CMOS图像传感器的工艺方法与流程

本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种cmos图像传感器的工艺方法。

背景技术：

1、随着cmos工艺水平的提高，cmos光学图像传感器（cis：cmos image sensor）凭借功耗低、成本低、体积小、可随机读取等一系列优点，实现了在平板电脑、智能手机等消费类电子领域的广泛应用。

2、cis器件的white pixel （白像素、白噪声、白点）是制约其性能、质量和可靠性改善的重要因素。白点是cis器件中比较常见的一种缺陷，理论上，cmos光学图像传感器在不受光照时是不产生光电流的，但是各种工艺上的缺陷会导致cmos光学图像传感器在不受光照时也会产生暗电流，对于一个像素单位来说，当不受光照时的暗电流超过了正常通过捕获光子产生的光电流之后，该像素点就会被控制电路默认为是白像素，所以白像素就是暗电流过大的像素单元。它会严重影响cmos光学图像传感器的图像效果。如何改善与降低白像素是提升cis产品性能的重要方向。

3、产生白点缺陷的原因很多，比如金属污染产生暗电流。另外，离子注入造成的晶格损伤也是产生白像素的重要因素。受损的晶格会导致大量的自由电子从价带穿越费米能级进入导带，从而引起像素点电流异常。大剂量、大能量的离子植入会造成晶格损伤，如果这些晶格缺陷无法完全修复，就会导致比较严重的白像素问题，因此，通常需要严格控制离子注入的剂量和能量来减少晶格损伤。

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技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种cmos图像感器的形成方法，通过新的工艺方法，减少白点缺陷。

2、为解决上述问题，本发明所述的一种cmos图像传感器的形成方法，包含：

3、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成氧化层；然后进行刻蚀并填充形成sti，划出有源区，包含所述cmos图像传感器的像素区；

4、光刻及刻蚀，图案化后进行所述像素区的第一次高能粒子注入形成第一阱区；

5、去除光刻胶，进行快速热退火和激活工艺；

6、进行第二次离子注入，完成像素区的第二阱区注入；

7、进行第三次离子注入，完成像素区的第三阱区注入。

8、进一步地，所述的sti中填充介质层包含氧化硅；所述的半导体衬底具有第一导电类型。

9、进一步地，所述的第一次的高能离子注入形成的第一阱区具有第二导电类型。

10、进一步地，所述的快速热退火工艺温度为900～1150℃，工艺时长为30～100s。

11、进一步地，所述的激活工艺温度为900～1150℃，工艺时长为30～240min。

12、进一步地，所述的快速热退火结合激活工艺，能提高离子激活率及充分修复晶格损伤，减少像素区暗电流。

13、进一步地，所述的第二次离子注入形成第二阱区具有第二导电类型，为深阱工艺。

14、进一步地，所述的第三次离子注入形成的第三阱区具有第二导电类型，所述的第三阱区与第一阱区相邻。

15、本发明公开的一种改善cmos图像传感器白点缺陷的工艺方法，通过调整工艺顺序并在第一次离子注入之后增加热处理工艺过程，快速热退火可提高第一次离子注入之后的离子激活率，激活工艺可充分修复晶格损伤，减小暗电流，从而明显改善白噪声性能；调整离子注入顺序可防止过多热预算使第二阱区以及第三阱区的扩散严重，改变掺杂离子分布，致使部分器件失效。

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技术特征：

1.一种cmos图像传感器的工艺方法，其特征在于：

2.如权利要求1所述的cmos图像传感器的工艺方法，其特征在于：所述的sti中填充介质层包含氧化硅；所述的半导体衬底具有第一导电类型。

3.如权利要求1所述的cmos图像传感器的工艺方法，其特征在于：所述的第一次的高能离子注入形成的第一阱区具有第二导电类型。

4.如权利要求1所述的cmos图像传感器的工艺方法，其特征在于：所述的快速热退火工艺温度为900～1150℃，工艺时长为30～100s。

5.如权利要求1所述的cmos图像传感器的工艺方法，其特征在于：所述的激活工艺温度为900～1150℃，工艺时长为30～240min。

6.如权利要求1所述的cmos图像传感器的工艺方法，其特征在于：所述的快速热退火结合激活工艺，能提高离子激活率及充分修复晶格损伤，减少像素区暗电流。

7.如权利要求1所述的cmos图像传感器的工艺方法，其特征在于：所述的第二次离子注入形成第二阱区具有第二导电类型，为深阱工艺。

8.如权利要求1所述的cmos图像传感器的工艺方法，其特征在于：所述的第三次离子注入形成的第三阱区具有第二导电类型，所述的第三阱区与第一阱区相邻。

9.如权利要求1所述的cmos图像传感器的工艺方法，其特征在于：所述的第一导电类型和第二导电类型为两相对的导电类型，即p型和n型，或者是n型和p型。

技术总结
本发明公开了一种CMOS图像传感器的工艺方法，在半导体衬底上形成氧化层；然后进行刻蚀并填充形成STI，划出有源区；光刻及刻蚀，图案化后进行所述像素区的第一次高能粒子注入形成第一阱区；去除光刻胶，进行快速热退火和激活工艺；进行第二次离子注入，完成像素区的第二阱区注入；进行第三次离子注入，完成像素区的第三阱区注入。本发明通过调整工艺顺序并在第一次离子注入之后增加热处理工艺过程，快速热退火可提高第一次离子注入之后的离子激活率，激活工艺可充分修复晶格损伤，减小暗电流，从而明显改善白噪声性能；调整离子注入顺序可防止过多热预算使第二阱区以及第三阱区的扩散严重，改变掺杂离子分布，致使部分器件失效。

技术研发人员：姜慧琴,郭振强,何亚川
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11