專利名稱：用于制造固態(tài)成像裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造使用有源像素MOS傳感器的固態(tài)成像裝置的方法。
背景技術(shù)：
使用有源像素MOS傳感器的固態(tài)成像裝置具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)像素中由光敏二極管探測的信號(hào)被晶體管放大，并且所述固態(tài)成像裝置具有高靈敏度。此外，可通過將光敏二極管形成工藝加入到CMOS邏輯工藝來制造這種固態(tài)成像裝置，并因此所述固態(tài)成像裝置具有允許縮短開發(fā)時(shí)間、低成本和低功耗的特征。
圖3示出了常規(guī)MOS型固態(tài)成像裝置的電路結(jié)構(gòu)。在這種固態(tài)成像裝置中，多個(gè)像素6二維排列以構(gòu)成像素區(qū)域7。每個(gè)像素6是由一個(gè)單元器件組成，所述單元器件含有光敏二極管1；用于傳輸所述光敏二極管信號(hào)的傳輸晶體管2；用于復(fù)置信號(hào)電荷的復(fù)位晶體管3；用于放大所傳輸?shù)男盘?hào)電荷的放大晶體管4以及用于選擇信號(hào)讀出線的縱向選擇晶體管5。參考編號(hào)8表示用于與一個(gè)像素區(qū)域電源連接的部分。在該像素區(qū)域7的外圍電路區(qū)域，布置了一個(gè)縱向選擇單元9、負(fù)載晶體管組10、包括一個(gè)開關(guān)晶體管的一個(gè)行信號(hào)存儲(chǔ)單元11以及一個(gè)提供列選擇信號(hào)的橫向選擇單元12。
從所述縱向選擇單元9橫向提供的縱向選擇晶體管控制線13每一條都和相應(yīng)像素6的縱向選擇晶體管5的柵極連接，并確定一個(gè)將要從中讀取信號(hào)的行。復(fù)位晶體管控制線14和所述復(fù)位晶體管3的柵極連接。傳輸晶體管控制線15和所述傳輸晶體管2的柵極連接。所述縱向選擇晶體管5的源極和一條縱向信號(hào)線16連接。所述縱向信號(hào)線16的一端和所述負(fù)載晶體管組10連接，而另一端和所述行信號(hào)存儲(chǔ)單元11連接，該行信號(hào)存儲(chǔ)單元11包括一個(gè)用于捕獲與一行相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的開關(guān)晶體管。存儲(chǔ)在所述行信號(hào)存儲(chǔ)單元11中的信號(hào)按照從所述橫向選擇單元12提供的一個(gè)選擇脈沖連續(xù)地輸出。
當(dāng)施加一個(gè)行選擇脈沖以設(shè)定縱向選擇晶體管控制線13至高電平時(shí)，只有該行中的縱向選擇晶體管5導(dǎo)通，因此與所選擇的行中的放大晶體管4和所述負(fù)載晶體管組10構(gòu)成源極跟隨器電路。而所述縱向選擇晶體管控制線13處于高電平時(shí)，相應(yīng)的復(fù)位晶體管控制線14被設(shè)定為高電平，由此，和每個(gè)放大晶體管4的柵極區(qū)域連接的浮置擴(kuò)散層的電勢被重新設(shè)定。而且，在所述縱向選擇晶體管控制線13為高電平時(shí)，相應(yīng)的傳輸晶體管控制線15被設(shè)定為高電平，這允許存儲(chǔ)在所述光敏二極管1中的信號(hào)電荷被傳輸?shù)剿龈≈脭U(kuò)散層。同時(shí)，連接到所述浮置擴(kuò)散層的所述放大晶體管4具有等于所述浮置擴(kuò)散層電勢的柵壓，導(dǎo)致基本等于該柵壓的電壓出現(xiàn)在所述縱向信號(hào)線16的兩端，以至所述信號(hào)被傳輸?shù)桨ㄒ粋€(gè)開關(guān)晶體管的所述行信號(hào)存儲(chǔ)單元11。然后，所述行信號(hào)存儲(chǔ)單元11中的信號(hào)作為相應(yīng)于一行的輸出信號(hào)被輸出，該行和由所述橫向選擇單元12連續(xù)生成的列選擇信號(hào)一致。
作為一個(gè)具體體現(xiàn)上述MOS型成像裝置的例子，日本特許號(hào)JP2001-345439 A公開了一種用于制造精細(xì)CMOS圖像傳感器的方法。圖4是在日本特許號(hào)JP2001-345439 A中所公開的MOS型固態(tài)成像裝置的橫截面視圖。區(qū)域A示出了一個(gè)像素區(qū)域，而區(qū)域B示出了一個(gè)外圍電路區(qū)域。
