專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件及其制造方法，特別地，涉及提高了光子傳送效率的固態(tài)成像器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
固態(tài)成像器件(solid-state Imaging device)在當(dāng)代成像系統(tǒng)中廣泛使用。流行的固態(tài)成像器件包括電荷耦合器件(CCD)和CMOS圖像傳感器(CIS)。這些器件通常應(yīng)用在數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、移動(dòng)電話和安全系統(tǒng)中。
固態(tài)成像器件將以光子能形式傳送的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以呈現(xiàn)在顯示器件或者其它能用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理的信息。CCD和CIS成像器件包括如光電二極管的感光元件(photo-reception element)。因此，在這些器件的效率和效能方面的重要因素是，感光元件將可利用的光子轉(zhuǎn)換成電子的能力。如果傳送到感光元件的光子數(shù)量小于閾值數(shù)量，則出現(xiàn)在顯示器件上的信息將受到負(fù)面影響。
附圖1是常規(guī)固態(tài)成像器件的剖視圖。在襯底10中形成有n型的光電二極管器件區(qū)域12。在襯底10中，與光電二極管器件區(qū)域12相鄰，形成有p+摻雜區(qū)域14。p+摻雜區(qū)域14作用為溝道停止區(qū)域或絕緣區(qū)域，以防止電子在襯底上相鄰的成像器件之間流動(dòng)。然后包括SiO2或氧-氮-氧(ONO)的柵極電介質(zhì)層16和多晶硅轉(zhuǎn)移柵極層18形成在襯底10上，并進(jìn)行構(gòu)圖以暴露光電二極管器件區(qū)域12，從而在光電二極管器件區(qū)域12的側(cè)面區(qū)域處形成轉(zhuǎn)移柵極結(jié)構(gòu)。
抗反射(anti-reflection)層30形成在所得到的結(jié)構(gòu)上。附圖2中示出了抗反射層的特寫剖視圖?？狗瓷鋵?0包括第一電介質(zhì)層31和第二電介質(zhì)層33，第一電介質(zhì)層包括二氧化硅，第二電介質(zhì)層包括氮化硅。抗反射層30減小了入射到光電二極管器件12上的光子的反射數(shù)量，并因此導(dǎo)致了改進(jìn)的光電能量轉(zhuǎn)換效率。如果沒有抗反射層30，則光電二極管器件區(qū)域12的表面處的光子能的反射率大約在20％-30％。附圖1和2中所示的常規(guī)抗反射層30的存在將反射水平提高到了為大約10％-20％的減小值。返回附圖1，在抗反射層的第二電介質(zhì)層33之上形成包括二氧化硅的緩沖層36。
包括鎢的保護(hù)屏蔽層60層疊在所得到的結(jié)構(gòu)之上，并且進(jìn)行構(gòu)圖以暴露光電二極管器件區(qū)域12中的抗反射層30和緩沖層36。保護(hù)屏蔽層60防止光子能直接進(jìn)入轉(zhuǎn)移柵極18。然后，將包括二氧化硅的平坦化層62設(shè)置在所得結(jié)構(gòu)上并且例如使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)進(jìn)行平坦化。在平坦化層62之上形成由樹脂形成的微透鏡(micorlens)64。
在固態(tài)成像器件日益增加的集成化的趨勢下，緊湊的設(shè)計(jì)和增大的像素密度成為首要考慮?；谠撃繕?biāo)，由于器件的尺寸減小，所以在器件的光接收區(qū)域處所獲得的光的數(shù)量減少，從而限制器件的靈敏度。為了提高靈敏度，微透鏡64設(shè)置成將入射光聚焦到光電二極管器件區(qū)域12中。同時(shí)，抗反射層30減少反射光的數(shù)量，并因此增強(qiáng)光電二極管器件區(qū)域12處的光能捕獲。
