半导体装置、制造半导体装置的方法及固态成像设备的制造方法
【专利说明】半导体装置、制造半导体装置的方法及固态成像设备
[0001]本申请是申请日为2011年I月21日且发明名称为“半导体装置、制造半导体装置的方法及固态成像设备”的中国专利申请201110023602.5的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及半导体装置、制造半导体装置的方法以及固态成像设备。更具体地，本发明涉及包括形成有硅化物层的晶体管的半导体装置、制造该半导体装置的方法以及固态成像设备。
【背景技术】
[0003]将作为图像信号的图像光转换成电信号的典型固态成像装置包括CCD图像传感器和MOS图像传感器。
[0004]在MOS图像传感器中，在公用基板上提供成像区域和周边电路区域，成像区域包括光接收单元(光敏二极管)，其通过光辐射而产生电荷，周边电路区域读取成像区域中产生的电荷作为电信号(在大多数情况下为电压信号)。这里，像素晶体管(M0S晶体管)形成在成像区域中，并且周边晶体管(M0S晶体管)形成在周边电路区域中。
[0005]近年来随着固态成像装置驱动速度的进一步提高，希望周边晶体管也以高速度驱动。为了改善周边晶体管的操作速度以满足这样的要求，诸如国际公开N0.03/096421的专利文件公开了在周边晶体管的栅极电极、源极区域和漏极区域的每个表面上形成硅化物层的技术，该硅化物层为诸如Ti或Co和Si的难熔金属的化合物。
[0006]硅化物层通过在源极区域或漏极区域的表面上形成难熔金属层且使硅与难熔金属反应而形成。然而，硅与难熔金属的不完全反应以及以一定概率发生的未反应难熔金属的扩散可能导致诸如白斑的金属污染。
[0007]因此，优选硅化物层不形成在成像区域中的构造。就是说，优选这样的构造，其中硅化物层形成在周边电路区域中提供的晶体管中，而硅化物层不形成在成像区域中提供的晶体管中。
[0008]作为仅在周边电路区域中的晶体管中形成硅化物层方法的一个示例，可能想到除了侧壁外仅在成像区域中形成阻挡层以防止难熔金属接触硅基板。
[0009]具体地讲，如图17A所示，栅极电极101形成在硅基板100上，其间具有栅极绝缘层(未示出)，氧化物层102形成在栅极电极101之上，并且氮化物层103进一步形成在氧化物层102之上。应当注意的是，通过对氧化物层102和氮化物层103进行回蚀刻工艺形成侧壁。通过为以这样的方式构造的晶体管仅在成像区域104中形成用作阻挡层的氮化物层105，硅化物层可以仅形成在周边电路区域106中的晶体管中。
[0010]作为仅在周边电路区域中的晶体管中形成硅化物层方法的另一个示例，可想到在成像区域中形成防止难熔金属接触硅基板的阻挡层作为形成侧壁层的一部分。
[0011]具体地讲，如图17B所示，栅极电极101形成在硅基板100上，其间具有栅极绝缘层(未示出)，并且用作阻挡层的氮化物层105形成在栅极电极101之上。此外，氮化物层103形成在氮化物层105之上。应当注意的是，通过对氮化物层105和氮化物层103进行回蚀刻工艺形成侧壁，并且氮化物层105和氮化物层103从周边电路区域106中的晶体管的源极区域和漏极区域去除。
[0012]因为仅暴露硅基板100的周边电路区域106中晶体管的源极区域和漏极区域的表面，所以硅化物层可以仅形成在周边电路区域106中的晶体管中。
【发明内容】
[0013]然而，上述除了侧壁外仅在成像区域中形成阻挡层的方法导致步骤数的增加。再者，形成阻挡层的布局受到限制。
[0014]另一方面，在成像区域中形成阻挡层作为形成侧壁的层的一部分的上述方法中，通过阻挡层执行离子注入，以便在成像区域中形成晶体管的源极区域或漏极区域。通过阻挡层执行离子注入极难控制，并且可能导致特性劣化。
[0015]再者，当氮化物层用作阻挡层时，发生碰撞效应(knock-on effect)，其中氮化物层中的氮原子在通过阻挡层的离子注入时通过离子轰击射入硅基板，造成诸如白斑的缺陷，从而特性劣化。
[0016]所希望的是，提供能够提供具有稳定质量的产品而不增加步骤数的半导体装置、制造半导体装置的方法以及固态成像设备。
[0017]根据本发明实施例的半导体装置包括:栅极电极，形成在基板上，该栅极电极和该基板之间具有栅极绝缘层；绝缘层，具有能够进行硅化物阻挡的特性和厚度，形成在基板的第一区域中以覆盖栅极电极；侧壁，在栅极电极的侧面形成为至少部分地包括该绝缘层；第一杂质区域，在形成绝缘层前，在基板的第一区域中形成的栅极电极的周边区域中通过注入第一杂质而形成；第二杂质区域，在形成侧壁后，在基板的第二区域中形成的栅极电极的侧壁的周边区域中通过注入第二杂质而形成；以及硅化物层，形成在基板的第二杂质区域的表面上。