在P型硅襯底20上，通過柵極絕緣膜(氧化硅膜)22形成柵電極23a、23b和23c。在這里，區(qū)域A中的所述柵電極23a是讀出柵電極，而所述柵電極23b是復(fù)位或?qū)ぶ窎烹姌O。參考編號(hào)21表示具有淺槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)(下文中稱為STI)的元件隔離部分。所述STI結(jié)構(gòu)是用于0.25微米工藝或更精細(xì)工藝的精細(xì)圖案。
在區(qū)域A中，在所述硅襯底20的表面區(qū)域形成光敏二極管的N型信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)域25和N型漏極區(qū)域24a。在區(qū)域B中，在所述硅襯底20中形成一個(gè)N阱26和一個(gè)P阱27，且在這些N阱26和P阱27中，分別形成一個(gè)P型LDD(輕摻雜漏極)區(qū)域24b和一個(gè)N型LDD區(qū)域24c。
在這樣的MOS型固態(tài)成像裝置中，通過向所述讀出電極23a施加一個(gè)正電壓，存儲(chǔ)在所述光敏二極管的所述信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)域25中的信號(hào)電荷被讀出至所述N型漏極區(qū)域24a。作為結(jié)果，所述漏極區(qū)域24a的電勢被調(diào)制。所述漏極區(qū)域24a和所述放大晶體管的所述柵電極23b電連接。在這一步，使用了用于電復(fù)位所述漏極區(qū)域24a的一個(gè)復(fù)位晶體管和一條復(fù)位柵極線23b、一個(gè)放大晶體管、以及用于尋址所述放大晶體管的一個(gè)尋址晶體管和一條尋址柵極線23b。
上述常規(guī)固態(tài)成像裝置具有以下問題(1)因?yàn)樗鯩OS型固態(tài)成像裝置是通過這樣的方法制造的，在該方法中，光敏二極管形成工藝被加入到CMOS邏輯工藝中，沒有采取特殊的措施來抑制作為固態(tài)成像裝置的一種特性的圖像缺陷(特別是由白瑕疵(white flaw)代表的缺陷)。
(2)所述MOS型固態(tài)成像裝置的制造工藝是以CMOS邏輯工藝為基礎(chǔ)，并因而調(diào)整該工藝以便實(shí)現(xiàn)N型和P型晶體管的良好的基本性能。因此，如果制造工藝如熱處理被修改，則晶體管的性能可能惡化。
在精細(xì)CMOS邏輯工藝中，是用STI來進(jìn)行元件隔離，柵極是P-MOS和N-MOS的雙柵，且采用RTA(快速熱退火)來作為熱處理。通常，RTA是在900℃以上直到1100℃的溫度下進(jìn)行，并且可以被定義為進(jìn)行的時(shí)間上限為2分鐘的退火，諸如0.1秒內(nèi)完成的尖峰(spike)退火。然而，根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于快速的溫度變化導(dǎo)致的應(yīng)力傾向于被保持，以至于當(dāng)制造精細(xì)固態(tài)成像裝置時(shí)，難于抑制圖像缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)前面的說明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的MOS型固態(tài)成像裝置的方法，通過該方法，可有效地抑制圖像缺陷的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的制造方法是用于制造這樣的固態(tài)成像裝置，其中多個(gè)像素二維排列以便形成一個(gè)光敏區(qū)域。每個(gè)所述像素包括一個(gè)光敏二極管和讀出器件，該光敏二極管對(duì)入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以便存儲(chǔ)一個(gè)信號(hào)電荷，所述讀出器件用于從所述光敏二極管讀出所述信號(hào)電荷。用MOS晶體管形成用于驅(qū)動(dòng)所述光敏區(qū)域中行方向上的多個(gè)像素的縱向驅(qū)動(dòng)電路、用于驅(qū)動(dòng)所述光敏區(qū)域中列方向上的多個(gè)像素的橫向驅(qū)動(dòng)電路、以及用于放大輸出信號(hào)的放大電路。該方法包括在所述多個(gè)光敏二極管和所述多個(gè)MOS晶體管之間形成一個(gè)具有STI(淺槽隔離)結(jié)構(gòu)的元件隔離區(qū)域；并且形成所述MOS晶體管的柵極氧化物膜，其厚度為10納米或更薄。在MOS晶體管的柵極形成之后，在不超過900℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行所有的熱處理工藝。
