一种半导体器件、其制备方法和前照式图像传感器与流程

本发明涉及半导体集成电路制造工艺，尤其涉及一种半导体器件、制备方法和前照式图像传感器。

背景技术：

1、互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，cmos)图像传感器与电荷耦合器件(charge-coupled device，ccd)图像传感器相比，因可以与成熟的cmos工艺兼容，具有集成度高、成本低、功耗小等优点。其发展迅速，应用前景广阔，逐步取代ccd图像传感器应用于车载、手机、相机、安防、医疗影像、航天军工领域以及工业生产中。

2、针对大尺寸像素，由于前照式图像传感器制造工艺简单，成本低，良率高，与背照式图像传感器相比，有很强的竞争优势。然而，由于前照式图像传感器的光线是通过微透镜到达彩色滤光片，再经过金属布线到达光电二级管，会损失较多光线，造成前照式图像传感器的光电转换效率降低，信噪比变差。可见金属布线到光电二级管之间的介质层结构对前照式图像传感器的光电转换效率极其关键，为了提高前照式图像传感器的光学性能，目前在像素版图设计时，会使金属走线避开光电二级管区域，而致密介质层介于光电二级管和金属布线之间，对前照式图像传感器的光学性能至关重要。在55nm及更先进的工艺节点中，致密介质层由介质层和阻挡层组成，介质层致密，填充性较好，折射率一般为1.45，阻挡层抗腐蚀能力较强，在后续使用氢氟酸湿法清洗时能够保护介质层，阻挡层折射率比较高，一般为1.95～4.0，介质层和阻挡层由于折射率的不同，会影响光程，从而影响光电转化效率，继而影响前照式图像传感器的光学性能。

3、因此，有必要开发一种半导体器件、制备方法和前照式图像传感器，以提升前照式图像传感器的光学性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种半导体器件、制备方法和前照式图像传感器，以提升前照式图像传感器的光学性能。

2、第一方面，本发明实施例提供一种半导体器件制备方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底内部形成有对应于像素单元的光电二极管，所述光电二极管临近所述半导体衬底的正表面；在所述半导体衬底正表面形成栅极氧化物层；在所述栅极氧化物层表面形成mos器件及侧墙结构；在所述半导体衬底内部形成源漏区；形成致密介质层，其中，所述致密介质层的折射率大于或等于栅极氧化物层的折射率且小于层间介质氮化硅层的折射率，所述致密介质层覆盖所述半导体衬底以及所述mos器件及侧墙结构；在所述致密介质层表面，形成层间介质氮化硅层；在所述层间介质氮化硅层表面，形成层间介质氧化硅层。

3、一种可能的实施例中，在形成致密介质层之后，还包括：对致密介质层进行快速高温退火处理。

4、另一种可能的实施例中，对所述致密介质层进行快速高温退火处理之后，还包括：使用氢氟酸湿法清洗所述致密介质层表面。

5、再一种可能的实施例中，所述致密介质层的厚度为

6、其它可能的实施例中，在所述致密介质层表面，形成层间介质氮化硅层，包括：在所述致密介质层表面，采用应力记忆技术形成所述层间介质氮化硅层。

7、又一种可能的实施例中，在所述层间介质氮化硅层表面，形成层间介质氧化硅层，包括：在所述层间介质氮化硅层表面，采用等离子体增强化学气相沉积形成所述层间介质氧化硅层。

8、还有一种可能的实施例中，所述致密介质层材料为氧化硅，碳氧化硅和氮氧化硅中的至少一种。

9、第二方面，本发明实施例提供一种半导体器件，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内部形成有对应于像素单元的光电二极管，所述光电二极管临近所述半导体衬底的正表面；覆盖所述半导体衬底正表面的栅极氧化物层；形成于所述栅极氧化物层表面的mos器件及侧墙结构；设置在所述半导体衬底内的源漏区；覆盖所述半导体衬底以及所述mos器件及侧墙结构的致密介质层，其中，所述致密介质层的折射率大于或等于栅极氧化物层的折射率且小于层间介质氮化硅层的折射率；形成于所述致密介质层表面的层间介质氮化硅层；形成于所述层间介质氮化硅层表面的层间介质氧化硅层。

10、一种可能的实施例中，所述致密介质层的厚度为

11、第三方面，本发明实施例提供一种前照式图像传感器，包括如上述第二方面所述的半导体器件。

12、本发明提供的一种半导体器件、其制备方法和前照式图像传感器，通过改变致密介质层结构，只形成致密介质层以提高光电转化效率，同时增加了致密介质层的厚度，进一步提高了光电转化效率并控制了清洗时对致密介质层造成的损失。

技术特征：

1.一种半导体器件制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成致密介质层之后，还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述致密介质层进行快速高温退火处理之后，还包括：

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述致密介质层的厚度为

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，在所述致密介质层表面，形成层间介质氮化硅层，包括：

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，在所述层间介质氮化硅层表面，形成层间介质氧化硅层，包括：

7.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述致密介质层的材料为氧化硅，碳氧化硅和氮氧化硅中的至少一种。

8.一种半导体器件，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述致密介质层的厚度为

10.一种前照式图像传感器，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的半导体器件。

技术总结
本发明提供了一种半导体器件、其制备方法和前照式图像传感器，包括：提供半导体衬底，在半导体衬底内部形成有对应于像素单元光电二极管，所述光电二极管临近所述半导体衬底的正表面；在所述衬底正表面形成栅极氧化物层；在所述栅极氧化物层表面形成MOS器件及侧墙结构；在所述半导体衬底内部形成源漏区；形成致密介质层，其中，所述致密介质层的折射率大于或等于栅极氧化物层的折射率且小于层间介质氮化硅层的折射率，所述致密介质层覆盖所述MOS器件及侧墙结构；在所述致密介质层表面形成层间介质氮化硅层；在所述层间介质氮化硅层表面形成所述层间介质氧化硅层。本发明通过改变致密介质层结构，只形成致密层以提高光电转化效率。

技术研发人员：李娟,王玮
受保护的技术使用者：成都微光集电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25