专利名称：形成cmos图像传感器、栅极侧墙及改善刻蚀不均匀的方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种形成CMOS图像传感器、栅极 侧墙及改善刻蚀不均匀的方法。
背景技术：
目前电荷耦合器件(charge coupled device, CCD)是主要的实用化固态图 像传感器件，具有读取噪声低、动态范围大、响应灵敏度高等优点，但是CCD 同时具有难以与主流的互补金属氧化物半导体(Complementary - Metal -Oxide - Semiconductor, CMOS )技术相兼容的缺点，即以CCD为基础的图像 传感器难以实现单芯片一体化。而CMOS图像传感器(CMOS Image sensor, CIS)由于采用了相同的CMOS技术，可以将像素阵列与外围电路集成在同一 芯片上，与CCD相比，CIS具有体积小、重量轻、功耗低、编程方便、易于控 制以及平均成本低的优点。
通常，CMOS图像传感器包括像素单元阵列，每个像素单元通常包括三个 晶体管和一个用于吸收入射光并转换为光电流的光电二极管。
现有技术在CMOS图像传感器的制作过程中，形成晶体管侧墙的工艺， 如图1所示，提供包含外围电路区IA和像素单元区IB的半导体衬底100，在 半导体衬底100内定义出有源区并且对有源区进行隔离形成隔离槽102;隔离 槽102构成隔离区域。半导体衬底100上隔离区域以外区域为有源区。由图1 给出的CMOS图像传感器像素单元区IB包括光电二极管区域IIB (图中虚线 框内)和驱动电路区域IIIB,驱动电路为由三个晶体管包括复位晶体管、源 跟随晶体管和输出晶体管组成。
在半导体衬底100上的外围电路区IA和像素单元区IB的驱动电路区域 IIIB形成栅介质层和多晶硅层，所述多晶硅层作为栅极。根据复位晶体管、 源跟随晶体管和输出晶体管所在区域，分别形成像素单元区IB的复位晶体管 的栅介质层104a、源跟随晶体管的栅介质层105a和输出晶体管的栅介质层 106a;在像素单元区IB的复位晶体管的栅介质层104a上形成复位晶体管的栅 极104b、在源跟随晶体管的栅介质层105a上源跟随晶体管的栅极105b及在 输出晶体管的栅介质层106a上形成输出晶体管的栅-极106b;在外围电路区IA 形成晶体管的栅介质层107a和栅极107b。
如图2所示，在半导体衬底100内形成与半导体衬底100导电类型相反 的深掺杂阱108，采用光刻胶层保护半导体衬底IOO的驱动电路区域IIIB、外 围电路区域IA以及隔离槽102,然后进行n型的深离子注入。深离子注入之 后形成的深掺杂阱108与半导体衬底100 (p型)之间构成PN结，形成光电 二极管。
在深掺杂阱108上对应形成与之导电类型相反的浅掺杂区110a;在驱动 电路区域IIIB形成浅扩散区110b、 110c、 110d及110e;在外围电路区IA形 成浅扩散区110f。
如图3所示，首先在半导体衬底100上像素单元区IB的复位晶体管的栅 极104b、源跟随晶体管的栅极105b、输出晶体管的栅极106b和外围电路区 IA的栅极107b的两侧形成侧墙112，所述形成侧墙112的目的为防止后续进 行源/漏极离子注入工艺时导致晶体管的源/漏极之间的穿透(lateral diffusion) 或者后续形成硅化物工艺时，栅极与浅扩散区之间发生短接。具体例如，在 半导体衬底100上沉积厚度为130埃 170埃的衬氧层，村氧层的材料为正硅 酸乙酯或氧化硅；在衬氧层上沉积厚度为200埃 400埃的蚀刻阻挡层，蚀刻 阻挡层的材料为氮化石圭；然后再于蚀刻阻挡层上形成厚度为200埃 1200埃的 顶盖层，顶盖层的材料为正硅酸乙酯或氧化硅；所述衬氧层、蚀刻阻挡层和
顶盖层组成了 ONO层，然后采用现有的刻蚀:忮术(etch-back)先刻蚀顶盖 层定义出侧墙的形状，然后再刻蚀蚀刻阻挡层至露出半导体^f底100上的衬 氧层，蚀刻阻挡层和衬氧层形成像素单元区IB复位晶体管、源跟随晶体管、 输出晶体管和外围电路区IA晶体管的侧墙112。在半导体衬底100上保留衬 氧层的目的为保护半导体衬底100在蚀刻过程中免受损坏。
