專利名稱：Cmos圖像傳感器電路結構及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器電路中的電容器，尤其涉及一種CMOS圖像傳感器電 路結構及其制作方法。
背景技術：
CMOS圖像傳感器電路中常用到的電容器結構有"金屬一絕緣體一金屬"(Metal-Insulator-Metal,簡稱MBO結構禾口 "多晶硅 一 絕緣體 一 多晶硅"(poly-Insulator-poly，簡稱PIP)結構。
如圖1所示，是現(xiàn)有技術中MIM電容器結構的示意圖， 一般來說，MIM電容器001其下 電極是用倒數(shù)第二層互連線金屬002，中間電介質003用Si02或SiN或Si02/SiN/Si02復合層 (簡稱0N0)材料，上電極金屬004用Ti或TiN或Ti/TiN復合層。上電極004和下電極金屬 層002分別用金屬塞005a和005b引出，然后由最上層金屬006a和006b連接到電路。
圖1中，也示意出CMOS圖像傳感器電路的其它部分，包括
電路的襯底101(—般是P型硅上外延輕摻雜P型硅)、為P型輕摻雜阱102 (簡稱P阱)、 淺溝槽隔離103(Shallow Trench Isolation, STI)或局域隔離氧化層(local oxidation of silicon, LOCOS) 、 N型重摻雜區(qū)104、感光二極管105、轉移晶體管110及其多晶硅柵 極106、第一層金屬108和硅襯底(例如104)的金屬塞(接觸孔)107、第二層金屬109、 金屬層之間的隔離電介質113等。
CMOS圖像傳感器的感光像素中有一個十分重要的區(qū)域是浮動節(jié)點(Floating Diffusion,簡稱FD)區(qū)域IOO，包括由P阱102和N型重摻雜區(qū)104構成的PN結電容器 102/104，以及該電容器上面的遮光層及引出金屬108。當轉移晶體管110它柵極接髙接電 位打開時，入射光112在感光二極管105中的產(chǎn)生的光電子被轉移到浮動節(jié)點的PN結電容 器102/104區(qū)域，進而由接觸孔107引到放大管(省略)。浮動節(jié)點100中第一層金屬108 作用除引出PN結電容器N極外同時還用來遮避光線，以減少來自其它像素的散射光引起的 信號噪聲以及光學串擾。
上述現(xiàn)有技術至少存在以下缺點
由于第一層金屬108至硅表面(g卩N型重摻雜區(qū)104的表面)之間距離大，仍會有散射 光(例如110和111)會進入到浮動節(jié)點電容器102/104區(qū)域，并產(chǎn)生光電子。這些額外的光電子會增加信號噪聲以及引起光學串擾，當像素縮小時這個問題更加突出。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種光學串擾和噪聲小的CMOS圖像傳感器電路結構及其制作方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的-
本發(fā)明的CMOS圖像傳感器電路結構，包括浮動節(jié)點，所述浮動節(jié)點包括PN結電容
器，所述PN結電容器的上方設有由金屬層構成的遮光層。
本發(fā)明的上述的CMOS圖像傳感器電路結構的制作方法，包括步驟
首先，在硅襯底材料中，用離子植入的方法制作PN結電容器；
然后，在所述硅襯底材料的上方制作由絕緣介質層和金屬層構成的遮光層。
由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明所述的CMOS圖像傳感器電路結構及
其制作方法，由于浮動節(jié)點的PN結電容器的上方設有由金屬層構成的遮光層，可反射或
吸收散射光和反射光，使其不能進入浮動節(jié)點，從而降低圖像傳感器的光學串擾和噪
聲°
圖1為現(xiàn)有技術中CM0S圖像傳感器電路結構示意圖； 圖2為本發(fā)明的CM0S圖像傳感器電路結構示意圖3 圖6為本發(fā)明CM0S圖像傳感器電路結構的制作方法的實施步驟示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的CMOS圖像傳感器電路結構，其較佳的具體實施方式
如圖2所示，包括浮動節(jié) 點300，所述浮動節(jié)點包括PN結電容器102/104，所述PN結電容器102/104的上方設有由金 屬層204b、 204c構成的遮光層。
