专利名称：半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件的制造方法。
背景技术：
通常，图像传感器是一种用于将光学图像转换成电信号的半导体器件。
典型地，将图像传感器分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器或CMOS图像 传感器，其中CCD图像传感器中的每个金属氧化物半导体(MOS)电容器 以彼此接近的方式放置，从而使电荷载流子存储在电容器中或从电容器释 放；其中CMOS图像传感器使用切换模式以连续地检测输出，所述检测输出 是通过使用CMOS技术提供对应于像素数量的MOS晶体管得以执行，所述 CMOS技术使用了诸如控制电路和信号处理电路等的外围器件。
CCD图像传感器需要高功率消耗，以获得可允许的电荷迁移效率。此外， 由于CCD图像传感器需要附加的支持电路，用于调整图像信号或产生标准 视频输出，因此CCD图像传感器可能不能被高度集成。为了解决上述问题， 最近提出将CMOS图像传感器作为CCD图像传感器的替代品。
与CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器具有相对简单的结构。此 外，CMOS图像传感器使用高度发展的CMOS制造工艺，使得CMOS图像 传感器可被高度集成，并且可以降低功率消耗。通常，CMOS图像传感器的 像素可以包括光电二极管以及一个或多个场效应管(FETs)(在下文中称作 晶体管)，其中光电二极管是一种光电探测器，场效应管用于发射和输出存 储在光电二极管中的电荷。
在用于驱动现有的CMOS图像传感器的晶体管中，当直接将高浓度的杂 质注入半导体衬底中以形成用于晶体管的源极区和漏极区时，可能会在半导 体衬底中发生表面缺陷。
上述表面缺陷可能会造成电子-空穴对(EHPs)的产生。因此，尽管光 线不从外部射入，仍然可能会产生暗电流，并且可能会使图像传感器异常运 行，从而造成图像传感器的缺陷。
发明内容
本发明的实施例为了解决现有技术的问题而提供了一种半导体器件的 制造方法。
本发明的一个实施例提供了一种半导体器件的制造方法，在该方法中， 当形成半导体器件的栅极间隔件时，通过在实施干法和湿法蚀刻工艺之后形 成存留氧化物层，可以抑制等离子体的损坏和漏电的发生。
根据实施例的半导体器件的制造方法可以包括以下步骤在半导体衬底 上形成栅电极；在其上形成有该栅电极的该半导体衬底上依次形成第一氧化 物层、氮化物层和第二氧化物层；干法蚀刻该第二氧化物层；湿法蚀刻该氮 化物层；以及通过将离子注入其上存留有该第一氧化物层的该半导体衬底 中，以在该栅电极的两侧形成源极区和漏极区。
在另一实施例中，半导体器件的制造方法可以包括以下步骤在半导体 衬底上形成栅电极；在其上形成有该栅电极的该半导体衬底上依次形成绝缘 层；蚀刻该绝缘层，使得部分该绝缘层存留在该栅电极两侧的该半导体衬底 上和存留在该栅电极的侧壁上；经由存留在该半导体衬底上的部分该绝缘层 而将离子注入该半导体衬底中，以在该栅电极的两侧形成源极区和漏极区； 以及移除存留的绝缘层。
根据实施例，当在半导体器件中形成栅极间隔件时，使所形成的氧化物 层存留在源极区和漏极区上，以抑制在离子注入工艺期间发生等离子体损坏 和漏电，从而提高CMOS图像传感器的器件特性。
此外，根据实施例，可以抑制图像传感器的驱动晶体管发生漏电，从而 提高图像传感器的特性。
图1至图6示出了根据实施例的半导体器件的制造方法的步骤的剖视图。
具体实施例方式
下文将结合随附附图详细描述根据实施例的半导体器件的制造方法。将附图所示的元件大小(尺寸)放大以便清楚地描述本发明，并且元件的实际 尺寸可以不同于附图所示的元件尺寸。此外，本发明可以不包括附图示出的 所有元件，并且不以此为限。除了本发明必要的元件以外，可以不加限制地 省略或增加其他元件。