附圖簡述
圖1A到1F是橫截面視圖，其示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的固態(tài)成像裝置的制造工藝；圖2A到2F是橫截面視圖，其示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的固態(tài)成像裝置的制造工藝；圖3是電路圖，其示意地示出使用了有源像素MOS傳感器的固態(tài)成像裝置的結(jié)構(gòu)；圖4是橫截面視圖，其示出了常規(guī)固體成像裝置。
發(fā)明詳述依照根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)造的固態(tài)成像裝置的制造方法，可減小施加到光敏二極管上的各種應(yīng)力，并且可抑制晶體缺陷。因此，在具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的MOS型固態(tài)成像裝置中，圖像缺陷的發(fā)生可得到有效地抑制，并且可以改善該裝置的性能。
在根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置制造方法中，至少可以在所述光敏二極管形成之后、在源極和漏極注入之后、以及在襯底接觸注入之后提供所述熱處理工藝?？梢允褂脿t子來進(jìn)行所述熱處理工藝。優(yōu)選，在850℃到900℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行所述使用了爐子的熱處理工藝，所述溫度范圍包括850℃和900℃，且持續(xù)時(shí)間周期上限為60分鐘。
而且，在MOS晶體管柵極形成之后的所述熱處理工藝還可以包括一個(gè)退火步驟，該退火步驟在不超過900℃的溫度下進(jìn)行，且持續(xù)15分鐘或更長。在這樣的情形中，優(yōu)選，所述多個(gè)MOS晶體管只由N型晶體管構(gòu)成。
下面參考附圖更具體地說明本發(fā)明的實(shí)施例。在下面說明中所參考的每幅附圖中，區(qū)域A示出了固態(tài)成像裝置的一個(gè)像素區(qū)域，而區(qū)域B示出了一個(gè)外圍電路區(qū)域。
實(shí)施例1根據(jù)實(shí)施例1的制造方法是有利地用于這樣的情形，其中采用了0.25微米或更精細(xì)的精細(xì)CMOS邏輯工藝，采用STI來作為元件絕緣且生成了10納米或更薄的柵極氧化物膜。該實(shí)施例的一個(gè)特征在于RTA沒有用于激活退火(activation annealing)。下面將參考以剖面形式示出了制造工藝的圖1A到1F來介紹根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的制造方法。
首先，如圖1A所示，使用公知技術(shù)在P型硅襯底20中形成一個(gè)具有STI結(jié)構(gòu)的元件隔離區(qū)域21。然后，在所述硅襯底20的區(qū)域A內(nèi)形成光敏二極管的信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)域25。然后，在區(qū)域B中的P-MOS晶體管形成區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)N阱26，并且在區(qū)域B中的N-MOS晶體管形成區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)P阱27。對(duì)于N阱來說典型的摻雜物是磷，而對(duì)于P阱來說典型的摻雜物是硼。接著，在所述硅襯底20上，形成一個(gè)氧化硅膜來作為柵極絕緣膜22。然后，形成由多酸鹽(polycide)(WSi/DPS)制成的一個(gè)讀出柵電極23a、一個(gè)復(fù)位或?qū)ぶ窎烹姌O23b和一個(gè)MOS場效應(yīng)晶體管的柵電極23c。
然后，通過光刻法和離子注入法在區(qū)域A內(nèi)與所述讀出柵電極23a相鄰的部分形成一個(gè)N型漏極區(qū)域24a，而在區(qū)域B內(nèi)的N-MOS晶體管的源極/漏極區(qū)域形成一個(gè)N型LDD(輕摻雜漏極)區(qū)域24c。接著，在P-MOS晶體管的源極/漏極區(qū)域形成一個(gè)P型LDD區(qū)域24b。
