优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法与流程

文档序号:11136672阅读:1160来源:国知局
优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法与制造工艺

本发明涉及半导体制造领域,更具体地说,本发明涉及一种优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法。



背景技术:

CIS(CMOS Image Sensor,CMOS图像传感器)产品光电二极管上方的非SiO2层(包括NDC和SIN)通常会被去除来降低入射光因为不同材料之间的折射而产生的耗损,但另外一方面,失去SiCN(NDC,Nitrogen Doped silicon Carbide)或SIN的保护,H离子容易溢出使得SiO2/Si界面态不能得到修复,并最终产生暗电流。

如何保留致密层使得H离子不会溢出以改善暗电流、同时不能影响光通量,成为一个问题。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷,提供一种优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法,能够使得H离子不会溢出以改善暗电流、同时不能影响光通量。

为了实现上述技术目的,根据本发明,提供了一种优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法,包括:形成CIS光电二极管区域,其中后段介电SiO2层中全部去除SICN材料,并且在CIS光电二极管区域的顶部选择性保留顶层SI3N4材料。

优选地,在所述优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法中,CIS光电二极管区域的后段介电SiO2层中全部去除后段介电SICN层。

优选地,在所述优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法中,在CIS光电二极管区域的顶部选择性保留顶层SI3N4材料。

优选地,在所述优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法中,CIS光电二极管区域的后段介电层中保留一层SIN材料。

为了实现上述技术目的,根据本发明,还提供了一种CIS器件,其特征在于包括:CIS光电二极管区域,其中在CIS光电二极管区域的后段介电SiO2层中全部去除SICN材料,并且在CIS光电二极管区域的顶部选择性保留顶层SI3N4材料。

优选地,在所述CIS器件中,CIS光电二极管区域的后段介电SiO2层中全部去除后段介电SICN层。

优选地,在所述CIS器件中,CIS光电二极管区域的顶部选择性保留顶部SIN材料。

优选地,在所述CIS器件中,CIS光电二极管区域的后段介电层中保留一层SIN材料。

本发明利用SiO2/Si界面悬挂键产生CIS暗电流理论,通过选择优化后段介电层的覆盖方式来通过保护H+离子而修复悬挂键,使用致密的SIN作为钝化层的覆盖材料,并去除该层以外的所有CIS光电二极管上方非的SiO2材料,在不影响光通量的情况下改善产品的暗电流。

附图说明

结合附图,并通过参考下面的详细描述,将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征,其中:

图1示意性地示出了现有技术的CIS器件的光电二极管区域的结构示意图。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法得到的CIS器件。

需要说明的是,附图用于说明本发明,而非限制本发明。注意,表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且,附图中,相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂,下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

理论研究表明SiO2/Si界面态是导致CIS暗电流的主要来源,而H+离子可以通过与SiO2/Si界面中的悬挂键结合使其失去活性而降低暗电流。但H+离子容易在热处理过程中溢出,且后段的SiO2不够致密不足以防止H+离子的溢出。图1示意性地示出了现有技术的CIS器件的光电二极管区域的结构示意图。正常CIS产品后段材料包含为SiO2(介电SiO2层10、钝化层覆盖SiO2层30)、SICN(后段介电SICN层21、22、23、24)和SIN(钝化层覆盖SIN层20、顶部SIN材料40),基于增加入射光量提高灵敏度的要求,CIS光电二极管上方的SICN或SIN会被去除,而失去致密的SICN或SIN的保护,H+离子溢出使暗电流增加,使得暗电流与灵敏度之间成为一对矛盾。本发明通过实验结果找到了一条很好的解决方法,通过选择保留SIN使得在不影响灵敏度的情况下降低了暗电流。

本发明针对图1所示的这种结构进行改进,本发明使用致密的SIN作为钝化层的覆盖材料,并去除该层以外的所有CIS光电二极管上方非SiO2材料,在不影响光通量的情况下改善产品的暗电流。更具体地说,本发明利用SiO2/Si界面悬挂键产生CIS暗电流理论,通过选择优化后段介电层的覆盖方式来通过保护H+离子而修复悬挂键来改善暗电流的方法。

下面将具体描述本发明的优选实施例。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法得到的CIS器件。

如图2所示,在根据本发明优选实施例的优化后段光通道工艺来降低CIS暗电流的方法中,形成CIS光电二极管区域,其中后段介电SiO2层10中不保留(即,全部去除)SICN材料(例如,不保留后段介电SICN层),而且在CIS光电二极管区域的顶部选择性保留SI3N4材料(例如,选择性保留顶部SI3N4材料40)。

优选地,在CIS光电二极管区域的钝化层覆盖SiO2层30的密度大于预定密度,由此形成致密的钝化层覆盖SiO2层30。

由此,根据本发明优选实施例的CIS器件包括:CIS光电二极管区域,其中在CIS光电二极管区域的介电SiO2层10中不保留SICN材料(例如,不保留后段介电SICN层),而且在CIS光电二极管区域的顶部选择性保留SICN材料(例如,选择性保留顶部SIN材料40)。

优选地,在CIS光电二极管区域的钝化层覆盖SiO2层30的密度大于预定密度,由此形成致密的钝化层覆盖SiO2层30。

本发明去除光电二极管上方的所有SICN层以及顶部SIN,仅保留钝化层中的SIN的方式来防止光电二极管上方H离子游离出光电二极管表面的悬挂键,从而降低暗电流,且不影响灵敏度。

此外,需要说明的是,除非特别说明或者指出,否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等,而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

而且还应该理解的是,本发明并不限于此处描述的特定的方法、化合物、材料、制造技术、用法和应用,它们可以变化。还应该理解的是,此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例,而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是,此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数基准,除非上下文明确表示相反意思。因此,例如,对“一个元素”的引述意味着对一个或多个元素的引述,并且包括本领域技术人员已知的它的等价物。类似地,作为另一示例,对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述,并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。因此,词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义,而不是逻辑“异或”的定义,除非上下文明确表示相反意思。此处描述的结构将被理解为还引述该结构的功能等效物。可被解释为近似的语言应该被那样理解,除非上下文明确表示相反意思。

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