專利名稱：場效應(yīng)管圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法。
背景技術(shù)：
場效應(yīng)管圖像傳感器(CMOS Image Sensor，CIS)是通過在基底上形成活性區(qū)域以 及在基底上沉積各種導電層及半導體層來制造。通過p-n結(jié)的電流使電子和空穴互相重新 組合，電子和空穴對的重組導致能級的下降，從而發(fā)光。例如GaAs或GaN等能隙材料制造 的順向偏壓P-n結(jié)中，電子和空穴對重組，會造成發(fā)光。此光的波長落在可見光區(qū)或是非可 見光區(qū)的范圍。不同顏色的光可使用不同能隙的材料來形成。例如在申請?zhí)枮椤?00810215301.0”名稱為“圖像傳感器及其制造方法”的中國專 利文獻中提供了一種場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法。圖1為現(xiàn)有的一種應(yīng)用于圖像傳感器中的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法流程 圖。如圖1所示，現(xiàn)有的一種方法包括下列步驟步驟Si，提供N型的半導體襯底；步驟S2，在所述N型的半導體襯底上形成光掩膜層；步驟S3，圖案化光掩膜層，形成暴露所述第一摻雜區(qū)域的開口，即形成光掩膜圖 案；步驟S4，在光掩膜圖案掩膜下，離子注入P型離子。然后，再去除光掩膜圖案，將半導體襯底和摻雜P型離子的區(qū)域外接電極就形成 了圖像傳感器，P型摻雜的區(qū)域即為感光區(qū)。但在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，上述工藝制造的場效應(yīng)管圖像傳感器由于感光區(qū)比較敏 感，因此存在較大的漏電流。因此有的制造工藝中在步驟S4之后還包括步驟S5，在第一摻雜類型的半導體襯底上形成光掩膜層；步驟S6，圖案化光掩膜層，形成具有暴露感光區(qū)及感光區(qū)周圍的部分半導體襯底 的開口，即形成光掩膜圖案；步驟S7，在光掩膜圖案掩膜下，再次進行離子注入P型離子，從而使得在感光區(qū)域 的周圍形成濃度較小的P型離子摻雜區(qū)，這樣可以大大減小漏電流。但是現(xiàn)有技術(shù)的缺點在于制造工藝復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是簡化場效應(yīng)管圖像傳感器的制造工藝。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種場效應(yīng)管圖像傳感器的的制造方法，包括 步驟提供具有第一摻雜類型區(qū)域的半導體襯底；在所述半導體襯底上形成光掩膜層；
圖案化光掩膜層，形成暴露所述第一摻雜區(qū)域的開口，即形成第一光掩膜圖案；在所述第一光掩膜圖案掩膜下，第一次離子注入第二摻雜類型的離子；對光掩膜圖案進行灰化，使所述開口擴大，即形成第二光掩膜圖案；在所述第二光掩膜圖案掩膜下，第二次離子注入第二摻雜類型的離子。優(yōu)選的，所述第一次離子注入的第二摻雜類型的離子和所述第二次離子注入的第 二摻雜類型的離子的能量和劑量相同。優(yōu)選的，所述第一摻雜類型為N型，第二摻雜類型為P型。優(yōu)選的，第一次離子注入的第二摻雜類型的離子和所述第二次離子注入的第二摻 雜類型的離子的注入深度為200 A 300 A。優(yōu)選的，所述P型離子為硼離子。優(yōu)選的，所述第一次和第二次離子注入P型離子為離子注入BF2離子。優(yōu)選的，灰化氣體包括氧氣，所述灰化的具體參數(shù)為溫度為15攝氏度 25攝氏 度，腔室壓力為300毫托 400毫托，灰化時間為55秒 65秒，射頻為25MHz 30MHz，電 源功率150 250W。優(yōu)選的，所述光掩膜層的厚度為14000 ι人。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有以下優(yōu)點本發(fā)明通過灰化工藝使得光掩膜圖案的開口擴大，從而避免了重復制造光掩膜層 的步驟，從而簡化了工藝，也減少了重復制造光掩膜層和去除光掩膜層對半導體襯底帶來 的損傷。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按 實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為現(xiàn)有的一種應(yīng)用于圖像傳感器中的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法流程 圖；圖2為本發(fā)明的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法流程圖；圖3至圖4為本發(fā)明的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法示意圖。