在描述实施例时，当某层(或膜)提到在其他层或衬底"上/上方/其上/ 上面"时，可以理解为该层(或膜)可以直接位于其他层或衬底上，或者也 可以存在中间的层。此外，当某层提到在其他层"下/下方/其下/下面"时， 可以理解为该层可以直接位于其他层下，或者也可以存在一层或多层的中间 层。此外，当某层提到在两层"之间"时，可以理解为该层可以直接位于所 述的两层之间，或者也可以存在一层或多层的中间层。因此，上述各层的具 体含义必须基于实施例的保护范围而确定。
为了使本发明的主要目的明确，在本发明以下描述中省略了对并入本发 明的公知特性和配置的详细描述。
图1至图6示出了根据实施例的半导体器件的制造方法的剖视图。
根据实施例的半导体器件包括用于CMOS图像传感器的晶体管。
参见图l，可以在半导体衬底100上形成栅极氧化物层。在实施例中， 栅极氧化物层的厚度可以约为卯A至约100 A。
可以通过使用熔炉热处理(FTP)，在氧气气氛中并且在温度约为700°C 至约900°C的条件下，在半导体衬底100上沉积栅极氧化物层。
然后，可以在栅极氧化物层上形成多晶硅层。
例如，通过低压-化学气相沉积(LP-CVD)可以形成多晶硅层。在实施 例中，多晶硅层的厚度可约为1000A至约5500A。
下一步，可以图案化多晶硅层和栅极氧化物层，以在半导体衬底100上 形成栅极氧化物层图案110并且在栅极氧化物层图案110上形成栅电极120。
然后，可以将低浓度的杂质注入位于栅电极120侧边的半导体衬底100 中，以形成低浓度离子注入区141。
然后，可以在包括栅电极120的半导体衬底100上形成用于形成间隔件 的绝缘层130。绝缘层可以具有氧化物-氮化物-氧化物(ONO)结构。
例如，绝缘层130可以包括依次在半导体衬底100上形成的第一氧化物 层131、氮化物层132以及第二氧化物层133。在实施例中，可以通过CVD工艺，在温度约为600°C至约800°C的条 件下，形成第一氧化物层131和第二氧化物层133。在实施例中，第一氧化 物层131的厚度可以约为100 A至约300 A，并且第二氧化物层133的厚度 可以约为500 A至约1500 A。
第一氧化物层131和第二氧化物层133中的至少之一可以包括TEOS层。 例如，可以通过CVD工艺，在温度约为650。C至约700。C的条件下，形成 TEOS层。
可以通过CVD工艺，在温度约为650。C至约750。C的条件下，形成氮 化物层132。在实施例中，形成的氮化物层的厚度可以为约100A至约300A。
参见图2，可以通过干法蚀刻(各向异性蚀刻方法)对第一氧化物层131、 氮化物层132以及第二氧化物层133进行回蚀刻工艺，使得第一氧化物层131 和氮化物层132存留在位于栅电极120侧边的半导体衬底100上，并且部分 第二氧化物层133存留在栅电极120的侧壁上，而部分覆盖第一氧化物层131 和氮化物层132。
此时，可以实施过蚀刻以减小氮化物层132的厚度。例如，可以实施约 2秒至5秒的过蚀刻，而将氮化物层132作为终点，从而根据蚀刻选择性使 氮化物层132具有约为150 A至约200 A的厚度。然后，如图3所示，可以对半导体衬底IOO上的氮化物层132实施具有 高蚀刻选择性的湿法蚀刻工艺。
在湿法蚀刻工艺中，以20: 1 40: 1的比率，氮化物层具有比氧化物层 更高的蚀刻选择性。
由于实施了湿法蚀刻工艺，因此移除了氮化物层132并且使第一氧化物 层131存留在半导体衬底100上。
在湿法蚀刻工艺期间，可以使用H3P04移除氮化物层132。
此时，由于第二氧化物层133覆盖了形成在栅电极120侧壁上的间隔件 的氮化物层132，可以根据蚀刻选择性使氮化物层132存留在侧壁处。，
由于H3P04可以以0.8 A/秒至0.9 A/秒的蚀刻速率对氮化物层132进行 蚀刻，因此通过实施约250秒至约300秒的湿法蚀刻工艺，可以完全移除具 有约150 A至约200 A厚度的氮化物层132。