如图4所示，去除半导体衬底100上的第一氧硅层；在半导体衬底100 中的像素单元区IB的复位晶体管的棚-极104b、源跟随晶体管的斥册极105b、 输出晶体管的棚-极106b和外围电3各区IA晶体管的栅极107b两侧进^亍源/漏^L 离子注入。由于复位晶体管的源极与深掺杂阱相连接，复位晶体管的源极不 需要进行注入；复位晶体管和源跟随晶体管共用漏极115、源跟随晶体管和输 出晶体管的共用源极116;形成输出晶体管的漏极117;在外围电路区IA晶 体管的栅极107b两侧分别形成源极114a及漏极114b。
在半导体衬底IOO上形成介质层118;然后在介质层118中对着各漏极位 置处形成一个填充有导电材料的接触孔122a;在介质层118中对着深掺杂阱 108位置处形成深掺杂阱接触孔122b;然后在介质层118上形成与接触孔122a 及深掺杂阱接触孔122b连接的金属线120。
在如下中国专利申请200310101949还可以发现更多与上述技术方案相关 的信息，蚀刻氧化硅-氮化硅-氧化硅层以形成侧墙。
现有技术在CMOS图像传感器的制作过程中，形成晶体管侧墙时，像素 单元区的半导体村底容易受到损坏(如图5椭圆示出)，造成暗电流的提高， 进而对图像质量和成品率产生影响。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种形成CMOS图像传感器、栅极侧墙及改善刻 蚀不均匀的方法，防止像素单元区的半导体衬底受到损坏，造成暗电流的提 高。
为解决上述问题，本发明提供一种形成CMOS图像传感器的方法，包括
下列步骤提供包含外围电路区和像素单元区的半导体衬底，所述外围电路 区和像素单元区的半导体衬底上有栅介电层和位于栅介电层上的栅极；在半
导体衬底及栅极上形成衬氧层；在衬氧层上依次形成蚀刻阻挡层和顶盖层； 刻蚀顶盖层和蚀刻阻挡层，在栅极两侧形成侧墙；在栅极两侧的半导体衬底 内形成源/漏极；在半导体衬底上形成介质层，所述介质层内有贯穿介质层与 漏极连通的导电插塞，且在介质层上有与导电插塞连接的金属线，所述衬氧 层的厚度使得外围电路区蚀刻阻挡层被刻蚀完时，像素单元区的半导体衬底 上仍有衬氧层覆盖。
可选的，所述形成的衬氧层厚度为200埃 350埃。形成衬氧层的方法是 化学气相沉积法或者炉管扩散法。所述衬氧层的材料是正硅酸乙酯或氧化硅。
可选的，形成蚀刻阻挡层的方法是炉管扩散法。所述蚀刻阻挡层的厚度 为200埃 400埃。所述蚀刻阻挡层的材料为氮化硅。
可选的，形成顶盖层的方法是化学气相沉积法或者炉管扩散法。所述顶 盖层的厚度为200埃 1200埃。所述顶盖层的材料是正硅酸乙酯或氧化硅。
可选的，蚀刻顶盖层和蚀刻阻挡层，在栅极两侧形成侧墙包括先用CF4 和CHF3气体刻蚀顶盖层至露出蚀刻阻挡层，定义侧墙形状；用CH3F、 Ar和 02气体刻蚀蚀刻阻挡层至露出衬氧层，形成侧墙。
可选的，所述CF4的流量为12sccm 18sccm (标准毫升/分)，CHF3的流 量为45sccm 55sccm。所述CH3F的流量为10sccm 14sccm, Ar的流量为 35sccm 45sccm, 02的流量为45sccm 55sccm。
本发明提供一种形成栅极侧墙的方法，包括下列步骤提供包含外围电 路区和像素单元区的半导体村底，所述外围电路区和像素单元区的半导体衬 底上有栅介电层和位于栅介电层上的栅极；在半导体衬底及栅极上形成衬氧 层；在衬氧层上依次形成蚀刻阻挡层和顶盖层；刻蚀顶盖层和蚀刻阻挡层，在栅极两侧形成侧墙，所述衬氧层的厚度使得外围电路区蚀刻阻挡层被刻蚀 完时，像素单元区的半导体衬底上仍有衬氧层覆盖。
可选的，所述形成的衬氧层厚度为200埃~350埃。形成衬氧层的方法是 化学气相沉积法或者炉管扩散法。所述衬氧层的材料是正硅酸乙酯或氧化珪。
可选的，形成蚀刻阻挡层的方法是炉管扩散法。所述蚀刻阻挡层的厚度 为200埃 400埃。所述蚀刻阻挡层的材料为氮化硅。
可选的，形成顶盖层的方法是化学气相沉积法或者炉管扩散法。所述顶 盖层的厚度为200埃 1200埃。所述顶盖层的材料是正硅酸乙酯或氧化硅。
可选的，蚀刻顶盖层和蚀刻阻挡层，在栅;f及两侧形成侧墙包括先用CF4 和CHF3气体刻蚀顶盖层至露出蚀刻阻挡层，定义侧墙形状；用CH3F、 Ar和 02气体刻蚀蚀刻阻挡层至露出衬氧层，形成侧墙。