日本專利公開JP2003-224250提供了雙層抗反射層的例子，該雙層抗反射層包含如下順序形成的結(jié)構(gòu)第一二氧化硅層/第一氮化硅層/第二二氧化硅層/第二氮化硅層。每個(gè)組合的二氧化硅/氮化硅層對形成抗反射層。該構(gòu)造與附圖2的單抗反射層構(gòu)造相比，提供了進(jìn)一步減小的反射率。
圖3是一實(shí)驗(yàn)圖，示出在使用JP2003-224250的雙層實(shí)施例的第一和第二抗反射層的情況下作為光的波長的函數(shù)的反射系數(shù)。在圖中可以看出，與單抗反射層相比，第二抗反射層的應(yīng)用減小了在大約500-700nm的可見光波長區(qū)域中的反射系數(shù)。然而，在大約400-500nm的波長區(qū)域中，雙層構(gòu)造的反射系數(shù)水平實(shí)際上高于單層構(gòu)造，并且雙層構(gòu)造仍然在可見光波長中表現(xiàn)出至少4％的反射系數(shù)，隨著器件集成化的發(fā)展，該數(shù)量會(huì)限制到器件的有效性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件及其制造方法，其使可獲得的光子向光接收元件的轉(zhuǎn)移效率增加到超過了當(dāng)前可獲得的效率。本發(fā)明的增強(qiáng)的抗反射層配置及其制造方法提供了這種增強(qiáng)的效率，并且可以應(yīng)用于當(dāng)前的如電荷耦合器件(CCD)和CMOS圖像傳感器(CIS)的成像器件。
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及形成成像器件的方法。在半導(dǎo)體襯底中形成光敏器件(photosensitive device)。光敏器件包括光敏區(qū)域?？狗瓷鋵有纬稍诠饷魠^(qū)域上?？狗瓷鋵影ǖ趸鑼印５趸鑼咏?jīng)過熱處理，以增大氮氧化硅層的折射率。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成光敏器件包括形成電荷耦合器件(CCD)。在這種情況下，形成電荷耦合器件包括在襯底中與光敏區(qū)域相鄰形成電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域；及在轉(zhuǎn)移區(qū)域上方形成轉(zhuǎn)移柵極。另外，在抗反射層上形成絕緣蓋層，在蓋層上抗反射層的側(cè)面部分和轉(zhuǎn)移柵極之間形成屏蔽層；并且在屏蔽層和蓋層上形成平坦化層。
在另一實(shí)施例中，該方法還包括在平坦化層內(nèi)形成內(nèi)透鏡，在平坦化層上形成微透鏡，和/或在平坦化層上形成濾色器層。
在另一實(shí)施例中，形成光敏器件包括形成CMOS圖像傳感器(CIS)器件，這依次包括在襯底中與光敏區(qū)域相鄰形成電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域；與光敏區(qū)域相對，鄰近電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域形成浮置擴(kuò)散區(qū)域；及在電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域上方形成轉(zhuǎn)移柵極。另外，在抗反射層上形成電介質(zhì)層，在電介質(zhì)層中形成金屬互連；通過電介質(zhì)層形成金屬通孔，以分別將第一和第二金屬互連與轉(zhuǎn)移柵極和浮置擴(kuò)散區(qū)域相連。形成電介質(zhì)層包括形成多個(gè)電介質(zhì)層，并且形成金屬互連包括在多個(gè)電介質(zhì)層的頂部部分形成金屬互連。該方法還包括在電介質(zhì)層上形成內(nèi)透鏡，在內(nèi)透鏡上形成平坦化層，及在平坦化層上形成微透鏡，和/或在平坦化層上形成濾色器層。
在另一實(shí)施例中，該方法還包括在光敏區(qū)域的頂部部分形成空穴累積層(hole accumulation layerHAL)。