然后，可以通过使用NC-2清洗溶液(TMH : H202 : H20 = 1 : 2 5 : 20 40)实施约5秒至约150秒的清洗工艺，以便在使用H3P04实施湿法蚀刻工 艺之后移除所产生的粒子。
此时，在对氮化物层132进行蚀刻工艺期间，可以过蚀刻存留在半导体 衬底100上的第一氧化物层131，以使其具有约50 A至约150 A的厚度。 此外，在栅电极120侧边的第一氧化物层131的厚度可以不同于在栅电极120 侧壁上的第一氧化物层131的厚度。
因此，可以在位于半导体衬底IOO上的栅电极120的侧壁上形成包括第 一氧化物层131、氮化物层132以及第二氧化物层133的间隔件130a。
间隔件130a的第一氧化物层131与位于半导体衬底100上的第一氧化 物层131连接以形成单层。
然后，参见图4，可以将高浓度杂质注入半导体衬底100中，从而将杂 质离子注入栅电极120侧边的衬底中。
在进行离子注入工艺期间，将第一氧化物层131作为半导体衬底100上 的阻挡层，从而可以使等离子体的损坏最小。因此，当对源极区和漏极区142 施加电压时，可以抑制由表面缺陷引起的漏电的发生，从而可以提高器件特 性。
上述杂质可以包括诸如硼(B)等的N-型离子，或诸如磷(P)等的P-型离子。
由注入位于栅电极120侧边的半导体衬底100中的杂质形成源极区和漏 极区142。
然后，参见图5，可以通过使用DHF溶液的湿法蚀刻移除存留在源极区 和漏极区142上的第一氧化物层131。
然后，参见图6，可以使栅电极120的上表面以及源极区和漏极区142 的表面发生硅化，以形成硅化物图案150。
在形成硅化物图案150之后，可以再一次实施用于形成源极区和漏极区 142的高浓度离子注入工艺。
可以使用130 nm及以下的半导体制造技术，将由上文所述的工序形成 的半导体器件应用于高度集成的半导体电路。
可以将由上文所述方法制造的晶体管作为图像传感器的驱动单元。
根据实施例，当在半导体器件中形成栅极间隔件时，可以在硅化层上形成存留的氧化物层，以抑制等离子体的损坏和漏电的发生，从而可以提高
CMOS图像传感器的器件特性。
根据实施例，可以抑制图像传感器的驱动晶体管发生漏电，从而可以提 高图像传感器的特性。
说明书中所涉及的"一实施例"、"实施例"、"示例性实施例"等， 其含义是结合实施例描述的特定特征、结构、或特性均包括在本发明的至少 一个实施例中。说明书中出现于各处的这些短语并不一定都涉及同一个实施 例。此外，当结合任何实施例描述特定特征、结构或特性时，都认为其落在 本领域技术人员结合其它实施例就可以实现这些特征、结构或特性的范围 内。
尽管对实施例的描述中结合了其中多个示例性实施例，但可以理解的是 本领域技术人员完全可以推导出许多其它变化和实施例，并落入本公开内容 的原理的精神和范围之内。尤其是，可以在该公开、附图和所附权利要求的 范围内对组件和/或附件组合设置中的设置进行多种变化和改进。除组件和/ 或设置的变化和改进之外，其他可选择的应用对于本领域技术人员而言也是 显而易见的。
权利要求
1. 一种半导体器件的制造方法，该方法包括以下步骤在半导体衬底上形成栅电极；在其上形成有该栅电极的该半导体衬底上依次形成第一氧化物层、氮化物层和第二氧化物层；干法蚀刻该第二氧化物层；湿法蚀刻该氮化物层；以及在湿法蚀刻该氮化物层之后，经由存留在该半导体衬底上的该第一氧化物层而将离子注入该半导体衬底中，以在该栅电极的侧边形成源极区和漏极区。
2. 如权利要求l所述的方法，其中在干法蚀刻该第二氧化物层期间，该 第二氧化物层存留在该栅电极的侧壁上。
3. 如权利要求1所述的方法，其中在湿法蚀刻该氮化物层期间，在干法 蚀刻该第二氧化物层的存留物之后，位于该第二氧化物层下的该氮化物层被 存留。
4. 如权利要求1所述的方法，其中湿法蚀刻该氮化物层的步骤包括使用 H3P04。
