固态摄像装置及固态摄像装置的制造方法_3

文档序号:9812501阅读:来源:国知局
的图。另夕卜,图11是表示图3所示的像素PC的面上的抗蚀剂的示意性俯视图。此外,固态摄像装置I中的除拍摄像素部2及周边电路部4以外的部分的制造方法与一般的CMOS (CompIementaryMetal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)图像传感器相同。因此,下面选择性地表示固态摄像装置I中表示拍摄像素部2及周边电路部4的部分的制造步骤。
[0073]首先,参照图5A?图8C对图3所示的像素PC沿A-A’线的截面及周边电路部4的截面的制造步骤进行说明。如图5A所示,通过使掺杂有例如硼等P型低浓度杂质的Si层在Si晶圆等半导体基板10(参照图1)上外延生长而形成特定厚度的P型Si层21。或者,P型Si层21也可向使掺杂有例如磷等N型低浓度杂质的Si层外延生长而成者中离子注入硼等P型杂质而制作。由此形成半导体层20。
[0074]接下来,在半导体层20的上表面形成例如膜厚为2?1nm的含有S1j^栅极氧化膜24。此处,将拍摄像素部2中的栅极氧化膜24的膜厚设为例如10nm,将周边电路部4中的栅极氧化膜24的膜厚设为例如2nm。
[0075]接下来,在半导体层20的上表面隔着栅极氧化膜24形成栅极形成用多晶硅膜,并将覆盖所述传送栅极TG2及栅极50的形成位置的抗蚀剂作为遮罩对该膜进行蚀刻。由此,在拍摄像素部2中的半导体层20的上表面形成传送栅极TG2,在周边电路部4中的半导体层20的上表面形成栅极50。另外,通过热氧化而在传送栅极TG2及栅极50的表面形成热氧化膜25。
[0076]接下来,在拍摄像素部2中,经由栅极氧化膜24向半导体层20中的特定深度位置离子注入例如磷或砷等N型杂质而在P型Si层21形成N型Si区域22。N型Si区域22是通过将传送栅极TG2作为遮罩的自对准而形成,也可通过在形成传送栅极TG2之前,将覆盖除所述光电二极管TO2的形成位置以外的部分的抗蚀剂作为遮罩,并隔着遮罩对半导体层20进行离子注入而形成。由此,通过P型Si层21与N型Si区域22的PN接合而在半导体层20形成作为光电二极管Η)2的光电转换元件。
[0077]接下来,在拍摄像素部2中,经由栅极氧化膜24向半导体层20中的光电二极管PD2上的表层部离子注入例如浓度为I X 1012/cm2?I X 10 15/cm2的硼等P型高浓度杂质而形成暗电流抑制区域23。所述暗电流抑制区域23既可通过利用将传送栅极TG2作为遮罩的自对准垂直或者倾斜地进行离子注入而形成,也可通过在形成传送栅极TG2之前或者形成传送栅极TG2之后隔着抗蚀剂遮罩进行离子注入而形成。之后,为了恢复因离子注入所导致的半导体层20的结晶缺陷,例如进行温度为900°C?IlOOcC的退火处理。
[0078]接下来,在周边电路部4中,经由栅极氧化膜24向半导体层20的表层部离子注入例如磷或砷等N型高浓度杂质而在P型Si层21形成LDD区域40a、40b。LDD区域40a、40b是通过将栅极50作为遮罩的自对准而形成。
[0079]接下来,如图5B所示,例如使用CVD (Chemical Vapor Deposit1n,化学气相沉积)在拍摄像素部2及周边电路部4中的半导体层20的上表面形成膜厚为5?50nm的含有SiN的第I侧壁形成膜26。之后,例如使用TEOS (四乙氧基硅烷)在第I侧壁形成膜26的上表面形成膜厚为10?10nm且含有S12的第2侧壁形成膜27。
[0080]接下来,如图5C所示,在第2侧壁形成膜27的上表面形成覆盖半导体层20中的光电二极管PD2的上表面及传送栅极TG2的光电二极管PD2侧的上表面的一部分的抗蚀剂Rl0
[0081]此处,一边参照图11 一边对像素PC的面上的抗蚀剂Rl的形成位置更具体地进行说明。如图11所示,抗蚀剂RI是以覆盖光电二极管ro1、H)2的上表面、传送栅极tg1、tg2的光电二极管ro1、PD2侧的上表面的一部分、栅极Gl?G3的光电二极管PD2侧的上表面的一部分的方式形成。另外,抗蚀剂Rl也可在像素PC中形成于隔着栅极Gl?G3而与光电二极管PD2对向的区域。
[0082]抗蚀剂Rl的传送栅极TG1、TG2侧的端部超出传送栅极TG1、TG2。具体来说,抗蚀剂Rl的传送栅极TGl、TG2侧的端部从传送栅极TGl、TG2的上表面的光电二极管HH、PD2侧的端部向上超出例如50nm。
[0083]由此,由于在进行回蚀时光电二极管PD1、PD2上的第1、第2侧壁形成膜26、27不会被蚀刻,因此不会在传送栅极TG1、TG2的光电二极管ro1、PD2侧的侧面形成侧壁3。