可选的，所述CF4的流量为 12sccm 18sccm , CHF3的流量为 45sccm 55sccm 。 所述CH3F的；充量为 10sccm 14sccm ， Ar 的流量为 35sccm 45sccm， 。2的流量为45sccm 55sccm。
本发明提供一种改善刻蚀不均匀的方法，包括下列步骤将半导体衬底 划分为第 一 区域和第二区域；在第 一 区域和第二区域的半导体衬底上形成衬 氧层；在衬氧层上依次形成蚀刻阻挡层和顶盖层；刻蚀顶盖层和蚀刻阻挡层， 其中第一区域比第二区域刻蚀速率慢，所述衬氧层的厚度使第一区域蚀刻阻 挡层^t刻蚀完时，第二区域的半导体衬底上仍有衬氧层覆盖。
与现有技术相比，上述方案具有以下优点所述衬氧层的厚度使得外围 电路区蚀刻阻挡层被刻蚀完时，像素单元区的半导体衬底上仍有衬氧层覆盖。 由于像素单元区的衬氧层不会被刻蚀掉，起到了保护半导体衬底的作用，进
而降低了漏电流，提高了图像质量和成品率。
图1至图4是现有形成CMOS图像传感器的示意图；图5是现有技术形成的CMOS图像传感器的效果图； 图6是本发明形成的CMOS图像传感器的效果图； 图7至图ll是本发明形成CMOS图像传感器的示意图。
具体实施例方式
本发明所述衬氧层的厚度使得外围电路区蚀刻阻挡层被刻蚀完时，像素 单元区的半导体衬底上仍有衬氧层覆盖。由于像素单元区的村氧层不会被刻 蚀掉，起到了保护半导体衬底的作用，进而降低了漏电流，提高了图像质量 和成品率。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。
本发明提供一种形成CMOS图像传感器的方法，包括下列步骤提供包 含外围电路区和像素单元区的半导体衬底，所述外围电路区和像素单元区的 半导体衬底上有栅介电层和位于栅介电层上的栅极；在半导体衬底及栅极上 形成衬氧层；在村氧层上依次形成蚀刻阻挡层和顶盖层；刻蚀顶盖层和蚀刻 阻挡层，在栅极两侧形成侧墙；在栅极两侧的半导体村底内形成源/漏极；在 半导体衬底上形成介质层，所述介质层内有贯穿介质层与漏极连通的导电插 塞，且在介质层上有与导电插塞连接的金属线，所述衬氧层的厚度使得外围 电路区蚀刻阻挡层被刻蚀完时，像素单元区的半导体村底上仍有衬氧层覆盖。
本发明提供一种形成栅极侧墙的方法，包括下列步骤提供包含外围电 路区和像素单元区的半导体衬底，所述外围电路区和像素单元区的半导体衬 底上有栅介电层和位于栅介电层上的栅极；在半导体衬底及栅极上形成衬氧 层；在衬氧层上依次形成蚀刻阻挡层和顶盖层；刻蚀顶盖层和蚀刻阻挡层， 在栅极两侧形成侧墙，所述衬氧层的厚度使得外围电路区蚀刻阻挡层被刻蚀 完时，像素单元区的半导体衬底上仍有衬氧层覆盖。
本发明提供一种改善刻蚀不均匀的方法，包括下列步骤将半导体衬底
划分为第 一 区域和第二区域；在第 一 区域和第二区域的半导体衬底上形成衬 氧层；在衬氧层上依次形成蚀刻阻挡层和顶盖层；刻蚀顶盖层和蚀刻阻挡层， 其中第 一 区域比第二区域刻蚀速率慢，所述衬氧层的厚度使第 一 区域蚀刻阻 挡层被刻蚀完时，第二区域的半导体衬底上仍有衬氧层覆盖。
图7至图ll是本发明形成CMOS图像传感器的示意图。如图7所示，提 供包含外围电路区IA和像素单元区IB的半导体衬底200，在半导体衬底200 内定义出有源区并且对有源区进行隔离形成隔离槽202;隔离槽202构成隔离 区域。半导体衬底200上隔离区域以外区域为有源区。由图7给出的CMOS 图像传感器像素单元区IB包括光电二极管区域IIB (图中虚线框内)和驱动 电路区域IIIB,驱动电路为由三个晶体管包括复位晶体管、源跟随晶体管和 输出晶体管组成。
在半导体衬底200上的外围电路区IA和像素单元区IB的驱动电路区域 IIIB形成栅介质层和多晶硅层，所述多晶硅层作为栅极。根据复位晶体管、 源跟随晶体管和输出晶体管所在区域，分别形成像素单元区IB的复位晶体管 的栅介质层204a、源跟随晶体管的栅介质层205a和输出晶体管的栅介质层 206a;形成像素单元区IB的复位晶体管的栅极204b、源跟随晶体管的栅极 205b及输出晶体管的栅极206b;在外围电路区IA形成晶体管的栅介质层207a 和才册极207b。
如图8所示，在半导体衬底200内形成与半导体衬底200导电类型相反 的深掺杂阱208,形成深掺杂阱208为本技术领域人员公知技术，作为本发明 的一个实施方式，采用光刻胶层保护半导体衬底200的驱动电路区域IIIB、 外围电路区域IA以及隔离槽202，然后进行n型的深离子注入。深离子注入 之后形成的深掺杂阱208与半导体衬底200 (p型)之间构成PN结，形成光 电二极管。