在另一實(shí)施例中，形成抗反射層包括在光敏區(qū)域上形成第一二氧化硅層，及在第一二氧化硅層上形成氮氧化硅層。形成第一二氧化硅層包括使用低壓化學(xué)氣相沉積工藝(LPCVD)和原子層沉積工藝(ALD)之一，將第一二氧化硅層沉積在光敏區(qū)域上。形成氮氧化硅層包括使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)，將氮氧化硅層沉積在第一二氧化硅層上。形成氮氧化硅層包括使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)將氮氧化硅層沉積至大約20至60nm的厚度。
在另一實(shí)施例中，形成抗反射層還包括在氮氧化硅層上形成第二二氧化硅層，和在第二二氧化硅層上形成氮化硅層。形成第二二氧化硅層包括使用化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)將第二二氧化硅層沉積在光敏區(qū)域上，并且形成氮化硅層包括使用CVD工藝將氮化硅層沉積在第二二氧化硅層上，該CVD工藝在氮?dú)猸h(huán)境中使用SiH4、N2O和/或NH3源氣體。
對氮氧化硅層進(jìn)行熱處理將氮氧化硅層的折射率增加到范圍在大約2.3至3.0之間的數(shù)量。
在另一實(shí)施例中，該方法還包括，通過在抗反射層上設(shè)置光致抗蝕劑層，在光敏層上方區(qū)域中構(gòu)圖抗反射層；在光敏區(qū)域上方構(gòu)圖光致抗蝕劑層；及使用構(gòu)圖的光致抗蝕劑層作為掩模，去除抗反射層的氮氧化硅層。供選地，構(gòu)圖抗反射層包括在抗反射層上提供硬掩模層；在光敏區(qū)域上方構(gòu)圖硬掩模層；及使用構(gòu)圖的硬掩模層作為掩模，去除抗反射層的氮氧化硅層。
去除抗反射層的氮氧化硅層包括使用HF溶液去除氮氧化硅層。
形成包括氮氧化硅層的抗反射層包括使用基于等離子體的化學(xué)氣相沉積(CVD)形成氮氧化硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，基于等離子體的化學(xué)氣相沉積包括等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。對氮氧化硅層進(jìn)行熱處理將氮氧化硅層的折射率增加至范圍在大約2.3至3.0之間的數(shù)量。對氮氧化硅層進(jìn)行熱處理包括在大約600℃以上的溫度進(jìn)行熱處理，和/或進(jìn)行大約30至360分鐘的持續(xù)時(shí)間。
氮氧化硅層的熱處理將氮氧化硅層的折射率增加到范圍在大約2.3至3.0之間的數(shù)量。氮氧化硅層的熱處理可以在氮氧化硅層形成之后馬上進(jìn)行，或者在成像器件的進(jìn)一步處理期間進(jìn)行。
另一方面，本發(fā)明涉及形成成像器件的方法。光敏器件在半導(dǎo)體襯底中形成，光敏器件包括光敏區(qū)域?？狗瓷鋵有纬稍诠饷魠^(qū)域上，其減小了光子能在光敏器件處的反射率?？狗瓷鋵影ǖ趸鑼?，并具有范圍在大約2.3至3.0之間的折射率。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成抗反射層包括靠近光敏器件形成抗反射層，使得抗反射層具有大約2.0的折射率；并且對氮氧化硅層進(jìn)行熱處理從而將氮氧化硅層的折射率增加到在大約2.3至3.0之間。
另一方面，本發(fā)明涉及形成半導(dǎo)體圖像傳感器的方法。包括光敏區(qū)域的光敏器件形成在半導(dǎo)體襯底中。抗反射層形成在光敏區(qū)域上并接近該光敏區(qū)域，用于減小光敏區(qū)域頂部界面處的反射?？狗瓷鋵影ǖ趸鑼印?br> 在一個(gè)實(shí)施例中，形成抗反射層包括形成具有范圍在大約2.3至3.0之間的反射率的抗反射層，這通過如下接近光敏器件形成抗反射層，使得抗反射層具有大約2.0的折射率；及對氮氧化硅層進(jìn)行熱處理，從而將氮氧化硅層的折射率增大至范圍在大約2.3至3.0之間。
在另一方面，本發(fā)明涉及形成半導(dǎo)體圖像傳感器的方法。包括光敏區(qū)域的光敏器件形成在半導(dǎo)體襯底中?？狗瓷鋵有纬稍诠饷魠^(qū)域上并接近該光敏區(qū)域，用于減小光敏區(qū)域頂部界面處的反射，抗反射層具有范圍在大約2.3至3.0之間的折射率。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成抗反射層包括形成包括氮氧化硅層的抗反射層?？狗瓷鋵咏咏饷羝骷纬?，使得抗反射層具有大約2.0的折射率；并且對氮氧化硅層進(jìn)行熱處理，從而將氮氧化硅層的折射率增大到范圍在大約2.3至3.0之間。