具體實施例方式由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有的場效應(yīng)管圖像傳感器由于感光區(qū)比較敏感，因此存在較 大的漏電流，為了減小漏電流采用兩次離子注入P型離子的方法，但是現(xiàn)有工藝由于是在 第一次離子注入之后去除光掩膜圖案，然后重新形成開口較大的光掩膜圖案，這樣步驟復 雜，而且反復的形成和去除光掩膜圖案也會給半導體襯底帶來損傷。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā) 明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖2為本發(fā)明的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法流程圖；圖3至圖4為本發(fā)明的 場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法示意圖。下面結(jié)合圖2至圖4對本發(fā)明的場效應(yīng)管圖像傳 感器制造方法進行說明，其包括下列步驟步驟S10，提供具有第一摻雜類型區(qū)域的半導體襯底。參考圖3，具體的，半導體襯底100可以為單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺 (SiGe)、硅、鍺、砷化鎵或硅鍺化合物；該半導體襯底100還可以具有外延層或絕緣層上硅 結(jié)構(gòu)；所述的半導體襯底100還可以是其它半導體材料，也可以是絕緣體上硅(S0I)，還可 以包括其它的材料，例如銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵。另外還可以為 多層基片、分級基片、絕緣體上硅基片、外延硅基片、部分處理的基片(包括集成電路及其 他元件的一部分)、圖案化或未被圖案化的基片。半導體襯底包括第一摻雜類型區(qū)域105，例如可以為半導體襯底為第一摻雜類型 的半導體襯底，或者在所述半導體襯底100中可以具有第一摻雜類型的摻雜阱，所述摻雜 阱可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員所習知的方法形成，例如，在半導體襯底100上先通過光刻工藝 定義出形成N阱的區(qū)域，然后進行離子注入，形成N阱，注入的離子為N型離子，例如磷離 子。步驟S20，在所述半導體襯底100上形成光掩膜層。繼續(xù)參考圖3，具體的，在半導體襯底100上可以利用旋涂(spin on)工藝涂布光 掩膜層，所示光掩膜層可以包括底部抗反射(BottomAnti-Reflective Coating, BARC)層 111和光致抗蝕層112，在本實施例中，光掩膜層的厚度為14000 A。所述底部抗反射層111 的作用主要為防止光線通過光刻膠后在晶圓界面發(fā)生反射，避免反射的光線會與入射光 發(fā)生干涉，使得能均勻曝光。步驟S30，圖案化光掩膜層，形成暴露所述第一摻雜區(qū)域105的開口，即形成第一 光掩膜圖案。繼續(xù)參考圖3，具體的，該步驟可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的工藝，例如具體可以 為通過曝光將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到光掩膜層上，然后利用顯影液將相應(yīng)部位的光掩膜 層去除，以形成第一光掩膜圖案115。在本發(fā)明中，將光掩膜層上形成一個開口圖形120，例 如矩形或者圓形的開口，開口 120的底部暴露半導體襯底的第一摻雜類型區(qū)域105。步驟S40，在所述第一光掩膜圖案115掩膜下，第一次離子注入第二摻雜類型的離 子。繼續(xù)參考圖3，所述第一次離子注入的離子類型與第一摻雜區(qū)的離子類型相反，離 子注入的深度為現(xiàn)有技術(shù)，可根據(jù)不同的注入深度要求調(diào)整離子注入的能量和劑量。其中， 當所述第一摻雜區(qū)為N型時，則第二摻雜類型為P型，例如離子注入的離子為B離子或者BF2 離子，例如，具體為離子注入30Kev的BF2離子；當所述第一摻雜區(qū)為P型時，離子注入的離 子如砷離子、磷離子等，例如，具體為離子注入170Kev的磷離子。第一次離子注入的離子深 度為200 A 300 A。在離子注入工藝完成后，還可以包括對所述離子注入?yún)^(qū)進行退火工藝，在本發(fā)明 中，所述退火工藝可以為公知的退火工藝，如管式爐退火或者快速退火爐退火，所述退火的具體工藝參數(shù)為，溫度900攝氏度至1100攝氏度，保護氣體為隊，保護氣體流量為每分鐘5 標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米。所述退火工藝能夠恢復襯底中被離子注入工藝 損傷的晶格，并激活注入離子使得注入離子進一步擴散。步驟S50，對光掩膜圖案進行灰化，使所述開口擴大，即形成第二光掩膜圖案125。參考圖4，具體的，可以利用適度的灰化工藝進行去毛邊，從而使所述開口擴大，例 如開口的每一側(cè)去掉0. 2nm 0. 6nm，即形成第二光掩膜圖案125。