Cmos图像传感器的制造方法

文档序号:9752722
Cmos图像传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及半导体制造技术领域,具体而言,涉及一种CMOS图像传感器的制造方法。
【背景技术】
[0002]与电荷I禹合器件图像传感器(Charge Coupled Device,简称CCD)相比,CMOS图像传感器(Contact Image Sensor,简称CIS)在其制造工艺和现有的集成电路制造工艺兼容性上具有优越的性能。CIS可以将驱动电路和像素集成在一起,简化了硬件设计,大大降低了系统的功耗;CIS在采集光信号的同时就可以取出电信号,还能实时处理图像信息,速度比CCD图像传感器快;并且,CIS还具有价格便宜、带宽较大、防模糊、访问的灵活性和较大的填充系数等优点。
[0003]有源像素单元是用光电二极管作为图像传感器件,通常是由三个晶体管和一个N+/P-光电二极管构成,这种结构适合标准的CMOS制造工艺。因此,图1示出了目前常规的有源像素单元的制造工艺,包括:
[0004]在半导体衬底100上设置如图2所示的氧化层201’ ;
[0005]在图2所示的栅氧化层201’上设置图3所示的栅极结构202和电介质203’ ;
[0006]对图3所示的电介质203’和氧化层201’进行刻蚀,形成图4所示的侧墙203和栅氧层201 ;
[0007]在图4所示的半导体衬底100中形成图5所示的光电二极管的插梢植入层(pinned implant layer) 104、源极 105 和漏极 106 ;
[0008]在图5所示的栅极结构202、源极105和漏极106之外的区域形成图6所示的金属硅化物阻挡层204 ;
[0009]在图6所示的栅极结构202、源极105和漏极106上形成图7所示的金属硅化物层205 ;
[0010]此外,上述工艺还包括在形成栅极结构202之后、沉积侧墙材料203之前,对半导体衬底100进行轻掺杂漏注入(LDD)形成超浅结103的过程。
[0011]上述步骤在对氧化层201’进行刻蚀时,位于侧墙203下方的部分氧化层201’被吃掉,在形成金属硅化物阻挡层204的刻蚀过程会在被吃掉的氧化层201’下方形成凹陷,进而在后续形成金属硅化物层205时金属硅化物也会形成在该处(如图7所示),导致有源区表面形成不应出现的光生电子俘获中心。而且在形成插梢植入层时,所采用的离子注入会引起有源像素单元的有源区(AA区)表面损伤,在图像的失效分析检测中发现,有源像素单元的损伤或位错是导致热像素现象的主要原因,这是因为有源像素单元的表面缺陷将形成光电子捕捉中心,并导致不需要的暗电流,因此减少“热像素”的问题是提高CIS图像质量的一个重要手段。