[0084]回到图5C的说明中,将该抗蚀剂Rl作为遮罩并通过干式蚀刻对第I侧壁形成膜26及第2侧壁形成膜27进行回蚀。如此,如图6A所示,在LDD型晶体管6的栅极50的两侧面、及传送栅极TG2的浮动扩散体FD侧的侧面形成侧壁3。此处,通过回蚀并隔着第I侧壁形成膜26残留于栅极50及传送栅极TG2的侧面的第2侧壁形成膜27成为侧壁3的间隔片。此外,虽未图示,但侧壁3也可形成于传送栅极TGl的浮动扩散体FD侧的侧面、及与栅极Gl?G3中的各栅极Gl?G3对向的一侧的侧面。
[0085]之后,在拍摄像素部2中,经由栅极氧化膜24向半导体层20中的浮动扩散体FD的形成位置离子注入例如磷等N型高浓度杂质而在P型Si层21形成浮动扩散体FD。
[0086]另外,在周边电路部4中,经由栅极氧化膜24向半导体层20中的源极区域41及漏极区域42的形成位置离子注入例如磷或砷等N型高浓度杂质而在P型Si层21形成源极区域41及漏极区域42。源极区域41及漏极区域42是通过将栅极50及侧壁3作为遮罩的自对准而形成。之后,为了使经离子注入的区域活化,例如进行温度为900°C?1100°C的退火处理。
[0087]接下来,如图6B所示,在周边电路部4及拍摄像素部2中的半导体层20的上表面形成抗蚀剂R2。周边电路部4中的抗蚀剂R2是以覆盖设置于半导体层20上的LDD型晶体管6的方式形成。另一方面,拍摄像素部2中的抗蚀剂R2是以覆盖半导体层20中的浮动扩散体FD的上表面及传送栅极TG2的浮动扩散体FD侧的上表面的一部分的方式形成。
[0088]此处,再次参照图11对像素PC的面上的抗蚀剂R2的形成位置更具体地进行说明。如图11所示,抗蚀剂R2是以覆盖浮动扩散体FD的上表面、传送栅极TG1、TG2的浮动扩散体FD侧的上表面的一部分、及栅极Gl?G3的上表面的方式形成。
[0089]回到图6B的说明中,抗蚀剂R2的传送栅极TG2侧的端部并未与第2侧壁形成膜27的传送栅极TG2侧的端部相接,而是与该端部隔开特定的距离d。此外,虽未图示,但抗蚀剂R2的传送栅极TGl侧的端部同样也是与第2侧壁形成膜27的传送栅极TGl侧的端部隔开特定的距离d。此处距离d是取决于曝光机的精度的距离,例如优选设为50?lOOnm。
[0090]由此,像素PC可在去除第2侧壁形成膜27时确实地去除超出传送栅极TG1、TG2的第2侧壁形成膜27。因此,像素PC可防止产生因残留于传送栅极TG1、TG2的上表面的第2侧壁形成膜27的剥落所引起的垃圾。
[0091 ] 如图6C所示,将该抗蚀剂R2作为遮罩并通过使用了 DHF (稀氢氟酸)或BHF (缓冲氢氟酸)的湿式蚀刻将未被遮罩覆盖的第2侧壁形成膜27去除。由于像素PC是通过湿式蚀刻去除第2侧壁形成膜27,因此与通过干式蚀刻去除第2侧壁形成膜27的情况相比,可抑制第I侧壁形成膜26的膜厚不均。另外,第I侧壁形成膜26是构成抗反射膜9的其中一层膜。因此,像素PC通过利用湿式蚀刻去除第2侧壁形成膜27,与干式蚀刻相比,可抑制第I侧壁形成膜26的膜表面的粗糙程度,从而可提高抗反射功能。
[0092]接下来,如图7A所示,例如通过CVD法在拍摄像素部2及周边电路部4中的半导体层20的上表面形成膜厚为5?30nm的含有SiN的第I硅化物阻挡膜28。之后,例如通过等离子体TEOS法在第I硅化物阻挡膜28的上表面形成膜厚为20?50nm的含有5丨02的第2硅化物阻挡膜30。
[0093]接下来,只在拍摄像素部2中的第2硅化物阻挡膜30的上表面形成抗蚀剂R3。之后,如图7B所示,将该抗蚀剂R3作为遮罩,并通过湿式蚀刻去除形成于周边电路部4中的半导体层20的上表面的栅极氧化膜24、第I硅化物阻挡膜28、及第2硅化物阻挡膜30。另夕卜,通过该湿式蚀刻将形成于包含侧壁3的栅极50的表面的第I硅化物阻挡膜28及第2硅化物阻挡膜30也去除。此时,形成于栅极50的上表面的热氧化膜25也一并被去除。由此,周边电路部4中的半导体层20的表面及栅极50的上表面露出。
[0094]接下来,如图7C所示,在通过湿式蚀刻去除拍摄像素部2中的第2硅化物阻挡膜30后,通过溅镀在第I硅化物阻挡膜28的上表面及周边电路部4中的半导体层20的上表面形成金属膜31。作为金属膜31,例如可列举Ni (镍)膜、Ti (钛)膜、Co (钴)膜、W (钨)膜、及Pt (铂)膜等。
[0095]接下来,如图8A所示,通过进行退火处理而在周边电路部4中,使金属膜31与露出的半导体层20的表面的娃及栅极50的上表面的娃反应而形成娃化物层60、61、62。作为硅化物层60、61、62,例如可列举NiSi (硅化镍),TiSi2 (硅化钛)'CoSi2 (硅化钴)、WSi2 (硅化钨)、及PtSi (硅化铂)等。
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