在另一方面，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體圖像傳感器。傳感器包括光敏器件，該光敏器件包括形成在半導(dǎo)體襯底中的光敏區(qū)域；及接近光敏區(qū)域的抗反射層，用于減小在光敏區(qū)域的頂部界面處的反射?？狗瓷鋵影ǖ趸鑼印?br> 在一個(gè)實(shí)施例中，抗反射層具有范圍大約在2.3至3.0之間的折射率。對氮氧化硅層進(jìn)行熱處理，以將氮氧化硅層的折射率從較低的初始值增大到范圍在大約2.3至3.0之間的數(shù)量。熱處理在大約600℃以上的溫度進(jìn)行，并進(jìn)行范圍在大約30至360分鐘之間的持續(xù)時(shí)間。
在一個(gè)實(shí)施例中，光敏器件包括電荷耦合器件(CCD)。電荷耦合器件包括在襯底中與光敏區(qū)域相鄰的電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域；及轉(zhuǎn)移區(qū)域上方的轉(zhuǎn)移柵極；并且半導(dǎo)體圖像傳感器還包括在抗反射層上的絕緣蓋層；在蓋層上抗反射層的側(cè)面部分和轉(zhuǎn)移柵極之間的屏蔽層；及在屏蔽層和蓋層上的平坦化層。
器件還可選地包括形成在平坦化層內(nèi)的內(nèi)透鏡，平坦化層上的微透鏡，和/或平坦化層上的濾色器層。
在一個(gè)實(shí)施例中，光敏器件包括CMOS圖像傳感器(CIS)器件。CMOS圖像傳感器(CIS)器件包括在襯底中與光敏區(qū)域相鄰的電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域；與光敏區(qū)域相對，鄰近電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域的浮置擴(kuò)散區(qū)域；及在電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域上方的轉(zhuǎn)移柵極；并且半導(dǎo)體圖像傳感器還包括抗反射層上的電介質(zhì)層；電介質(zhì)層中的金屬互連；及通過電介質(zhì)層的金屬通孔，金屬通孔分別將第一和第二金屬互連與轉(zhuǎn)移柵極和浮置擴(kuò)散區(qū)域相連。電介質(zhì)層包括多個(gè)電介質(zhì)層，并且金屬互連位于多個(gè)電介質(zhì)層的頂部部分。該器件還可選地包括電介質(zhì)層上的內(nèi)透鏡，內(nèi)透鏡上的平坦化層，及平坦化層上的微透鏡，和/或平坦化層上的濾色器層。
在一個(gè)實(shí)施例中，空穴累積層(HAL)設(shè)置在光敏區(qū)域的頂部部分。
在一個(gè)實(shí)施例中，抗反射層包括第一二氧化硅層；和第一二氧化硅層上的氮氧化硅層。氮氧化硅層使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積在第一二氧化硅層上。抗反射層還可選地包括氮氧化硅層上的第二二氧化硅層；和第二二氧化硅層上的氮化硅層。
另一方面，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體圖像傳感器。傳感器包括光敏器件，該光敏器件包括形成在半導(dǎo)體襯底中的光敏區(qū)域。抗反射層接近光敏區(qū)域設(shè)置，用于減小光敏區(qū)域頂部界面處的反射。抗反射層具有范圍在大約2.3至3.0之間的折射率。
在一個(gè)實(shí)施例中，抗反射層包括氮氧化硅層，該氮氧化硅層經(jīng)過熱處理以增加氮氧化硅層的折射率。
另一方面，本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體成像器件中使用的抗反射層。該抗反射層包括第一二氧化硅層和在第一二氧化硅層上的氮氧化硅層。氮氧化硅層經(jīng)過熱處理，使得氮氧化硅層具有范圍在大約2.3至3.0之間的折射率。