還包括MIP電容200，所述MIP電容200自下而上依次包括下電極多晶硅層106a、絕緣 介質層203a和上電極金屬層204a，所述絕緣介質層203a和上電極金屬層204a與所述遮光 層處于該電路結構的同一層次上。
還包括轉移晶體管110及其多晶硅柵極106b，所述多晶硅柵極106b與所述下電極多晶 硅層106a處于該電路結構的同一層次上。
所述PN結電容器102/104由P阱102和N型重摻雜區(qū)104構成。本發(fā)明的上述的CMOS圖像傳感器電路結構的制作方法，其較佳的具體實施方式
是， 包括步驟
首先，在硅襯底材料中，用離子植入的方法制作PN結電容器； 然后，在所述硅襯底材料的上方制作由金屬層構成的遮光層。
所述制作由金屬層構成的遮光層與制作MIP電容器的絕緣介質層和上電極金屬層同時 進行。
在制作好PN結電容器的硅襯底材料上，首先通過沉積、刻蝕的方法制作MIP電容器的 下電極多晶硅層，同時制作轉移晶體管的多晶硅柵極，并在所述下電極多晶硅層和多晶 硅柵極的側面形成側壁電介質；
然后，依次沉積絕緣介質層和金屬層，并通過刻蝕的方法制作遮光層及MIP電容的絕 緣介質層和上電極金屬層。
所述MIP電容器的下電極多晶硅層和轉移晶體管的多晶硅柵極的材料為摻P型雜質多 晶硅或者摻N型雜質多晶硅。
所述絕緣介質層用等離子增強化學氣相淀積法形成，材料包括以下至少一種材料 Si02、 Si美、Si0xNy;
或者，用原子層化學氣相淀積法形成，材料包括以下至少一種材料Hf02、 Zr02、 A1203、 Ta205 。
或者，用熱氧化所述下電極多晶硅形成Si02。
所述金屬層用物理氣相淀積法或者化學氣相淀積法形成，材料包括以下至少一種材 料Ti、 TiN、 Ta、 TaN或者Ti/TiN、 Ta/TaN雙層金屬。
具體實施例
如圖3所示，首先選擇硅襯底材料IOI， 一般是重摻雜P型硅上外延輕摻雜P型硅，用 常規(guī)集成電路工藝形成淺溝槽隔離或局域隔離氧化層隔離103區(qū)域，用離子植入方法形成 P阱102、 N型重摻雜區(qū)104、以及感光二極管105 (詳細省略)。生長柵氧化層介質(省 略)后淀積多晶硅并蝕刻形成106a和106b，其材料可以是摻P型雜質多晶硅或者摻N型雜 質多晶硅。形成側壁電介質以及硅化物阻擋介質(統(tǒng)稱113)。
其次沉積MIP電容器的介質層203，可以用等離子增強化學氣相淀積法形成，材料可 以是Si02、 Si美、SiOxNy或者是它們三者的復合層或者是三者中二者的復合層。也可以用 原子層化學氣相淀積法形成，材料是Hf02、 Zr02、 A1203、 Ta20s等髙介電常數(shù)介質?；蛘哂?熱氧化多晶硅形成。然后沉積金屬層204，可以用物理氣相淀積法或者化學氣相淀積法形 成，材料可以是Ti、 TiN、 Ta、 TaN或者Ti/TiN以及Ta/TaN雙層金屬。
如圖4所示，接下來用集成電路常用的光刻掩膜技術蝕刻出圖中形狀。
如圖5所示，再沉積電介質113，材料可以是Si02、摻FSi02、多空Si02、或者其它絕緣材料。用化學機械拋光法將介質113表面平整化。在107a, 107b， 107c的區(qū)域蝕刻出孔， 依次沉積Ti/TiN薄層和W材料，并用化學機械拋光法形成圖5結構。
如圖6所示，淀積金屬層并蝕刻成的圖中的結構。這樣，MIP電容器200的二個電極分 別用金屬塞107a和107b以及第一層互連金屬層108a和108b引出。金屬塞107c和金屬108c 則引出浮動節(jié)點300的電容器的N型電極，并連接到放大管(省略)。
最后淀積介質113，用集成電路常規(guī)方法形成第二層金屬及以上的互連層和隔離等 (省略)。
再參見圖2，從最終結構可以明顯看出，散射光110和lll被金屬層204b和204c擋住， 一部分被吸收，另一部分被反射后逐漸被介質吸收。不會進入浮動節(jié)點300的電容器 102/104，從而可以有效抑制了圖像傳感器的光學串擾和噪聲，提高圖像質量。
