一种半导体器件及其制造方法和电子装置的制造方法_3

文档序号:9752685阅读:来源:国知局
体示例中,本发明的半导体器件为包括CMOS图像传感器(CIS)的半导体器件。本领域的技术人员均知晓,现有的包括CIS的半导体器件通常包括设置于不同区域的MOM电容和CIS电路,其中CIS电路包括晶体管(通常为MOS晶体管)和光电二极管(ro),例如钉扎二极管(Pinned d1de),而光电二极管通常包括位于半导体衬底内的P型区和N型区。在本发明实施例的半导体器件的一个实现方式中,位于MOM电容205下方的由P型离子注入区202和N阱201构成的PN结二极管2012与CIS电路的光电二极管(PD)在同一工艺中实现,具体地,N阱201与光电二极管的N型区在同一工艺中制造,P型离子注入区202与光电二极管的P型区在同一工艺中制造。也就是说,N阱201与光电二极管的N型区的材料相同,P型离子注入区202与光电二极管的P型区的材料相同。采用这一方案,可以避免因制造PN结二极管2012而额外增加工艺。在本发明实施例的半导体器件的另一个实现方式中,将位于MOM电容205下方的由P型离子注入区202和N阱201构成的PN结二极管2012作为CIS电路的光电二极管(PD)使用。采用这一方案,不需要改变MOM电容的结构,仅仅在MOM电容的下方设置一个大尺寸的光电二极管。显然,这一方案将MOM电容与CIS电路的光电二极管集成在同一区域,不仅可以同时发挥光电二极管的作用和防止来自半导体衬底的噪声的作用,而且可以减小半导体器件的面积,有利于半导体器件的小型化。
[0053]本发明实施例的半导体器件,还可以包括电阻等其他组件,在此并不进行限定。此夕卜,在本发明实施例中,也可以将MOM电容206替换为其他类型的电容,例如替换为由有源区、多晶娃和金属的叠层结构形成的电容(AA/Poly/metal stack capacitance)。当将MOM电容替换为其他结构的电容后,PN结二极管2012仍可以起到防止噪声进入电容结构的作用。
[0054]本发明实施例的半导体器件,由于包括设置于电容下方的由N阱与P型离子注入区构成的PN结二极管,因此可以防止来自半导体衬底的噪声进入电容,从而提高整个半导体器件的抗噪声能力。
[0055]实施例二
[0056]下面,参照图3A至3C以及图4来描述本发明实施例的半导体器件的制造方法。其中,图3A至图3C为本发明实施例的半导体器件的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图;图4为本发明实施例的半导体器件的制造方法的一种流程图。
[0057]本发明实施例的半导体器件的制造方法,用于制造实施例一所述的半导体器件。在一个实施例中,该半导体器件的制造方法包括如下步骤:
[0058]步骤Al:提供半导体衬底200,在半导体衬底200内形成由P型离子注入区202和N阱201构成的PN结二极管2012,其中,N阱201位于P型离子注入区202的下方并包围P型离子注入区202位于半导体衬底200内的部分,如图3A所示。
[0059]示例性地,形成N阱201的工艺条件为:注入的离子为砷(As),注入能量为300Kev,注入剂量为2.6E12,所采用的注入角度(指离子束与衬底法线的夹角)为7°。进一步地,在注入过程中半导体衬底(即,硅片)的旋转(Rotat1n)次数为4次。其中,旋转(Rotat1n)是在大角度注入时,为避免阴影效应,半导体衬底边注入边进行自转,例如一次转90度,转4次。
[0060]形成P型离子注入区202的工艺条件为:注入的离子为硼(B),例如可以采用BF2作为离子源,注入能量为30Kev,注入剂量为1E12,所采用的注入角度(指离子束与衬底法线的夹角)为0° (即采用垂直注入的方式)。
[0061]其中,通过采用上述的形成N阱201的工艺条件可以形成大的深N阱,通过采用上述的形成P型离子注入区202的工艺条件可以形成小的P型注入区。
[0062]在一个具体示例中,本发明的半导体器件为包括CMOS图像传感器(CIS)的半导体器件。本领域的技术人员均知晓,现有的包括CIS的半导体器件通常包括设置于不同区域的MOM电容和CIS电路,其中CIS电路包括晶体管(通常为MOS晶体管)和光电二极管(ro),例如钉扎二极管(Pinned d1de),而光电二极管通常包括位于半导体衬底内的P型区和N型区。在本发明实施例的半导体器件的制造方法的一个实现方式中,由P型离子注入区202和N阱201构成的PN结二极管2012与CIS电路的光电二极管(PD)在同一工艺中实现,具体地,N阱201与光电二极管的N型区在同一工艺中制造,P型离子注入区202与光电二极管的P型区在同一工艺中制造。采用这一方案,可以避免因制造PN结二极管2012而额外增加工艺。在本发明实施例的半导体器件的制造方法的另一个实现方式中,由P型离子注入区202和N阱201构成的PN结二极管2012作为CIS电路的光电二极管(PD)使用。采用这一方案,可以将MOM电容与CIS电路的光电二极管集成在同一区域,不仅可以同时发挥光电二极管的作用和防止来自半导体衬底的噪声的作用,而且可以减小半导体器件的面积,有利于半导体器件的小型化。
[0063]步骤A2:形成位于半导体衬底200上的层间介电层203以及位于层间介电层203内的接触孔204,如图3B所示。
[0064]其中,示例性地,PN结二极管2012的P型离子注入区202与接触孔(CT)204相连。
[0065]步骤A3:在层间介电层203上形成位于PN结二极管2012上方的MOM电容205,如图3C所示。
[0066]其中,MOM电容205的具体结构可以采用现有技术中的各种可行的MOM电容的结构,在此并不进行限制。示例性地,MOM电容205包括层叠的第一金属层Ml、第二金属层M2和第三金属层M3,其中,第一金属层Ml与第二金属层M2之间以及第二金属层M2与第三金属层M3之间为金属间介电层。在一个示例中,P型离子注入区202通过接触孔204与第一金属层Ml相连。
[0067]根据本发明实施例的方法所制造的半导体器件,由于具有上述的PN结二极管,因此可以对来自半导体衬底的噪声起到阻挡作用,从而防止噪声进入MOM电容205。
[0068]本发明实施例的半导体器件,还可以包括电阻等其他组件,在此并不进行限定。此夕卜,在本发明实施例中,也可以将MOM电容206替换为其他类型的电容,例如替换为由有源区、多晶娃和金属的叠层结构形成的电容(AA/Poly/metal stack capacitance)。当将MOM电容替换为其他结构的电容后,PN结二极管2012仍可以起到防止噪声进入电容结构的作用。
[0069]本发明实施例的半导体器件的制造方法制得的半导体器件由于包括设置于电容下方的由N阱与P型离子注入区构成的PN结二极管,因此可以防止来自半导体衬底的噪声进入电容,从而提高整个半导体器件的抗噪声能力。
[0070]图4示出了本发明实施例的半导体器件的制造方法的一种典型流程。如图4所示,该半导体器件的制造方法主要包括:
[0071]步骤SlOl:提供半导体衬底,在所述半导体衬底内形成由P型离子注入区和N阱构成的PN结二极管,其中所述N阱位于所述P型离子注入区的下方并包围所述P型离子注入区位于所述半导体衬底内的部分;
[0072]步骤S102:形成位于所述半导体衬底上的层间介电层以及位于所述层间介电层内的接
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