【发明内容】

[0012]本申请旨在提供一种CMOS图像传感器的制造方法,以解决现有技术中有源像素单元表面损伤导致的热像素现象的问题。
[0013]为了实现上述目的,根据本申请的一个方面,提供了一种CMOS图像传感器的制造方法,该制造方法包括:步骤SI,在半导体衬底的上表面上设置氧化层;步骤S2,在氧化层的远离半导体衬底的表面上设置栅极结构和侧墙;步骤S3,对氧化层和半导体衬底进行离子注入,在半导体衬底中形成光电二极管的插梢植入层;步骤S4,对氧化层进行刻蚀,形成栅氧层;步骤S5,在半导体衬底的上表面的不需要设置金属硅化物的位置设置金属硅化物阻挡层;步骤S6,形成CMOS图像传感器的金属硅化物层。
[0014]进一步地,上述制造方法在形成栅氧层之前还包括进行源漏注入形成CMOS图像传感器的源极和漏极的步骤。
[0015]进一步地,上述步骤S4在形成栅氧层之后还包括对半导体衬底进行退火的过程。
[0016]进一步地,上述退火的温度为1000?1050°C,退火的时间为20?30s。
[0017]进一步地,上述步骤S3的离子注入能量为40?50KeV,剂量为3?5 X 112个/
3
cm ο
[0018]进一步地,上述步骤S2包括:步骤S21,在氧化层的远离半导体衬底的表面上设置栅极结构;步骤S22,在氧化层的裸露上表面上和栅极结构的裸露表面上设置电介质;步骤S23,对电介质进行刻蚀,形成侧墙。
[0019]进一步地,上述电介质包括氧化硅和氮化硅,电介质的厚度为40?50nm。
[0020]进一步地,上述步骤S23采用干法刻蚀对电介质进行干法刻蚀。
[0021]进一步地,上述步骤S4采用湿法刻蚀对氧化层进行刻蚀。
[0022]进一步地,上述湿法刻蚀的刻蚀液包括HF、NH4F和H20。
[0023]进一步地,上述步骤S5包括:在半导体衬底、栅极结构和侧墙表面设置金属硅化物阻挡材料;在金属硅化物阻挡材料上设置光刻胶;对光刻胶进行光刻,去除位于栅极结构、源极和漏极上的光刻胶;以光刻后的光刻胶为掩膜,对金属硅化物阻挡材料进行刻蚀,形成金属硅化物阻挡层。
[0024]进一步地,上述金属硅化物阻挡材料包括氧化物,氧化物优选为氧化硅。
[0025]进一步地,上述金属娃化物层的金属娃化物选自娃化钴、娃化镍、娃化钛、娃化鹤、硅化钯和硅化钼中的一种或多种。
[0026]进一步地,上述半导体衬底包括:轻掺杂区,氧化层设置在轻掺杂区的上表面上;光电二极管阱区,设置在轻掺杂区中,光电二极管的插梢植入层位于光电二极管阱区中。
[0027]应用本申请的技术方案,在完成光电二极管的插梢植入层的制作之后再进行氧化层的刻蚀,进而在氧化层的保护下避免了形成光电二极管的插梢植入层的离子注入对有源区表面造成的损伤,因此有效地减轻了由于有源区表面损伤引起的热像素现象。
【附图说明】
[0028]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0029]图1示出了现有技术的有源像素单元的制造工艺的流程示意图;
[0030]图2示出了现有技术的有源像素单元的制造工艺中在半导体衬底上设置氧化层后的剖面结构示意图;
[0031]图3示出了在图2所示的栅氧化层上设置栅极结构和电介质后的剖面结构示意图;
[0032]图4示出了对图3所示的电介质和氧化层进行刻蚀,形成侧墙和栅氧层后的剖面结构示意图;
[0033]图5示出了在图4所示的半导体衬底中形成光电二极管的插梢植入层、源极和漏极后的剖面结构示意图;
[0034]图6示出了在图5所示的栅极结构、源极和漏极之外的区域形成金属硅化物阻挡层后的剖面结构示意图;
[0035]图7示出了在图6所示的栅极结构、源极和漏极上形成金属硅化物层后的剖面结构示意图;
[0036]图8示出了本申请一种优选实施方式提供的CMOS图像传感器的制造方法的流程不意图;
[0037]图9至图16示出了执行图8所示制造方法的各步骤后得到芯片的剖面结构示意图,其中,
[0038]图9示出了在半导体衬底的上表面上设置氧化层后的剖面结构示意图;
[0039]图10示出了在图9所示的氧化层的远离半导体衬底的表面上设置栅极结构后的剖面结构示意图;
[0040]图11示出了在图10所示的氧化层的裸露上表面上和栅极结构的裸露表面上设置电介质后的剖面结构示意图;
[0041]图12示出了对图11所示的电介质进行刻蚀形成侧墙后的剖面结构示意图;
[0042]图13示出了对图12所示的氧化层和半导体衬底进行离子注入,在半导体衬底中形成光电二极管的插销植入层、源极和漏极后的剖面结构示意
再多了解一些
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