在深掺杂阱208上对应形成与之导电类型相反的浅掺杂区210a;在驱动 电路区域IIIB形成浅扩散区210b、 210c、 210d及210e，在外围电路区IA形 成浅扩散区210f;其中浅扩散区210b为驱动电路区域IIIB的复位晶体管的浅 掺杂源区，所述浅扩散区210b与深掺杂阱208相连；浅扩散区210c为驱动 电路区域IIIB的复位晶体管与源跟随晶体管的共用浅掺杂漏区；浅扩散区 210d为驱动电路区域IIIB的源跟随晶体管和输出晶体管的共用浅掺杂源区； 浅扩散区210e为输出晶体管的浅掺杂漏区。形成所述深掺杂阱的浅掺杂区 210a和形成浅扩散区210b、 210c、 210d、 210e、 210f为本4支术领域人员7>知 技术。形成的浅掺杂区210a与深掺杂阱208由于导电类型相反，构成PN结， 在半导体衬底200表面形成PIN,用于定扎半导体衬底200表面的可动电荷， 防止CMOS图像传感器产生暗电流。
如图9所示，在半导体衬底200及栅极204b、 205b、 206b及207b上用 化学气相沉积法或者炉管扩散方法沉积厚度为200埃 350埃的衬氧层230a, 然后用炉管扩散方法在衬氧层230a上沉积200埃~400埃的蚀刻阻挡层230b， 然后用化学气相沉积法或者炉管扩散方法在蚀刻阻挡层230b上形成厚度为 200埃 1200埃的顶盖层230c，所述衬氧层230a、蚀刻阻挡层230b和顶盖层 230c组成了 ONO层。
本实施例中，所述衬氧层230a的具体厚度为200埃、220埃、250埃、 270埃、300埃、320埃或350埃等；其中衬氧层230a的厚度不能小于200埃， 如果小于200埃，在后续刻蚀蚀刻阻挡层230b形成侧墙时，外围电路区IA 的蚀刻阻挡层230b被刻蚀完时，由于衬氧层230a过薄，像素单元区IB已经 刻蚀完衬氧层230a，使像素单元区的半导体衬底200容易受到损坏；而如果 村氧化层230a的厚度大于350埃，在后续向半导体衬底200中注入离子时， 会影响离子注入的深度。衬氧层230a的材料为正硅酸乙酯或氧化硅。
本实施例中，蚀刻阻挡层230b的具体厚度为200埃、220埃、240埃、
260埃、280埃、300埃、320埃、340埃、360埃、380埃或400埃等；蚀刻 阻挡层230b的材料为氮化硅。
本实施例中，顶盖层230c的具体厚度为200埃、250埃、300埃、350埃、 400埃、450埃、500埃、550埃、600埃、650埃、700埃、750埃、800埃、 850埃、900埃、1000埃、1050埃、1100埃、1150埃或1200埃等；顶盖层 230c的材料为正硅酸乙酯或氧化硅。
如图IO所示，然后采用现有的刻蚀技术(etch-back)先用CF4和CHF3 气体刻蚀顶盖层230c定义出侧墙的形状，然后再用CH3F、 Ar和02气体刻 蚀蚀刻阻挡层230b至露出半导体衬底200上的衬氧层230c,在半导体衬底 200上像素单元区IB的复位晶体管的栅极204b、源跟随晶体管的栅极205b、 输出晶体管的栅极206b和外围电路区IA的栅极207b的两侧形成侧墙212, 所述形成侧墙212的目的为防止后续进行源/漏极离子注入工艺时导致晶体管 的源/漏极之间的穿透(lateral diffusion )或者后续形成硅化物工艺时，栅极与 浅扩散区之间发生短接。
本实施例中，所述CF4的流量为12sccm 18sccm (标准毫升/分)，具体例 如12sccm、 13sccm、 14sccm、 15sccm、 16sccm、 17sccm或18sccm等，优选 15sccm; CHF3的^克量为45sccm 55sccm,具体仿H口 45sccm、 46sccm、 47sccm、 48sccm、 49sccm、 50sccm、 51sccm、 52sccm、 53sccm、 54sccm或55sccm等, 优选50sccm。