在一個(gè)實(shí)施例中，抗反射層還包括氮氧化硅層上的第二二氧化硅層；和第二二氧化硅層上的氮化硅層。
另一方面，本發(fā)明涉及電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。傳感器包括形成在半導(dǎo)體襯底中的光敏區(qū)域?？昭ɡ鄯e層(HAL)形成在光敏區(qū)域的頂部部分處。電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域在襯底中與光敏區(qū)域相鄰設(shè)置。轉(zhuǎn)移柵極位于轉(zhuǎn)移區(qū)域上方?？狗瓷鋵游挥诠饷魠^(qū)域上方，用于減小空穴累積層(HAL)的頂部界面處的反射。該抗反射層包括氮氧化硅層。絕緣蓋層位于抗反射層上。屏蔽層位于蓋層上抗反射層的側(cè)面部分和轉(zhuǎn)移柵極之間。
另一方面，本發(fā)明涉及CMOS圖像傳感器(CIS)。光敏區(qū)域形成在半導(dǎo)體襯底中?？昭ɡ鄯e層(HAL)形成在光敏區(qū)域的頂部部分處。電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域在襯底中與光敏區(qū)域相鄰。與光敏區(qū)域相對，靠近電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域設(shè)置有浮置擴(kuò)散區(qū)域。轉(zhuǎn)移柵極位于轉(zhuǎn)移區(qū)域上方?？狗瓷鋵游挥诠饷魠^(qū)域上方，用于減小空穴累積層(HAL)的頂部界面處的反射。抗反射層包括氮氧化硅層。電介質(zhì)層位于抗反射層上。金屬互連設(shè)置在電介質(zhì)層中。穿過電介質(zhì)層設(shè)置有金屬通孔，金屬通孔分別將第一和第二金屬互連與轉(zhuǎn)移柵極和浮置擴(kuò)散區(qū)域相連。
電介質(zhì)層包括多個(gè)電介質(zhì)層，并且金屬互連位于多個(gè)電介質(zhì)層的頂部部分。CIS器件還可選地包括電介質(zhì)層上的內(nèi)透鏡，內(nèi)透鏡上的平坦化層和平坦化層上的微透鏡，或平坦化層上的濾色器層。
另一方面，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體圖像傳感器。光敏器件包括形成在半導(dǎo)體襯底中的光敏區(qū)域?？狗瓷鋵咏咏饷魠^(qū)域設(shè)置，用于減小光敏區(qū)域的頂部界面處的反射?？狗瓷鋵影ǖ谝欢趸鑼?；第一二氧化硅層上的氮氧化硅層；氮氧化硅層上的第二二氧化硅層；和第二二氧化硅層上的氮化硅層。
在一個(gè)實(shí)施例中，氮氧化硅層通過使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積在第一二氧化硅層上。氮氧化硅層經(jīng)過熱處理，從而將氮氧化硅層的折射率從較低的初始值增大到范圍在大約2.3至3.0之間的數(shù)量。


從對附圖所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更加具體的描述中，本發(fā)明的前述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯，附圖中同樣的附圖標(biāo)記貫穿附圖表示相同的部件。附圖不需要按照比例，重點(diǎn)在于說明本發(fā)明的原理。
圖1是常規(guī)成像器件的剖視圖。
圖2是圖1的常規(guī)成像器件的抗反射層的特寫剖視圖。
圖3是實(shí)驗(yàn)圖，示出在使用常規(guī)的第一和第二抗反射層的情況下作為光波長的函數(shù)的反射系數(shù)。
圖4是電荷耦合器件(CCD)的概念性表示。
圖5是CMOS成像傳感器(CIS)的示意性表示。
圖6A-6F是用于形成根據(jù)本發(fā)明的成像傳感器的方法的第一實(shí)施例的剖視圖。
圖7A-7E是用于形成根據(jù)本發(fā)明的成像傳感器的方法的第二實(shí)施例的剖視圖。
圖8A-8D是用于形成根據(jù)本發(fā)明的成像傳感器的方法的第三實(shí)施例的剖視圖。
