本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種降低背照式CMOS圖像傳感器白像素的方法。

背景技術(shù)：

CMOS圖像傳感器憑借其低功耗，低成本，小體積，可隨機(jī)讀取，集成度高等一系列優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為圖像傳感器市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。背照式互補(bǔ)金屬半導(dǎo)體圖像傳感器(Backside Illuminated CMOS Image Sensor，BSI CIS)是在像素尺寸不斷縮小的條件下，基于傳統(tǒng)的正面照射型(Frontside Illuminated CMOS Image Sensor，F(xiàn)SI CIS)改進(jìn)的像素結(jié)構(gòu)，其最大優(yōu)點(diǎn)就是將位于濾光片與光電二極管區(qū)之間的金屬布線與層間介質(zhì)層移至芯片的另一側(cè)，這樣光線可以直接從“背面”射入光電二極管區(qū)，從而顯著提升量子效率。

請(qǐng)參閱圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中CIS的像素區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該互補(bǔ)式金屬氧化半導(dǎo)體器件的像素結(jié)構(gòu)，包括襯底10、外延層20、SiO₂層間介質(zhì)層31、SiN層間介質(zhì)層32、轉(zhuǎn)移管40、光電二極管50和鉗位光電二極管60。其中，外延層20、SiO₂層間介質(zhì)層31和SiN層間介質(zhì)層32形成于襯底10上；光電二極管50和鉗位光電二極管60形成于外延層20上。鉗位光電二極管60形成于光電二極管50上，SiO₂層間介質(zhì)層31和SiN層間介質(zhì)層32形成于整個(gè)互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體器件上。

從上述內(nèi)容可以看出，在形成有互補(bǔ)式金屬氧化半導(dǎo)體器件的硅片在流片過(guò)程中通常需要沉積層間介質(zhì)層，這些層間介質(zhì)層中包含極易俘獲電荷的氮化硅層(SiN)。這些被俘獲的電荷聚集到一起就會(huì)改變內(nèi)部電場(chǎng)，使光敏二極管的耗盡區(qū)擴(kuò)展到Si/SiO₂界面，使晶圓(Wafer)表面的鉗位光電二極管(Pinned Photodiode，簡(jiǎn)稱(chēng)為PPPD)無(wú)法隔離絕緣層與晶圓(Wafer)表面的界面態(tài)，導(dǎo)致光敏二極管(Photodiode)在無(wú)光照的條件下也會(huì)產(chǎn)生電流，當(dāng)暗電流足夠高時(shí)就會(huì)在局部區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)可見(jiàn)發(fā)光的白點(diǎn)，而此時(shí)像素區(qū)的其他部分完全是黑暗的，這種像素稱(chēng)之為白像素。

白像素的產(chǎn)生極大的影響器件的成像質(zhì)量，因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員急需找到一種可以去除氮化硅介質(zhì)層內(nèi)俘獲電荷的方法，從而降低暗電流，減少白像素的產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服以上問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種降低背照式CMOS圖像傳感器白像素的方法，該方法可以去除背照式互補(bǔ)金屬半導(dǎo)體圖像傳感器中介質(zhì)層內(nèi)俘獲的電荷，從而降低暗電流，減少白像素的產(chǎn)生。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種降低背照式CMOS圖像傳感器白像素的方法，其包括如下步驟：

步驟S1：在晶圓完成CMOS圖像傳感器像素區(qū)的工藝之后，對(duì)所述像素區(qū)表面沉積層間介質(zhì)層；

步驟S2：在所述晶圓保護(hù)層沉積完成后，且在所述晶圓封裝前，對(duì)所述晶圓表面進(jìn)行至少一次紫外光照射，以降低背照式CMOS圖像傳感器白像素。

優(yōu)選地，所述的紫外光照射為四次，所述步驟S2具體包括：

步驟S21：對(duì)所述晶圓表面進(jìn)行第一次紫外光照射；

步驟S22：靜置所述晶圓第一預(yù)設(shè)時(shí)間后對(duì)晶圓表面進(jìn)行第二次紫外光照射；

步驟S23：靜置所述晶圓第二預(yù)設(shè)時(shí)間后對(duì)晶圓表面進(jìn)行第三次紫外光照射；

步驟S24：靜置所述晶圓第三預(yù)設(shè)時(shí)間后對(duì)晶圓表面進(jìn)行第四次紫外光照射，以去除所述層間介質(zhì)層內(nèi)俘獲的電荷。

優(yōu)選地，所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間、第二預(yù)設(shè)時(shí)間和第三預(yù)設(shè)時(shí)間相同。

優(yōu)選地，所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間、第二預(yù)設(shè)時(shí)間和第三預(yù)設(shè)時(shí)間為10分鐘。

優(yōu)選地，所述紫外光所選波長(zhǎng)為280nm～330nm。

優(yōu)選地，所述紫外光照射環(huán)境溫度控制為110～180℃。

優(yōu)選地，所述紫外光強(qiáng)控制在210～270mv/cm²。

優(yōu)選地，所述紫外光照時(shí)間控制為480秒。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的降低背照式CMOS圖像傳感器白像素的方法，其通過(guò)紫外光照射，消除CMOS圖像傳感器中層間介質(zhì)層內(nèi)被束縛的電荷，從而降低CMOS圖像傳感器的漏電流，實(shí)現(xiàn)了白色像素的降低。該方法可以達(dá)到以下有益效果：