所述CH3F的法u量为10sccm 14sccm,具体例如10sccm、 llsccm、 12sccm、 13sccm或14sccm等，优选12sccm; Ar的流量为35sccm 45sccm,具体例如 35sccm、 36sccm、 37sccm、 38sccm、 39sccm、 40sccm、 41sccm、 42sccm、 43sccm、 44sccm或45sccm等,优选40sccm; 02的;克量为45sccm 55sccm，具体例如 45sccm、 46sccm、 47sccm、 48sccm、 49sccm、 50sccm、 51sccm、 52sccm、 53sccm、 54sccm或55sccm等,优选50sccm。
由于干法刻蚀的微负载效应，在像素单元区的蚀刻速率比外围电路区的
蚀刻速率快；现有技术在刻蚀蚀刻阻挡层形成侧墙时，外围电路区的蚀刻阻 挡层被刻蚀完时，像素单元区已经刻蚀至衬氧层，同时由于衬氧层过薄(130 埃 170埃)，使像素单元区的半导体衬底容易受到损坏(如图5椭圆示出)， 造成暗电流的提高，进而对图像质量和成品率产生影响。
本实施例中，在刻蚀蚀刻阻挡层230b形成侧墙212时，外围电路区IA 的蚀刻阻挡层230b被刻蚀完时，像素单元区IB已经刻蚀至衬氧层230c,由 于衬氧层230c的厚度增加了 ，为200埃~350埃，像素单元区IB的衬氧层230c 不会被刻蚀掉，起到了保护半导体衬底200的作用，进而降低了漏电流，提 高了图像质量和成品率。
如图ll所示，去除半导体衬底200上的第一氧硅层230c;在半导体衬底 200中的像素单元区IB的复位晶体管的栅极204b、源跟随晶体管的栅极205b、 输出晶体管的栅极206b和外围电路区IA晶体管的栅极207b两侧进行源/漏极 离子注入。由于复位晶体管的源极与深摻杂阱相连接，复位晶体管的源极不 需要进行注入；复位晶体管和源跟随晶体管共用漏极215、源跟随晶体管和输 出晶体管的共用源极216;形成输出晶体管的漏极217;在外围电路区IA晶 体管的栅极207b两侧分别形成源极214a及漏极214b。
用化学气相沉积方法在半导体衬底200上形成厚度为5000埃~8000埃的 介质层218，具体厚度为5000埃、5500埃、6000埃、6500埃、7000埃、7500 埃或8000埃等；然后在介质层218中对着各漏极位置处及对着深掺杂阱208 位置处形成贯穿介质层218的接触孔；然后在介质层218上形成导电层且导 电层填充满接触孔；对导电层进行化学机械抛光至露出介质层218,在像素单 元区IB的深掺杂阱208位置处形成导电插塞222b，复位晶体管和源跟随晶体 管共用漏极215处形成导电插塞222c,在输出晶体管的漏极217处形成导电 插塞222d，在外围电路区IA的晶体管漏极214b处形成导电插塞222a。
用物理气相沉积方法在介质层218上形成厚度为3000埃~ 5000埃的金属 层，具体厚度例如3000埃、3500埃、4000埃、4500埃或5000埃等，所述金 属层的材料为铝或铜等；然后在金属层上形成光刻胶层，光刻胶层上对着导 电插塞222a、 222b、 222c及222d的位置定义出相应金属线的图形，以光刻月交 层为掩模，图形化金属层，形成与导电插塞222a、 222b、 222c及222d连接的 金属线220。
本实施例中，使用BOE (氧化物蚀刻緩冲液)去除衬氧层230c;除此之 外，还可以保留半导体衬底200上的衬氧层230c，在后续离子注入工艺中， 只要增加离子注入机台的能量，同样能使离子注入的剂量及深度不会受衬氧 层230c的影响；另外在后续刻蚀过程中，只要延长刻蚀时间，刻蚀量也一样 不会受第衬氧层230c的影响。
图6是本发明形成的CMOS图像传感器的效果图。如图6所示，本发明 在半导体衬底及栅极上形成衬氧层，所述衬氧层的厚度为200埃 350埃，比 现有技术沉积的厚度130埃 170埃厚，在刻蚀蚀刻阻挡层形成侧墙时，外围 电路区的蚀刻阻挡层被刻蚀完时，像素单元区已经刻蚀至衬氧层，由于衬氧 层的厚度增加了，像素单元区的衬氧层不会被刻蚀掉，起到了保护半导体衬 底的作用，因此在刻蚀工艺后像素单元区的半导体衬底未受到损坏(椭圆示 出)。