本發(fā)明中，CMOS圖像傳感器電路結構中的MIP電容器結構"金屬一絕緣體一多晶硅" (Metal-Insulator-Poly，簡稱MIP)電容器，該電容器200自下而上包括下電極多晶硅 106a、絕緣介質層203a和上電極金屬層204a。形成該電容器同時，在104區(qū)域上面也形成 由金屬層204b和204c構成的遮光層，構成新的浮動節(jié)點300。新的浮動節(jié)點300的由于加 入MIP電容器上電極金屬層204b和204c，可反射或吸收散射光111和110的反射光，使其不 能進入浮動節(jié)點300，從而降低圖像傳感器的光學串擾和噪聲。同時，MIP電容器與遮光 層處于CMOS圖像傳感器電路結構的同一層次上，可以通過一次沉積完成，簡化了工藝。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替 換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種CMOS圖像傳感器電路結構，包括浮動節(jié)點，所述浮動節(jié)點包括PN結電容器，其特征在于，所述PN結電容器的上方設有由金屬層構成的遮光層。
2、 根據(jù)權利要求1所述的CM0S圖像傳感器電路結構，其特征在于，包括MIP電容，所 述MIP電容自下而上依次包括下電極多晶硅層、絕緣介質層和上電極金屬層，所述絕緣介 質層和上電極金屬層與所述遮光層處于該電路結構的同一層次上。
3、 根據(jù)權利要求3所述的CM0S圖像傳感器電路結構，其特征在于，包括轉移晶體管 及其多晶硅柵極，所述多晶硅柵極與所述下電極多晶硅層處于該電路結構的同一層次 上。
4、 根據(jù)權利要求1所述的CM0S圖像傳感器電路結構，其特征在于，所述PN結電容器 由P阱和N型重摻雜區(qū)構成。
5、 一種權利要求1至4任一項所述的CM0S圖像傳感器電路結構的制作方法，其特征在 于，包括步驟首先，在硅襯底材料中，用離子植入的方法制作PN結電容器； 然后，在所述硅襯底材料的上方制作由金屬層構成的遮光層。
6、 根據(jù)權利要求5所述的CM0S圖像傳感器電路結構的制作方法，其特征在于，所述 制作由金屬層構成的遮光層與制作MIP電容器上電極金屬層同時進行。
7、 根據(jù)權利要求6所述的CM0S圖像傳感器電路結構的制作方法，其特征在于，在制 作好PN結電容器的硅襯底材料上，首先通過沉積、刻蝕的方法制作MIP電容器的下電極多 晶硅層，同時制作轉移晶體管的多晶硅柵極，并在所述下電極多晶硅層和多晶硅柵極的 側面形成側壁電介質；然后，依次沉積絕緣介質層和金屬層，并通過刻蝕的方法制作遮光層及MIP電容的絕 緣介質層和上電極金屬層。
8、 根據(jù)權利要求7所述的CM0S圖像傳感器電路結構的制作方法，其特征在于，所述 MIP電容器的下電極多晶硅層和轉移晶體管的多晶硅柵極的材料為摻P型雜質多晶硅或者 摻N型雜質多晶硅。
9、 根據(jù)權利要求7所述的CM0S圖像傳感器電路結構的制作方法，其特征在于，所述 絕緣介質層用等離子增強化學氣相淀積法形成，材料包括以下至少一種材料Si02、 Si美、 SiOxNy;或者，用原子層化學氣相淀積法形成，材料包括以下至少一種材料Hf02、 Zr02、 A1203、 Ta205 ;或者，用熱氧化所述下電極多晶硅形成Si02。
10、根據(jù)權利要求7所述的CM0S圖像傳感器電路結構的制作方法，其特征在于，所述 金屬層用物理氣相淀積法或者化學氣相淀積法形成，材料包括以下至少一種材料Ti、 TiN、 Ta、 TaN或者Ti/TiN、 Ta/TaN雙層金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CMOS圖像傳感器電路結構及其制作方法，包括浮動節(jié)點、MIP電容器，浮動節(jié)點包括PN結電容器，PN結電容器的上方設有由金屬層構成的遮光層；MIP電容器自下而上包括下電極多晶硅、絕緣介質層和上電極金屬層，形成該電容器同時，在浮動節(jié)點的PN結電容器的上面也形成由金屬層構成的遮光層，可反射或吸收散射光和反射光，使其不能進入浮動節(jié)點，從而降低圖像傳感器的光學串擾和噪聲。由于MIP電容器與遮光層處于CMOS圖像傳感器電路結構的同一層次上，可以通過一次沉積完成，簡化了工藝。
文檔編號H01L21/8238GK101546776SQ20091008352
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權日2009年5月8日
發(fā)明者曠章曲, 杰 陳, 高文玉 申請人:北京思比科微電子技術有限公司