①、通過(guò)紫外光對(duì)芯片進(jìn)行照射后，有效地去除了氮化硅介質(zhì)層中俘獲的電荷，從而降低暗電流產(chǎn)生的幾率，使白色像素在現(xiàn)有基礎(chǔ)上降低了13％；

②、這種方法在降低白像素的同時(shí)，并不會(huì)影響芯片全阱電容(Full well capacity)，暗圖像不均勻性(dark image non-uniformity)等重要參數(shù)；

③、紫外光對(duì)芯片進(jìn)行照射這一方法便捷高效，成本低廉，對(duì)整個(gè)流片過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生任何影響。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中形成器件控制柵的流程示意圖

圖2為本發(fā)明降低背照式互補(bǔ)金屬半導(dǎo)體圖像傳感器白像素的方法一較佳實(shí)施例的流程示意圖

圖3為工藝改善前后的白像素水平對(duì)比示意圖

具體實(shí)施方式

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例將在后段的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及圖示在本質(zhì)上當(dāng)做說(shuō)明之用，而非用以限制本發(fā)明。

以下結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的降低背照式CMOS圖像傳感器白像素的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明解決的問(wèn)題是去除氮化硅介質(zhì)層內(nèi)俘獲電荷的方法，從而降低暗電流，減少白像素的產(chǎn)生。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例中一種降低背照式CMOS圖像傳感器白像素的方法的流程示意圖，如圖所示，該方法的形成步驟可以包括：

步驟S1：在晶圓完成CMOS圖像傳感器像素區(qū)的工藝之后，對(duì)像素區(qū)表面沉積層間介質(zhì)層(相當(dāng)于圖2中的步驟S100)。

需要說(shuō)明的是，通常，在形成有互補(bǔ)式金屬氧化半導(dǎo)體器件的硅片在流片過(guò)程中通常需要沉層間介質(zhì)層。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該CMOS圖像傳感器為背照式互補(bǔ)金屬半導(dǎo)體圖像傳感器，該結(jié)構(gòu)可以如圖1中相同，也可以不同，只要在形成有互補(bǔ)式金屬氧化半導(dǎo)體器件的硅片在流片過(guò)程中沉積有層間介質(zhì)層，本發(fā)明均可以適用。

例如，如圖1中的結(jié)構(gòu)，形成于整個(gè)互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體器件上具有SiO₂層間介質(zhì)層31和SiN層間介質(zhì)層32，其中，SiN層間介質(zhì)層32極易俘獲電荷。

步驟S2：在晶圓保護(hù)層沉積完成后，且在晶圓封裝前，對(duì)晶圓表面進(jìn)行至少一次紫外光照射，以降低背照式CMOS圖像傳感器的白像素。

本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，紫外光由于具有較高的能量，照射到SiO₂層間介質(zhì)層和SiN層間介質(zhì)層后會(huì)產(chǎn)生很快復(fù)合的電子空穴對(duì)，因?yàn)镾iN具有較低的帶隙，大多數(shù)未復(fù)合的電子空穴對(duì)會(huì)聚集在SiN層間介質(zhì)層。其中，由于電子具有較高的遷移率，所以會(huì)很快轉(zhuǎn)移。

在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，工藝條件的選擇可以如下：紫外光所選波長(zhǎng)為280nm～330nm；紫外光照射環(huán)境溫度控制為110～180℃；紫外光強(qiáng)控制在210～270mv/cm²；紫外光照時(shí)間控制為480秒。

為得到更好的效果，可以間隔一定的時(shí)間采用紫外光在晶圓表面照射四次，具體地，第一預(yù)設(shè)時(shí)間、第二預(yù)設(shè)時(shí)間和第三預(yù)設(shè)時(shí)間通常是相同，例如，在下述較佳的具體實(shí)施例中，第一預(yù)設(shè)時(shí)間、第二預(yù)設(shè)時(shí)間和第三預(yù)設(shè)時(shí)間可以設(shè)定為10分鐘。

即步驟S2具體可以包括：

步驟S21：對(duì)晶圓表面進(jìn)行第一次紫外光照射(相當(dāng)于圖2中的步驟S200)；

步驟S22：靜置晶圓第一預(yù)設(shè)時(shí)間(例如，10分鐘)后，對(duì)晶圓表面進(jìn)行第二次紫外光照射(相當(dāng)于圖2中的步驟S210)；

步驟S23：靜置晶圓第二預(yù)設(shè)時(shí)間(例如，10分鐘)后，對(duì)晶圓表面進(jìn)行第三次紫外光照射(相當(dāng)于圖2中的步驟S220)；

步驟S24：靜置晶圓第三預(yù)設(shè)時(shí)間后(例如，10分鐘)，對(duì)晶圓表面進(jìn)行第四次紫外光照射，以去除層間介質(zhì)層內(nèi)俘獲的電荷(相當(dāng)于圖2中的步驟S230)。

請(qǐng)參閱圖3，圖3為工藝改善前后的白像素水平對(duì)比示意圖；如圖所示，#16和#17為采用紫外光照后的樣品，與參考標(biāo)準(zhǔn)樣品#1和#2相比，該工藝方法有效降低白像素大約為13％。

并且，本發(fā)明在降低白像素的同時(shí)，并不會(huì)影響芯片全阱電容(Full well capacity)，暗圖像不均勻性(dark image non-uniformity)等重要參數(shù)。

以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。