继续参考图7至图10, —种形成栅极侧墙的工艺，如图7所示，提供包 含外围电路区IA和像素单元区IB的半导体衬底200，在半导体衬底200内定 义出有源区并且对有源区进行隔离形成隔离槽202;隔离槽202构成隔离区域。 半导体衬底200上隔离区域以外区域为有源区。由图7给出的CM0S图像传 感器像素单元区IB包括光电二极管区域IIB (图中虚线框内)和驱动电路区 域IIIB,驱动电路为由三个晶体管包括复位晶体管、源跟随晶体管和输出晶 体管组成。在半导体衬底200上的外围电路区IA和像素单元区IB的驱动电路区域 IIIB形成栅介质层和多晶硅层，所述多晶硅层作为栅极。根据复位晶体管、 源跟随晶体管和输出晶体管所在区域，分别形成像素单元区IB的复位晶体管 的栅介质层204a、源跟随晶体管的栅介质层205a和输出晶体管的栅介质层 206a;形成像素单元区IB的复位晶体管的栅极204b、源跟随晶体管的4册极 205b及输出晶体管的栅极206b;在外围电路区IA形成晶体管的栅介质层207a 和栅极207b。
如图8所示，在半导体衬底200内形成与半导体衬底200导电类型相反 的深掺杂阱208,形成深掺杂阱208为本技术领域人员公知技术，作为本发明 的一个实施方式，采用光刻胶层保护半导体衬底200的驱动电路区域IIIB、 外围电路区域IA以及隔离槽202，然后进行n型的深离子注入。深离子注入 之后形成的深掺杂阱208与半导体衬底200 (p型)之间构成PN结，形成光 电二极管。
在深掺杂阱208上对应形成与之导电类型相反的浅掺杂区210a;在驱动 电路区域IIIB形成浅扩散区210b、 210c、 210d及210e，在外围电路区IA形 成浅扩散区210f;其中浅扩散区210b为驱动电路区域IIIB的复位晶体管的浅 掺杂源区，所述浅扩散区210b与深掺杂阱208相连；浅扩散区210c为驱动 电路区域IIIB的复位晶体管与源跟随晶体管的共用浅掺杂漏区；浅扩散区 210d为驱动电路区域IIIB的源跟随晶体管和输出晶体管的共用浅掺杂源区； 浅扩散区210e为输出晶体管的浅掺杂漏区。形成所述深掺杂阱的浅蜂杂区 210a和形成浅扩散区210b、 210c、 210d、 210e、 210f为本技术领域人员公知 技术。形成的浅掺杂区210a与深掺杂阱208由于导电类型相反，构成PN结， 在半导体衬底200表面形成PIN,用于定扎半导体衬底200表面的可动电荷， 防止CMOS图像传感器产生暗电流。
如图9所示，在半导体衬底200及冲册极204b、 205b、 206b及207b上用化学气相沉积法或者炉管扩散方法沉积厚度为200埃~350埃的衬氧层230a, 然后用炉管扩散方法在衬氧层230a上沉积200埃~400埃的蚀刻阻挡层230b, 然后用化学气相沉积法或者炉管扩散方法在蚀刻阻挡层230b上形成厚度为 200埃 1200埃的顶盖层230c,所述衬氧层230a、蚀刻阻挡层230b和顶盖层 230c组成了ONO层。
如图IO所示，然后采用现有的刻蚀技术(etch-back)先用CF4和CHF3 气体刻蚀顶盖层230c定义出侧墙的形状，然后再用CH3F、 Ar和02气体刻 蚀蚀刻阻挡层230b至露出半导体衬底200上的衬氧层230c，在半导体衬底 200上像素单元区IB的复位晶体管的栅极204b、源跟随晶体管的栅极205b、 输出晶体管的栅极206b和外围电路区IA的栅极207b的两侧形成侧墙212, 所述形成侧墙212的目的为防止后续进行源/漏极离子注入工艺时导致晶体管 的源/漏极之间的穿透(lateral diffusion)或者后续形成硅化物工艺时，栅极与 浅扩散区之间发生短接。
本实施例中，在刻蚀蚀刻阻挡层230b形成侧墙212时，外围电路区IA 的蚀刻阻挡层230b被刻蚀完时，像素单元区IB已经刻蚀至衬氧层230c,由 于衬氧层230c的厚度增加了 ，像素单元区IB的衬氧层230c不会被刻蚀掉， 起到了保护半导体衬底200的作用，进而降低了漏电流，提高了图像质量和 成品率。
在图7至图10中，将半导体衬底200划分为第一区域(外围电路区IA) 和第二区域(像素单元区IB )，在第一区域和第二区域的半导体衬底200及栅 极204b、 205b、 206b及207b上依次形成衬氧层230a、蚀刻阻挡层230b和顶 盖层230c,所述衬氧层的厚度使第一区域蚀刻阻挡层被刻蚀完时，第二区域 的半导体衬底上仍有衬氧层覆盖；刻蚀顶盖层230c和蚀刻阻挡层230b，形成 侧墙，由于第一区域是外围电路区IA,是半导体器件非密集区，而第二区域 是像素单元区IB，为半导体器件密集区，因此第一区域比第二区域刻蚀速率
