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Cmos圖像傳感器的制造方法

文檔序號(hào):9752722閱讀:774來源:國(guó)知局
Cmos圖像傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及一種CMOS圖像傳感器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與電荷I禹合器件圖像傳感器(Charge Coupled Device,簡(jiǎn)稱CCD)相比,CMOS圖像傳感器(Contact Image Sensor,簡(jiǎn)稱CIS)在其制造工藝和現(xiàn)有的集成電路制造工藝兼容性上具有優(yōu)越的性能。CIS可以將驅(qū)動(dòng)電路和像素集成在一起,簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì),大大降低了系統(tǒng)的功耗;CIS在采集光信號(hào)的同時(shí)就可以取出電信號(hào),還能實(shí)時(shí)處理圖像信息,速度比CCD圖像傳感器快;并且,CIS還具有價(jià)格便宜、帶寬較大、防模糊、訪問的靈活性和較大的填充系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]有源像素單元是用光電二極管作為圖像傳感器件,通常是由三個(gè)晶體管和一個(gè)N+/P-光電二極管構(gòu)成,這種結(jié)構(gòu)適合標(biāo)準(zhǔn)的CMOS制造工藝。因此,圖1示出了目前常規(guī)的有源像素單元的制造工藝,包括:
[0004]在半導(dǎo)體襯底100上設(shè)置如圖2所示的氧化層201’ ;
[0005]在圖2所示的柵氧化層201’上設(shè)置圖3所示的柵極結(jié)構(gòu)202和電介質(zhì)203’ ;
[0006]對(duì)圖3所示的電介質(zhì)203’和氧化層201’進(jìn)行刻蝕,形成圖4所示的側(cè)墻203和柵氧層201 ;
[0007]在圖4所示的半導(dǎo)體襯底100中形成圖5所示的光電二極管的插梢植入層(pinned implant layer) 104、源極 105 和漏極 106 ;
[0008]在圖5所示的柵極結(jié)構(gòu)202、源極105和漏極106之外的區(qū)域形成圖6所示的金屬硅化物阻擋層204 ;
[0009]在圖6所示的柵極結(jié)構(gòu)202、源極105和漏極106上形成圖7所示的金屬硅化物層205 ;
[0010]此外,上述工藝還包括在形成柵極結(jié)構(gòu)202之后、沉積側(cè)墻材料203之前,對(duì)半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行輕摻雜漏注入(LDD)形成超淺結(jié)103的過程。
[0011]上述步驟在對(duì)氧化層201’進(jìn)行刻蝕時(shí),位于側(cè)墻203下方的部分氧化層201’被吃掉,在形成金屬硅化物阻擋層204的刻蝕過程會(huì)在被吃掉的氧化層201’下方形成凹陷,進(jìn)而在后續(xù)形成金屬硅化物層205時(shí)金屬硅化物也會(huì)形成在該處(如圖7所示),導(dǎo)致有源區(qū)表面形成不應(yīng)出現(xiàn)的光生電子俘獲中心。而且在形成插梢植入層時(shí),所采用的離子注入會(huì)引起有源像素單元的有源區(qū)(AA區(qū))表面損傷,在圖像的失效分析檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),有源像素單元的損傷或位錯(cuò)是導(dǎo)致熱像素現(xiàn)象的主要原因,這是因?yàn)橛性聪袼貑卧谋砻嫒毕輰⑿纬晒怆娮硬蹲街行模?dǎo)致不需要的暗電流,因此減少“熱像素”的問題是提高CIS圖像質(zhì)量的一個(gè)重要手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本申請(qǐng)旨在提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法,以解決現(xiàn)有技術(shù)中有源像素單元表面損傷導(dǎo)致的熱像素現(xiàn)象的問題。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面,提供了一種CMOS圖像傳感器的制造方法,該制造方法包括:步驟SI,在半導(dǎo)體襯底的上表面上設(shè)置氧化層;步驟S2,在氧化層的遠(yuǎn)離半導(dǎo)體襯底的表面上設(shè)置柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻;步驟S3,對(duì)氧化層和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入,在半導(dǎo)體襯底中形成光電二極管的插梢植入層;步驟S4,對(duì)氧化層進(jìn)行刻蝕,形成柵氧層;步驟S5,在半導(dǎo)體襯底的上表面的不需要設(shè)置金屬硅化物的位置設(shè)置金屬硅化物阻擋層;步驟S6,形成CMOS圖像傳感器的金屬硅化物層。
[0014]進(jìn)一步地,上述制造方法在形成柵氧層之前還包括進(jìn)行源漏注入形成CMOS圖像傳感器的源極和漏極的步驟。
[0015]進(jìn)一步地,上述步驟S4在形成柵氧層之后還包括對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火的過程。
[0016]進(jìn)一步地,上述退火的溫度為1000?1050°C,退火的時(shí)間為20?30s。
[0017]進(jìn)一步地,上述步驟S3的離子注入能量為40?50KeV,劑量為3?5 X 112個(gè)/
3
cm ο