5. 如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤在湿法蚀刻该氮化物层之后，通过使用NC-2溶液对该半导体衬底实施清洗工艺，其中该NC-2溶 液为TMH : H202 : H20 = 1 : 2 5 : 20 40。
6. 如权利要求1所述的方法，其中干法蚀刻该第二氧化物层的步骤包括 过蚀刻该氮化物层。
7. 如权利要求6所述的方法，其中对该氮化物层进行过蚀刻以使其具有 约150 A至约200A的厚度。
8. 如权利要求1所述的方法，其中湿法蚀刻该氮化物层的步骤包括过蚀 刻该第一氧化物层。
9. 如权利要求8所述的方法，其中对该第一氧化物层进行过蚀刻以使其 具有约50A至约150A的厚度。
10. 如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤在形成该源极区和该 漏极区之后移除存留在该半导体衬底上的该第一氧化物层；以及在该源极区和该漏极区的上表面以及该栅电极的上表面上形成硅化物图案。
11. 如权利要求1所述的方法，其中在湿法蚀刻该氮化物层期间，以20 40: 1的比率，该氮化物层具有比该氧化物层更高的蚀刻选择性。
12. —种半导体器件的制造方法，该方法包括以下步骤在半导体衬底上形成栅电极；在其上形成有该栅电极的该半导体衬底上形成绝缘层；蚀刻该绝缘层，使得部分该绝缘层存留在位于该栅电极侧边的该半导体衬底上和存留在该栅电极的侧壁上这两处；经由存留在位于该栅电极侧边的该半导体衬底上的部分该绝缘层而将离子注入该半导体衬底中，以在该栅电极的两侧形成源极区和漏极区；以及移除存留在位于该栅电极侧边的该半导体衬底上的部分该绝缘层。
13. 如权利要求12所述的方法，其中形成该绝缘层的步骤包括在该半导体衬底上形成第一氧化物层，使得该第一氧化物层覆盖该栅电极；在该第一氧化物层上形成氮化物层；以及在该氮化物层上形成第二氧化物层。
14. 如权利要求12所述的方法，其中存留在位于该栅电极侧边的该半导体衬底上的部分该绝缘层包括第一氧化物层。
15. 如权利要求12所述的方法，其中存留在该栅电极侧壁上的部分该绝缘层包括第一氧化物层、氮化物层以及第二氧化物层。
16. 如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤在移除存留在位于该栅电极侧边的该半导体衬底上的部分该绝缘层之后-硅化该栅电极的上表面和该源极区和该漏极区的表面。
17. 如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤在移除存留在位于该栅电极侧边的该半导体衬底上的部分该绝缘层之后对该源极区和该漏极区实施高浓度离子注入工艺。
18. 如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤在该半导体衬底上形成该栅电极之后将低浓度杂质注入位于该栅电极侧边的该半导体衬底中。
全文摘要
本发明公开了一种半导体器件的制造方法。其中一种方法包括以下步骤在半导体衬底上形成栅电极；在包括栅电极的半导体衬底上依次形成第一氧化物层、氮化物层和第二氧化物层；干法蚀刻第二氧化物层；湿法蚀刻氮化物层；以及通过将离子注入其上形成有第一氧化物层的半导体衬底中以形成源极区和漏极区。根据该方法，在于半导体衬底中形成栅极间隔件的工艺中，在源极区和漏极区上存留栅极间隔件的氧化物层，然后实施离子注入工艺，从而可以抑制在源极区和漏极区中发生等离子体损坏和漏电。这样，可以提高CMOS图像传感器的器件特性。
文档编号H01L21/336GK101471262SQ20081018172
公开日2009年7月1日 申请日期2008年12月4日 优先权日2007年12月24日
发明者郑冲耕 申请人:东部高科股份有限公司