然后，如圖1B所示，例如，采用常壓CVD(化學(xué)氣相沉積)法或類似的方法在整個(gè)表面上形成膜厚為30納米的氮化硅膜28。而且，采用低壓CVD法或類似的方法在所述氮化硅膜28上形成膜厚為85納米的氧化硅膜29。然后，采用光刻法在所述光敏二極管上面的區(qū)域選擇性地在所述氧化硅膜29上形成光刻膠膜30。
接著，采用RIE(反應(yīng)離子蝕刻)技術(shù)對(duì)所述氮化硅膜28和所述氧化硅膜29進(jìn)行干法蝕刻，該技術(shù)中所述光刻膠膜30用作掩膜。作為結(jié)果，如圖1C所示，在所述柵電極23a、23b和23c的側(cè)墻上形成柵極側(cè)墻絕緣膜32，并且在所述光敏二極管的信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)域25上形成硅化物阻擋層31。之后，除去所述光刻膠膜30。在這一步，如果所述多酸鹽通過干法蝕刻暴露出來，則這將成為W(鎢)的污染源，同時(shí)也是表面異常氧化的原因。因此，應(yīng)注意不要暴露出所述多酸鹽。
然后，如圖1D所示，采用光刻法和離子注入法在所述信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)域25的表面形成一個(gè)P+型表面遮蔽區(qū)域33。作為結(jié)果，形成一個(gè)P+NP型掩埋光敏二極管。在這里，所述表面遮蔽區(qū)域33使位于所述光敏二極管表面的Si/SiO2界面的遮蔽成為可能，以便防止由于所述信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)域25所造成的耗盡層擴(kuò)展到所述Si/SiO2界面。因此，所述表面遮蔽區(qū)域33可以抑制由于所述Si/SiO2界面態(tài)引起的漏電流的出現(xiàn)。同時(shí)，在區(qū)域B中，在所述元件區(qū)域內(nèi)形成源極/漏極區(qū)域34a和34b。這里，進(jìn)行N+型離子注入以便形成所述N-MOS區(qū)域的所述源極/漏極區(qū)域34a，以及進(jìn)行P+型離子注入以便形成所述P-MOS區(qū)域的所述源極/漏極區(qū)域34b。
接著，對(duì)注入到所述源極/漏極區(qū)域34a和34b內(nèi)的離子進(jìn)行激活退火。雖然在常規(guī)CMOS邏輯工藝的這一步驟中采用了RTA，但是因?yàn)镽TA要求在一段很短的時(shí)間內(nèi)快速的溫度升高，本實(shí)施例由于以下原因而不采用RTA主要原因?yàn)槿c(diǎn)，包括RTA傾向于誘發(fā)晶體缺陷；RTA不能減小從STI和柵極上施加到光敏二極管上的應(yīng)力；而且因?yàn)樗鯬+型表面遮蔽區(qū)域33是一個(gè)具有相當(dāng)高濃度的注入層，可能會(huì)出現(xiàn)大量的缺陷，且因此不充分的退火將導(dǎo)致缺陷大量生長，這將導(dǎo)致次級(jí)缺陷的出現(xiàn)。因?yàn)檫@些原因，在本實(shí)施例中，取代RTA，采用例如爐子退火來進(jìn)行所述激活退火。根據(jù)所述爐子退火，例如，可通過把溫度設(shè)定為850℃，時(shí)間設(shè)為45分鐘而施以充分的熱處理。此外，在采用了RTA的情形中，對(duì)所述P+型表面遮蔽區(qū)域33的激活退火是在所述遮蔽區(qū)域33形成之后進(jìn)行的。另一方面，采用所述爐子退火，這些工藝可以同時(shí)進(jìn)行。
然后，進(jìn)行預(yù)非晶化(pre-amorphization)離子注入來作為對(duì)金屬硅化物形成的預(yù)處理，這將在后面進(jìn)行說明。所述預(yù)非晶化離子注入以這種方式來進(jìn)行，即，在例如20KeV的加速電壓和3.0E14/cm2的劑量條件下使用As離子。其后，采用濺射法或類似的方法在整個(gè)表面上形成例如厚度為40納米的Ti膜(未示出)來作為硅化物金屬膜。所述硅化物金屬不局限于Ti，難熔金屬如Co、Ni和W都可以使用。
然后，在氮?dú)夥罩校诶?75℃的溫度下進(jìn)行RTP(快速熱處理)30秒。因此，如圖1E所示，所述硅襯底20中的硅和所述硅化物金屬膜中的Ti在所述硅襯底20的元件區(qū)域和所述硅化物金屬膜直接接觸的區(qū)域處發(fā)生反應(yīng)，從而所述金屬變成硅化物以形成鈦硅化物(TiSi)膜35。之后，用H2SO4或HCl+H2O2溶液除去未反應(yīng)的硅化物金屬膜，而且，在例如850℃的溫度下進(jìn)行RTP熱處理10秒鐘。以這種方式，可以在沒有被所述硅化物阻擋層31所覆蓋的區(qū)域形成所述Ti硅化物(TiSi)膜35。
