[发明专利]CMOS图像传感器和CMOS图像传感器的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器，且更具体地涉及具有改善的灵敏度的CMOS图像传感器和CMOS图像传感器的制造方法。

背景技术

图像传感器从物体接收光信号且将光信号转化为电信号，接着电信号可以被传输用于进一步的处理，诸如数字化，然后在诸如存储器、光盘或磁盘的存储器件中存储，或用于在显示器上显示、打印等。图像传感器通常用于诸如数字相机、摄像机、扫描仪、传真机等装置。

图像传感器通常为两种类型，电荷藕合器件(CCD)传感器和CMOS图像传感器(CIS)。CCD称为光电耦合器件，通过光电效应收集电荷，每行像素的电荷随时钟信号被送到模拟位移寄存器上，然后串行转换为电压。CCD具有很低的读出噪音和暗电流噪音，同时具有高光子转换效率，所以既提高了信噪比，又提高了灵敏度，很低光度的入射光也能侦测到，其讯号不会被掩盖。CCD还具有高动态范围，提高系统环境的使用范围，不因亮度差异大而造成信号反差现象。与CCD相比，CIS对光线的灵敏度、以及信噪比都相对较差，导致它在成像质量上难以与CCD抗衡，所以以前主要运用于对成像质量要求不是很高的低端市场。但是，新的CMOS技术也在不断地改进，CIS在成像质量方面也越来越具有与CCD相抗衡的实力。CMOS最明显的优势是集成度高、功耗小，具有高度系统整合的条件，CMOS芯片几乎可以将所有图像传感器所需的功能集成到一块芯片上，例如垂直位移、水平位移寄存器、时序控制和模拟数字转换等，甚至可以将图像处理芯片、快闪记忆体等也可整合成单晶片，大大减小了系统复杂性，降低了成本。而CCD的应用则需要外围芯片的支持，以及多电压供应，所以，采用CIS传感器模组与CCD相比体积更小。另外由于采用CMOS工艺，CIS还更加省电，因此在一些电池供电的便携式产品上更具竞争力，如可拍照手机的应用。与CCD产品相比，CIS的生产成本也更为低廉，因为CMOS是标准工艺制程，可利用现有的半导体设备，不需额外的投资设备，且品质可随著半导体技术的提升而进步；同时，全球晶圆厂的CMOS生产线较多，日后量产时也有利于成本的降低，而CCD的生产相对复杂和昂贵，需要专用生产线进行生产。

现有技术制作CMOS图像传感器的方法，如图1A所示，在硅衬底10中形成外围电路区101和图像传感区100，其中图像传感区100包括光电二极管102，用于接收光线产生光电子；晶体管103，连接光电二极管102，控制光电信号的输出。外围电路区101是对图像传感区100晶体管103获得的电信号进行读取、转换、运算处理等的逻辑电路。在硅衬底10表面化学气相沉积法第一绝缘层104，用来隔离晶体管103栅极105和后续沉积的金属层；用旋涂法在第一绝缘层104上形成图案化光阻(未图示)，以光阻为掩膜，蚀刻第一绝缘层104至晶体管103的栅极105表面，形成接触孔107；去除光阻，用化学气相沉积法在第一绝缘层104上及接触孔107内形成第一扩散阻挡黏着层106，防止后续沉积的金属层与硅衬底10之间产生扩散，并使后续沉积的金属层与晶体管103的栅极105形成良好的电接触；用化学气相沉积法在第一扩散阻挡黏着层106上形成第一金属层108，且第一金属层108填充满接触孔107，接触孔107中的第一金属层108与晶体管103的栅极105导通。

如图1B所示，用化学机械研磨法研磨第一金属层108和第一扩散阻挡黏着层106至露出第一绝缘层104表面；在第一绝缘层104上用化学气相沉积法形成第一蚀刻停止层110，防止后续热处理过程中产生金属扩散和后续蚀刻过程中蚀刻中止。

如图1C所示，用化学气相沉积法在第一蚀刻停止层110上形成第二绝缘层111；用旋涂法在第二绝缘层111上形成图案化光阻(未图示)，以光阻为掩膜，蚀刻第二绝缘层111和第一蚀刻停止层110至露出第一绝缘层104，形成沟槽113与接触孔107连通；去除光阻，用物理气相沉积法在第二绝缘层111上及沟槽113内形成第二扩散阻挡黏着层112，防止后续沉积的金属层产生扩散以及使后续沉积的金属层产生良好的附着；用化学气相沉积法在第二扩散阻挡黏着层112上形成第二金属层114，且第二金属层114填充满沟槽113，沟槽113中的第二金属层114同接触孔107中金属连通。