慢；由于衬氧层230a的厚度使第一区域蚀刻阻挡层230b被刻蚀完时，第二 区域的半导体衬底200上仍有衬氧层230a覆盖，保护了第二区域的半导体衬 底200，使漏电流降低，图像质量和成品率提高。
虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改， 因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种形成CMOS图像传感器的方法，包括下列步骤提供包含外围电路区和像素单元区的半导体衬底，所述外围电路区和像素单元区的半导体衬底上有栅介电层和位于栅介电层上的栅极；在半导体衬底及栅极上形成衬氧层；在衬氧层上依次形成蚀刻阻挡层和顶盖层；刻蚀顶盖层和蚀刻阻挡层，在栅极两侧形成侧墙；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏极；在半导体衬底上形成介质层，所述介质层内有贯穿介质层与漏极连通的导电插塞，且在介质层上有与导电插塞连接的金属线，其特征在于，所述衬氧层的厚度使得外围电路区蚀刻阻挡层被刻蚀完时，像素单元区的半导体衬底上仍有衬氧层覆盖。
2. 根据权利要求1所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，所述形 成的衬氧层厚度为200埃~350埃。
3. 根据权利要求2所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，形成衬 氧层的方法是化学气相沉积法或者炉管扩散法。
4. 根据权利要求3所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，所述衬 氧层的材料是正硅酸乙酯或氧化硅。
5. 根据权利要求1所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，形成蚀 刻阻挡层的方法是炉管扩散法。
6. 根据权利要求5所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，所述蚀 刻阻挡层的厚度为200埃~400埃。
7. 根据权利要求6所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，所述蚀 刻阻挡层的材料为氮化硅。
8. 根据权利要求1所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，形成顶盖层的方法是化学气相沉积法或者炉管扩散法。
9. 根据权利要求8所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，所述顶 盖层的厚度为200埃 1200埃。
10. 根据权利要求9所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，所述顶 盖层的材料是正硅酸乙酯或氧化硅。
11. 根据权利要求1所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，蚀刻顶 盖层和蚀刻阻挡层，在栅极两侧形成侧墙包括先用CF4和CHF3气体刻蚀顶盖层至露出蚀刻阻挡层，定义侧墙形状； 用CH3F、 Ar和02气体刻蚀蚀刻阻挡层至露出衬氧层，形成侧墙。
12. 才艮据权利要求ll所述形成CMOS图^象传感器的方法，其特征在于，所述 CF4的流量为12sccm 18sccm， CHF3的流量为45sccm 55sccm。
13. 根据权利要求11或12所述形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于， 所述CH3F的流量为10sccm 14sccm, Ar的;克量为35sccm 45 sccm, 02的 流量为45sccm 55sccm。
14. 一种形成栅极侧墙的方法，包括下列步骤提供包含外围电路区和像素单元区的半导体衬底，所述外围电路区和像素 单元区的半导体衬底上有栅介电层和位于栅介电层上的栅极； 在半导体衬底及栅极上形成衬氧层；在村氧层上依次形成蚀刻阻挡层和顶盖层；刻蚀顶盖层和蚀刻阻挡层，在栅极两侧形成侧墙，其特征在于，所述衬氧 层的厚度使得外围电路区蚀刻阻挡层被刻蚀完时，像素单元区的半导体衬底 上仍有衬氧层覆盖。