然后，如圖1F所示，在整個(gè)表面上形成一個(gè)層間絕緣膜36，然后通過CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)技術(shù)對(duì)該層間絕緣膜36進(jìn)行平坦化。在其上選擇性地形成A1引線37，該A1引線用作信號(hào)線和區(qū)域A內(nèi)的連接線及區(qū)域B內(nèi)的連接線。用于形成多層引線的后續(xù)工藝遵循公知的技術(shù)，這里省略對(duì)這些工藝的解釋。
根據(jù)該制造方法，可以減輕施加在光敏二極管上的各種應(yīng)力，并且可以抑制晶體缺陷。因此，在用0.25微米或更精細(xì)的精細(xì)CMOS邏輯工藝制造的MOS型固態(tài)成像裝置中，可以解決成像特性的缺陷，如白瑕疵和暗粒度(dark graininess)。
實(shí)施例2根據(jù)實(shí)施例2的固態(tài)成像裝置的制造方法的一個(gè)特征在于實(shí)施例1的工藝被應(yīng)用到一種固態(tài)成像裝置的制造工藝中，所述固態(tài)成像裝置中所有的晶體管都是用N溝道晶體管(參考例如日本特許號(hào)JP2002-270808A)來構(gòu)成。下面將參考以剖面形式示出了制造工藝的圖2A到2F來介紹本實(shí)施例。在下面的說明中，對(duì)和實(shí)施例1中相同的步驟的解釋被簡化，而不同的步驟被詳述。
首先，如圖2A所示，采用公知技術(shù)選擇性地在一塊P型硅襯底20中形成一個(gè)具有STI結(jié)構(gòu)的元件隔離區(qū)域21。然后，在所述硅襯底20的區(qū)域A內(nèi)形成光敏二極管的信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)域25。接著，在區(qū)域B中的N-MOS晶體管形成區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)P阱27。然后，在所述硅襯底20上，形成一個(gè)氧化硅膜來作為柵極絕緣膜22。接著，形成由多酸鹽(WSi/DPS)制成的一個(gè)讀出柵電極23a、一個(gè)復(fù)位或?qū)ぶ窎烹姌O23b和一個(gè)MOS場效應(yīng)晶體管的柵電極23c。
然后，通過光刻和離子注入法在所述硅襯底20的表面與區(qū)域A內(nèi)的所述讀出柵電極23a相鄰的部分處形成一個(gè)N型漏極區(qū)域24a，而在區(qū)域B內(nèi)的N-MOS晶體管的源極/漏極區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)N型LDD(輕摻雜漏極)區(qū)域24c。
然后，如圖2B所示，采用常壓CVD(化學(xué)氣相沉積)法或類似的方法在整個(gè)表面上形成例如膜厚為30納米的氮化硅膜28。而且，采用低壓CVD法或類似的方法在所述氮化硅膜28上形成膜厚為85納米的氧化硅膜29。然后，采用光刻法在所述氧化硅膜29上的所述光敏二極管上面的區(qū)域形成光刻膠膜30。
然后，采用RIE(反應(yīng)離子蝕刻)技術(shù)對(duì)所述氮化硅膜28和所述氧化硅膜29進(jìn)行干法蝕刻，其中所述光刻膠膜30用作掩膜。因此，如圖2C所示，在所述柵電極23a、23b和23c的側(cè)墻處形成柵極側(cè)墻絕緣膜32，而在所述光敏二極管的所述信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)域25上形成硅化物阻擋層31。之后，除去所述光刻膠膜30。在這一步，如果所述多酸鹽通過所述干法蝕刻被暴露出來，這將成為W(鎢)的污染源，同時(shí)也是表面異常氧化的原因。因此，應(yīng)當(dāng)注意不要暴露出所述多酸鹽。
然后，如圖2D所示，采用光刻法和離子注入法在區(qū)域A中光敏二極管的所述信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)域25的表面區(qū)域形成一個(gè)P+型表面遮蔽區(qū)域33。作為結(jié)果，形成了一個(gè)P+NP型掩埋光敏二極管。這里，所述表面遮蔽區(qū)域33使得位于所述光敏二極管表面的Si/SiO2界面的遮蔽成為可能，以便防止由于所述信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)域25所造成的耗盡層擴(kuò)展到所述Si/SiO2界面。因此，所述表面遮蔽區(qū)域33可以抑制由于所述Si/SiO2界面態(tài)引起的泄漏電流的出現(xiàn)。同時(shí)，在區(qū)域B中，進(jìn)行N+型離子注入以便在所述N-MOS區(qū)域中形成一個(gè)源極/漏極區(qū)域34b。