在本實施例中，所述灰化 工藝的具體參數(shù)為灰化氣體包括氧氣，所述灰化的具體參數(shù)為溫度為15攝氏度 25攝 氏度，例如18攝氏度、20攝氏度、22攝氏度，腔室壓力為300毫托 400毫托，例如320毫 托、350毫托、380毫托，灰化時間為55秒 65秒，例如58秒、61秒、63秒，射頻為25MHz 30MHz，例如 ^MHz、27MHz、28MHz，電源功率 150 250W，例如 170W、200W、220W。，直至去除光 刻膠圖形601。其中，圖4中虛線表示被去除的第一光掩膜圖案的部分。步驟S60，在所述第二光掩膜圖案掩膜下，第二次離子注入第二摻雜類型的離子。繼續(xù)參考圖4，具體的，所述第二次離子注入的離子類型與第一摻雜區(qū)的離子類型 相反，離子注入的深度為現(xiàn)有技術(shù)，可根據(jù)不同的注入深度要求調(diào)整離子注入的能量和劑 量。其中，當所述第一摻雜區(qū)為N型時，則第二摻雜類型為P型，例如離子注入的離子為B 離子或者Bi^2離子；當所述第一摻雜區(qū)為P型時，離子注入的離子如砷離子、磷離子等。在本實施例中，具體的離子注入的參數(shù)為30Kev的BF2離子。第二次離子注入的 離子深度為200 A 300入。從而第一次和第二次離子注入在掩膜圖案邊緣區(qū)域形成濃度梯度，從而減少漏 H1^ ο以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。任 何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方 法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實 施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做 的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種場效應(yīng)管圖像傳感器的的制造方法，其特征在于，包括步驟提供具有第一摻雜類型區(qū)域的半導體襯底；在所述半導體襯底上形成光掩膜層；圖案化光掩膜層，形成暴露所述第一摻雜區(qū)域的開口，即形成第一光掩膜圖案；在所述第一光掩膜圖案掩膜下向所述第一摻雜類型區(qū)域內(nèi)，第一次離子注入第二摻雜 類型的離子；對光掩膜圖案進行灰化，使所述開口擴大，即形成第二光掩膜圖案；在所述第二光掩膜圖案掩膜下向所述第一摻雜類型區(qū)域內(nèi)，第二次離子注入第二摻雜 類型的離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法，其特征在于，所述第一次 離子注入的第二摻雜類型的離子和所述第二次離子注入的第二摻雜類型的離子的能量和 劑量相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法，其特征在于，所述第一摻 雜類型為N型，第二摻雜類型為P型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法，其特征在于，第一次離子 注入的第二摻雜類型的離子和所述第二次離子注入的第二摻雜類型的離子的注入深度為 200 A 300 A。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法，其特征在于，所述P型離子 為硼離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法，其特征在于，所述第一次 和第二次離子注入P型離子為離子注入BF2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法，其特征在于，灰化氣體包 括氧氣，所述灰化的具體參數(shù)為溫度為15攝氏度 25攝氏度，腔室壓力為300毫托 400 毫托，灰化時間為55秒 65秒，射頻為25MHz 30MHz，電源功率150 250W。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)管圖像傳感器的制造方法，其特征在于，所述光掩膜 層的厚度為14000人。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種場效應(yīng)管圖像傳感器的的制造方法，包括步驟提供具有第一摻雜類型區(qū)域的半導體襯底；在第一摻雜類型的半導體襯底上形成光掩膜層；圖案化光掩膜層，形成暴露所述第一摻雜區(qū)域的開口；在所述第一光掩膜圖案掩膜下向所述第一摻雜類型區(qū)域內(nèi)，第一次離子注入第二摻雜類型的離子；對光掩膜圖案進行灰化，使所述開口擴大，即形成第二光掩膜圖案；在所述第二光掩膜圖案掩膜下向所述第一摻雜類型區(qū)域內(nèi)，第二次離子注入第二摻雜類型的離子。從而第一和第二次離子注入在掩膜圖案邊緣區(qū)域形成濃度梯度，從而減少漏電。本發(fā)明簡化了場效應(yīng)管圖像傳感器場效應(yīng)管圖像傳感器的制造工藝。
文檔編號H01L27/146GK102122663SQ201010022569
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者劉麗麗, 杜學東, 韋磊 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司