[0018]因为第一杂质区域在用作阻挡层的绝缘层形成前通过在基板的第一区域中形成的栅极电极的周边区域中注入第一杂质而形成，并且不通过阻挡层执行离子注入，所以可以防止半导体装置的特性劣化。
[0019]再者，由于侧壁形成为至少部分地包括用作阻挡层的诸如氮化物层的绝缘层，可以减少制造步骤的数量。就是说，因为在制造半导体装置时，阻挡层可以形成为侧壁的一部分，而不是除侧壁外还形成阻挡层，所以，可以减少制造步骤的数量。
[0020]应当注意的是，还在第二区域中提供的栅极电极的表面上形成硅化物层，可以进一步改善晶体管的运行速度。
[0021]根据本发明另一个实施例的制造半导体装置的方法包括如下步骤:在基板上形成栅极电极，该基板包括不形成硅化物层的第一区域和形成硅化物层的第二区域，在该基板和该栅极电极之间具有栅极绝缘层；在第一区域中形成的栅极电极的周边区域中通过注入第一杂质形成第一杂质区域；在形成有第一杂质区域的基板中，形成具有能够进行硅化物阻挡的特性和厚度的绝缘层以覆盖栅极电极；在栅极电极的侧面形成至少部分地包括该绝缘层的侧壁；在绝缘层对应于该第二区域中形成的栅极电极的侧壁的周边区域的区域中形成开口部分，以暴露基板的表面；在包括形成有开口部分的绝缘层的基板的第二区域中通过注入第二杂质形成第二杂质区域；以及在形成有开口部分的绝缘层之上形成能够硅化反应的金属层并进行硅化反应而形成硅化物层。
[0022]通过在用作阻挡层的诸如氮化物层的绝缘层形成在基板中前注入第一杂质形成第一杂质区域，可以不通过阻挡层执行离子注入，从而防止半导体装置的特性劣化。
[0023]再者，由于侧壁在栅极电极的侧面形成为至少部分地包括用作阻挡层的诸如氮化物层的绝缘层，可以减少制造步骤的数量。就是说，通过形成阻挡层作为侧壁的一部分而不是除侧壁之外另外形成阻挡层，可以减少制造步骤的数量。
[0024]应当注意的是，通过在第一区域中形成的栅极电极的周边区域中注入第一杂质形成第一杂质区域，晶体管的源极区域和漏极区域可以形成在基板的第一区域中。同样，通过在包括形成有开口部分的绝缘层的基板的第二区域中注入第二杂质形成第二杂质区域，晶体管的源极区域和漏极区域可以形成在基板的第二区域中。
[0025]再者，在形成绝缘层的开口部分时，通过对绝缘层对应于第二区域中形成的栅极电极的区域进行开口以暴露栅极电极的表面，硅化物层还可以形成在栅极电极的表面上，以进一步改善晶体管的运行速度。
[0026]根据本发明再一实施例的固态成像设备包括:栅极电极，形成在基板上，该栅极电极和该基板之间具有栅极绝缘层；绝缘层，具有能够进行硅化物阻挡的特性和厚度，形成在基板的成像区域中以覆盖栅极电极；侧壁，在栅极电极的侧面形成为至少部分地包括该绝缘层；第一杂质区域，在形成绝缘层前，在基板的成像区域中形成的栅极电极的周边区域中通过注入第一杂质而形成；第二杂质区域，在形成侧壁后，在基板的周边电路区域中形成的栅极电极的侧壁的周边区域中通过注入第二杂质而形成；硅化物层，形成在基板的第二杂质区域的表面上；以及光学系统，将入射光引导到成像区域。
[0027]因为第一杂质区域在形成用作阻挡层的绝缘层前通过在基板的成像区域中形成的栅极电极的周边区域中注入第一杂质而形成，而不是通过阻挡层执行离子注入，所以可以防止固态成像设备的特性劣化。
[0028]再者，由于侧壁形成为至少部分地包括用作阻挡层的诸如氮化物层的绝缘层，可以减少制造步骤的数量。就是说，因为在制造固态成像设备时，阻挡层可以形成为侧壁的一部分，而不是除了侧壁外另外形成阻挡层，所以可以减少制造步骤的数量。
[0029]应当注意的是，还在周边电路区域中提供的栅极电极的表面上形成硅化物层，可以进一步改善晶体管的运行速度。
[0030]对于根据本发明实施例的半导体装置、制造半导体装置的方法和固态成像设备，可以提供高质量的产品而不增加步骤数量，同时进一步防止特性劣化。
【附图说明】
[0031]图1是图解作为根据本发明实施例的半导体装置示例的MOS图像传感器的示意图。
[0032]图2A是图解像素的电路构造的示意图。
[0033]图2B是图解像素的另一个电路构造的示意图。
[0034]图3是图解沿着图1中的A-A线剖取的CMOS逻辑电路单元的示意性截面图。