然后，對(duì)注入到所述源極/漏極區(qū)域的離子進(jìn)行激活退火。與實(shí)施例1類似，不采用RTA來進(jìn)行所述激活退火，而采用了例如爐子退火。根據(jù)所述爐子退火，例如，可以通過將溫度設(shè)定為850℃，且時(shí)間為45分鐘，來施以充分的熱處理。
注意到這里，當(dāng)對(duì)于P-MOS和N-MOS晶體管都形成的情況而進(jìn)行所述爐子退火時(shí)，B(硼)可能會(huì)從P-MOS晶體管的柵極滲出，導(dǎo)致P-MOS晶體管閾值的顯著變化。然而，在固態(tài)成像裝置僅由N-MOS晶體管構(gòu)成的情況下，這樣的問題就可以避免。即使在N-MOS晶體管的情形中，晶體管特性，如閾值電壓、飽和電流和亞閾值特性也可能會(huì)通過上述爐子退火而輕微波動(dòng)。然而，這樣的波動(dòng)也可通過調(diào)整進(jìn)行處理，該調(diào)整使用用于閾值調(diào)整的離子注入和源極/漏極注入。
然后，進(jìn)行了預(yù)非晶化(pre-amorphization)離子注入來作為金屬硅化物形成的預(yù)處理，后面將對(duì)其進(jìn)行說明。該預(yù)非晶化離子注入以這種方式進(jìn)行，即，在例如20KeV的加速電壓和3.0E14/cm2的劑量條件下使用As離子。然后，例如，采用濺射法或類似的方法在整個(gè)表面上形成膜厚為40納米的Ti膜(未示出)來作為硅化物金屬膜。所述硅化物金屬不局限于Ti，難熔金屬如Co、Ni和W都可以使用。
然后，在氮?dú)夥罩?，例如?75℃的溫度下進(jìn)行RTP 30秒。因此，如圖2E所示，所述硅襯底20中的硅和所述硅化物金屬膜中的Ti在所述硅襯底20中的元件區(qū)域和所述硅化物金屬膜直接接觸的區(qū)域發(fā)生反應(yīng)，以便所述金屬變成硅化物以形成鈦硅化物(TiSi)膜35。之后，用H2SO4或HCl+H2O2溶液除去未反應(yīng)的硅化物金屬膜，而且，例如在850℃的溫度條件下進(jìn)行RTP熱處理10秒。以這種方式，可以在沒有被所述硅化物阻擋層31所覆蓋的區(qū)域形成所述Ti硅化物(TiSi)膜35。
然后，如圖2F所示，在整個(gè)表面上形成一個(gè)層間絕緣膜36，然后通過CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)技術(shù)將該層間絕緣膜36進(jìn)行平坦化。在其上選擇性地形成Al引線37，該Al引線用作信號(hào)線和區(qū)域A內(nèi)的連接線及區(qū)域B內(nèi)的連接線。用于形成多層引線的后續(xù)工藝遵循公知的技術(shù)，對(duì)這些工藝的解釋被省略。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以選擇一種用于減小施加到光敏二極管上的各種應(yīng)力和用于抑制晶體缺陷的最優(yōu)退火技術(shù)，而同時(shí)抑制P-MOS和N-MOS這兩種晶體管的晶體管特性的退化，特別是閾值電壓的退化。因此，在用0.25微米或更精細(xì)的CMOS邏輯工藝制造的MOS型固態(tài)成像裝置中，可以解決成像特性的缺陷，如白瑕疵和暗粒度。
在上述實(shí)施例中，多酸鹽(WSi/DPS)被用作所述柵電極。然而，也可使用摻雜的多晶硅(DPS)或注入的多晶硅。而且，雖然使用了鈦硅化物來作為所述金屬硅化物，也可以使用Co、Ni或W的硅化物?？蓮倪@些金屬中的任何一種得到類似的特性。