15. 根据权利要求14所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，所述形成的衬氧 层厚度为200埃 350埃。
16. 根据权利要求15所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，形成衬氧层的方 法是化学气相沉积法或者炉管扩散法。
17. 根据权利要求16所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，所述衬氧层的材 料是正硅酸乙酯或氧化硅。
18. 根据权利要求14所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，形成蚀刻阻挡层 的方法是炉管扩散法。
19. 根据权利要求18所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，所述蚀刻阻挡层 的厚度为200埃~400埃。
20. 根据权利要求19所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，所述蚀刻阻挡层 的材料为氮化硅。
21. 根据权利要求14所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，形成顶盖层的方 法是化学气相沉积法或者炉管扩散法。
22. 根据权利要求21所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，所述顶盖层的厚 度为200埃~1200埃。
23. 根据权利要求22所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，所述顶盖层的材 料是正硅酸乙酯或氧化硅。
24. 根据权利要求14所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，蚀刻顶盖层和蚀 刻阻挡层，在4册4l两侧形成侧墙包括先用CF4和CHF3气体刻蚀顶盖层至露出蚀刻阻挡层，定义侧墙形状； 用CH3F、 Ar和02气体刻蚀蚀刻阻挡层至露出村氧层，形成侧墙。
25. 根据权利要求24所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，所述CF4的流量 为12sccm 18sccm, CHF3的流量为45sccm 55sccm。
26. 根据权利要求24或25所述形成栅极侧墙的方法，其特征在于，所述CH3F 的流量为 10sccm 14sccm， Ar的流量为35sccm 45sccm， 02的流量为 45sccm 55sccm。
27. —种改善刻蚀不均勻的方法，包括下列步骤 将半导体衬底划分为第 一 区域和第二区域； 在第 一 区域和第二区域的半导体衬底上形成衬氧层； 在衬氧层上依次形成蚀刻阻挡层和顶盖层； 刻蚀顶盖层和蚀刻阻挡层，其中第 一区域比第二区域刻蚀速率慢； 其特征在于，所述衬氧层的厚度使第一区域蚀刻阻挡层被刻蚀完时，第二 区域的半导体衬底上仍有衬氧层覆盖。
全文摘要
一种形成栅极侧墙的方法，包括下列步骤提供包含外围电路区和像素单元区的半导体衬底，所述外围电路区和像素单元区的半导体衬底上有栅介电层和位于栅介电层上的栅极；在半导体衬底及栅极上形成衬氧层；在衬氧层上依次形成蚀刻阻挡层和顶盖层；刻蚀顶盖层和蚀刻阻挡层，在栅极两侧形成侧墙，所述衬氧层的厚度使得后外围电路区蚀刻阻挡层被刻蚀完时，像素单元区的半导体衬底上仍有衬氧层覆盖。本发明还提供一种形成CMOS图像传感器的方法和改善刻蚀不均匀的方法。本发明由于像素单元区的衬氧层不会被刻蚀掉，起到了保护半导体衬底的作用，进而降低了漏电流，提高了图像质量和成品率。
文档编号H01L21/70GK101369555SQ20071004501
公开日2009年2月18日 申请日期2007年8月17日 优先权日2007年8月17日
发明者虹 朱, 飞 罗 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司