[0018]進(jìn)一步地,上述步驟S2包括:步驟S21,在氧化層的遠(yuǎn)離半導(dǎo)體襯底的表面上設(shè)置柵極結(jié)構(gòu);步驟S22,在氧化層的裸露上表面上和柵極結(jié)構(gòu)的裸露表面上設(shè)置電介質(zhì);步驟S23,對(duì)電介質(zhì)進(jìn)行刻蝕,形成側(cè)墻。
[0019]進(jìn)一步地,上述電介質(zhì)包括氧化硅和氮化硅,電介質(zhì)的厚度為40?50nm。
[0020]進(jìn)一步地,上述步驟S23采用干法刻蝕對(duì)電介質(zhì)進(jìn)行干法刻蝕。
[0021]進(jìn)一步地,上述步驟S4采用濕法刻蝕對(duì)氧化層進(jìn)行刻蝕。
[0022]進(jìn)一步地,上述濕法刻蝕的刻蝕液包括HF、NH4F和H20。
[0023]進(jìn)一步地,上述步驟S5包括:在半導(dǎo)體襯底、柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻表面設(shè)置金屬硅化物阻擋材料;在金屬硅化物阻擋材料上設(shè)置光刻膠;對(duì)光刻膠進(jìn)行光刻,去除位于柵極結(jié)構(gòu)、源極和漏極上的光刻膠;以光刻后的光刻膠為掩膜,對(duì)金屬硅化物阻擋材料進(jìn)行刻蝕,形成金屬硅化物阻擋層。
[0024]進(jìn)一步地,上述金屬硅化物阻擋材料包括氧化物,氧化物優(yōu)選為氧化硅。
[0025]進(jìn)一步地,上述金屬娃化物層的金屬娃化物選自娃化鈷、娃化鎳、娃化鈦、娃化鶴、硅化鈀和硅化鉬中的一種或多種。
[0026]進(jìn)一步地,上述半導(dǎo)體襯底包括:輕摻雜區(qū),氧化層設(shè)置在輕摻雜區(qū)的上表面上;光電二極管阱區(qū),設(shè)置在輕摻雜區(qū)中,光電二極管的插梢植入層位于光電二極管阱區(qū)中。
[0027]應(yīng)用本申請(qǐng)的技術(shù)方案,在完成光電二極管的插梢植入層的制作之后再進(jìn)行氧化層的刻蝕,進(jìn)而在氧化層的保護(hù)下避免了形成光電二極管的插梢植入層的離子注入對(duì)有源區(qū)表面造成的損傷,因此有效地減輕了由于有源區(qū)表面損傷引起的熱像素現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0028]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解,本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng),并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0029]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的有源像素單元的制造工藝的流程示意圖;
[0030]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的有源像素單元的制造工藝中在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置氧化層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0031]圖3示出了在圖2所示的柵氧化層上設(shè)置柵極結(jié)構(gòu)和電介質(zhì)后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0032]圖4示出了對(duì)圖3所示的電介質(zhì)和氧化層進(jìn)行刻蝕,形成側(cè)墻和柵氧層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0033]圖5示出了在圖4所示的半導(dǎo)體襯底中形成光電二極管的插梢植入層、源極和漏極后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0034]圖6示出了在圖5所示的柵極結(jié)構(gòu)、源極和漏極之外的區(qū)域形成金屬硅化物阻擋層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0035]圖7示出了在圖6所示的柵極結(jié)構(gòu)、源極和漏極上形成金屬硅化物層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0036]圖8示出了本申請(qǐng)一種優(yōu)選實(shí)施方式提供的CMOS圖像傳感器的制造方法的流程不意圖;
[0037]圖9至圖16示出了執(zhí)行圖8所示制造方法的各步驟后得到芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,其中,
[0038]圖9示出了在半導(dǎo)體襯底的上表面上設(shè)置氧化層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0039]圖10示出了在圖9所示的氧化層的遠(yuǎn)離半導(dǎo)體襯底的表面上設(shè)置柵極結(jié)構(gòu)后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0040]圖11示出了在圖10所示的氧化層的裸露上表面上和柵極結(jié)構(gòu)的裸露表面上設(shè)置電介質(zhì)后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0041]圖12示出了對(duì)圖11所示的電介質(zhì)進(jìn)行刻蝕形成側(cè)墻后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0042]圖13示出了對(duì)圖12所示的氧化層和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入,在半導(dǎo)體襯底中形成光電二極管的插銷植入層、源極和漏極后的剖面結(jié)構(gòu)示意
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