本發(fā)明在不偏離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下可以以其它形式實(shí)現(xiàn)。本申請(qǐng)所公開的實(shí)施例在所有方面都應(yīng)該被認(rèn)為是說明性的，而非限制性的。本發(fā)明的范圍由附屬的權(quán)利要求，而非前面的說明書指出，且在權(quán)利要求書等價(jià)意義和范圍內(nèi)的所有變化都應(yīng)該包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造固態(tài)成像裝置的方法，其中二維布置多個(gè)像素以形成一個(gè)光敏區(qū)域，每個(gè)所述像素包括一個(gè)光敏二極管，該光敏二極管對(duì)入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以便存儲(chǔ)一個(gè)信號(hào)電荷，和用于從所述光敏二極管讀出所述信號(hào)電荷的讀出元件，而用于驅(qū)動(dòng)所述光敏區(qū)域內(nèi)行方向上的多個(gè)像素的一個(gè)縱向驅(qū)動(dòng)電路、用于驅(qū)動(dòng)同一光敏區(qū)域內(nèi)列方向上的多個(gè)像素的一個(gè)橫向驅(qū)動(dòng)電路、以及用于放大輸出信號(hào)的一個(gè)放大電路由MOS晶體管構(gòu)成，該方法包括在所述多個(gè)光敏二極管和所述多個(gè)MOS晶體管之間形成一個(gè)具有STI(淺槽隔離)結(jié)構(gòu)的元件隔離區(qū)域；以及形成所述MOS晶體管的厚度為10納米或更薄的的柵極氧化物膜，其中所述MOS晶體管的柵極形成之后的所有熱處理工藝在不超過900℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中至少分別在所述光敏二極管形成之后、在源極和漏極注入之后、和在襯底接觸注入之后提供所述熱處理工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中使用爐子來進(jìn)行所述熱處理工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中所述使用爐子的熱處理工藝在850℃到900℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，包括850℃和900℃，且持續(xù)時(shí)間在60分鐘以內(nèi)。
5.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在所述MOS晶體管的柵極形成之后的所述熱處理工藝包括一個(gè)退火步驟，該退火步驟在不超過900℃的溫度下進(jìn)行，且持續(xù)15分鐘或更長。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中所述多個(gè)MOS晶體管僅由N型晶體管構(gòu)成。
全文摘要
提供了一種用于制造固態(tài)成像裝置的方法，其中二維布置多個(gè)像素以形成一個(gè)光敏區(qū)域，每個(gè)所述像素包括一個(gè)光敏二極管，該光敏二極管對(duì)入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以便存儲(chǔ)一個(gè)信號(hào)電荷，以及用于從所述光敏二極管讀出所述信號(hào)電荷的讀出元件，而用于驅(qū)動(dòng)所述光敏區(qū)域內(nèi)行方向上的多個(gè)像素的一個(gè)縱向驅(qū)動(dòng)電路、用于驅(qū)動(dòng)同一光敏區(qū)域內(nèi)列方向上的多個(gè)像素的一個(gè)橫向驅(qū)動(dòng)電路、以及用于放大輸出信號(hào)的一個(gè)放大電路由MOS晶體管構(gòu)成。該方法包括在所述多個(gè)光敏二極管和所述多個(gè)MOS晶體管之間形成一個(gè)具有STI(淺槽隔離)結(jié)構(gòu)的元件隔離區(qū)域；以及形成厚度為10納米或更薄的所述MOS晶體管的柵極氧化物膜。所述MOS晶體管的柵極形成之后的所有熱處理工藝在不超過900℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。在具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的MOS型固態(tài)成像裝置中，可以充分抑制圖像缺陷的發(fā)生。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1638140SQ20051000390
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2005年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者越智元隆 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社