOS影像傳感器3的質(zhì)量。實施例二請參考圖5，其為本發(fā)明實施例二的CMOS影像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，在本實施例中，所述CMOS影像傳感器4包括 硅襯底40，形成于所述硅襯底40中的多個光電二極管41，及位于相鄰兩個光電二極管41之間的淺槽隔離44，其中，所述淺槽隔離44與相鄰的光電二極管41之間形成有高K介質(zhì)層43，所述高K介質(zhì)層43與相鄰的光電二極管41之間形成有離子注入層42。即所述淺槽隔離44與相鄰的光電二極管41之間依次間隔有高K介質(zhì)層43及離子注入層42，其中，高K介質(zhì)層43靠近淺槽隔離44，離子注入層42靠近光電二極管41。在本實施例中，通過在所述高K介質(zhì)層43與相鄰的光電二極管41之間形成高K介質(zhì)層43及離子注入層42，進(jìn)一步提高對于淺槽隔離44與相鄰的光電二極管41的隔離，從而更為有效避免淺槽隔離44結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管41中，進(jìn)而防止光電二極管41檢測到非光照產(chǎn)生的電流(即暗電流)。在本實施例中，所述CMOS影像傳感器4通過如下方法形成(可相應(yīng)參考圖5)
提供硅襯底40，所述硅襯底40中形成有多個光電二極管41 ；在相鄰兩個光電二極管41之間形成淺槽(圖5中未示出)；對所述淺槽執(zhí)行離子注入工藝，以在所述淺槽中形成離子注入層42 ；在所述淺槽中形成高K介質(zhì)層43，具體的，在所述離子注入層42中形成高K介質(zhì)層43 ；在所述高K介質(zhì)層43中形成淺槽隔離44。同樣的，所述高K介質(zhì)層43優(yōu)選通過化學(xué)氣相沉積工藝、爐管工藝或者原子層淀積工藝形成。從而，由此形成的高K介質(zhì)層43膜層質(zhì)量可靠，能夠很好地避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管中，保證CMOS影像傳感器4的質(zhì)量。上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種CMOS影像傳感器,其特征在于,包括娃襯底,形成于所述娃襯底中的多個光電二極管，及位于相鄰兩個光電二極管之間的淺槽隔離，其中，所述淺槽隔離與相鄰的光電二極管之間形成有高K介質(zhì)層。
2.如權(quán)利要求I所述的CMOS影像傳感器，其特征在于，所述高K介質(zhì)層的介電常數(shù)大于等于4。
3.如權(quán)利要求I所述的CMOS影像傳感器，其特征在于，所述高K介質(zhì)層的厚度為10埃 70埃。
4.如權(quán)利要求I至3中的任一項所述的CMOS影像傳感器，其特征在于，所述高K介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭和氧化鋯中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求I至3中的任一項所述的CMOS影像傳感器，其特征在于，所述高K介質(zhì)層通過化學(xué)氣相沉積工藝、爐管工藝或者原子層淀積工藝形成。
6.如權(quán)利要求I至3中的任一項所述的CMOS影像傳感器，其特征在于，所述高K介質(zhì)層與相鄰的光電二極管之間形成有離子注入層。
7.—種CMOS影像傳感器的形成方法，其特征在于，包括提供娃襯底，所述娃襯底中形成有多個光電二極管；在相鄰兩個光電二極管之間形成淺槽；在所述淺槽中形成高K介質(zhì)層；在所述高K介質(zhì)層中形成淺槽隔離。
8.如權(quán)利要求7所述的CMOS影像傳感器的形成方法，其特征在于，所述高K介質(zhì)層的介電常數(shù)大于等于4。
9.如權(quán)利要求7所述的CMOS影像傳感器的形成方法，其特征在于，所述高K介質(zhì)層的厚度為10埃 70埃。
10.如權(quán)利要求7至9中的任一項所述的CMOS影像傳感器的形成方法，其特征在于，所述高K介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭和氧化鋯中的一種或多種。
11.如權(quán)利要求7至9中的任一項所述的CMOS影像傳感器的形成方法，其特征在于，所述高K介質(zhì)層通過化學(xué)氣相沉積工藝、爐管工藝或者原子層淀積工藝形成。
12.如權(quán)利要求7至9中的任一項所述的CMOS影像傳感器的形成方法，其特征在于，在相鄰兩個光電二極管之間形成淺槽之后，在所述淺槽中形成高K介質(zhì)層之前，還包括對所述淺槽執(zhí)行離子注入工藝，以在所述淺槽中形成離子注入層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種CMOS影像傳感器及其形成方法，通過淺槽隔離與其相鄰的光電二極管之間形成有高K介質(zhì)層，從而有效避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管中，進(jìn)而防止光電二極管檢測到非光照產(chǎn)生的電流(即暗電流)。特別的，所述高K介質(zhì)層通過化學(xué)氣相沉積工藝、爐管工藝或者原子層淀積工藝即可形成，其工藝實現(xiàn)方法簡單，膜層質(zhì)量可靠，從而能夠很好地避免淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的(缺陷)電子移動傳遞到光電二極管中，保證CMOS影像傳感器的質(zhì)量。
文檔編號H01L27/146GK102916027SQ20121045176
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者費(fèi)孝愛, 余興 申請人:豪威科技(上海)有限公司