圖9是一實(shí)驗(yàn)圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例的作為光波長的函數(shù)的反射系數(shù)。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的CMOS成像傳感器(CIS)的實(shí)施例的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖4是電荷耦合器件(CCD)的概念性表示。CCD包括光電二極管像素80的陣列，光子能在像素處被捕獲并積累。在相鄰的垂直埋設(shè)的電荷耦合器件82處，所捕獲的電荷轉(zhuǎn)換成電能，并從垂直埋設(shè)的電荷耦合器件82轉(zhuǎn)移到水平埋設(shè)的電荷耦合器件84。然后，電荷從水平埋設(shè)的電荷耦合器件84通過輸出柵極(output gate)OG 86轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散(floating diffusion)FD單元88，電荷在該處累積。所累積的電荷周期性地通過源隨器緩沖器(sourcefollower buffer)S/F 92轉(zhuǎn)移到處理電路。轉(zhuǎn)移之后，觸發(fā)復(fù)位柵極(reset gate)RG 90，從而將所累積的電荷引至復(fù)位漏極(reset drain)RD。CCD陣列的優(yōu)點(diǎn)在于，在像素水平處不需要從各個(gè)像素取回入射能的傳送或信號(hào)線。
另一方面，如圖5中示意性表示的CMOS成像傳感器(CIS)包括用于每個(gè)器件像素的多個(gè)晶體管。陣列的每個(gè)像素93都作為有源像素傳感器(APS)工作，并包括光電二極管PD，在光電二極管處捕獲入射光能，并將其轉(zhuǎn)換成電能。轉(zhuǎn)移柵極(transfer gate)94經(jīng)過轉(zhuǎn)移柵極線TG接收觸發(fā)信號(hào)(activation signal)，并將光電二極管PD處接收的電信息轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)(floating diffusion node)FD。源隨器(source follower)晶體管95和相應(yīng)的通過選擇線SEL觸發(fā)的電流選擇晶體管96將存儲(chǔ)在浮置擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD處的能量轉(zhuǎn)移到輸出線97，并且輸出的模擬電信號(hào)提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 98，信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換器處進(jìn)行轉(zhuǎn)換，用于進(jìn)一步的數(shù)字處理。在讀出之后，通過復(fù)位晶體管99將浮置擴(kuò)散區(qū)域FD復(fù)位，復(fù)位晶體管由復(fù)位線RS觸發(fā)。雖然CIS陣列構(gòu)造要求信號(hào)線安排路線至每個(gè)像素93處的各個(gè)晶體管，但是由于在同一芯片中CIS構(gòu)造包括APS模塊和成像信號(hào)處理電路，所以CIS構(gòu)造比CCD構(gòu)造具有較低能耗和增強(qiáng)的電路集成度的優(yōu)點(diǎn)。
圖6A-6F是用于形成根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器的方法的第一實(shí)施例的剖視圖。在圖6A-6F中，圖示了CCD器件圖像傳感器；然而，本發(fā)明的原理同樣可以很好地應(yīng)用于CIS型圖像傳感器和其他形式的圖像傳感器，及其制造方法。
圖6A是圖4的CCD器件沿著剖面線A-A的剖視圖。參照圖6A，p型阱101形成在例如硅基襯底的半導(dǎo)體襯底100的區(qū)域中。通過在3MeV的能量水平和2E11/cm2的摻雜劑濃度注入硼B(yǎng)，形成p型阱101。通過在800eV的能量水平和2E12/cm2的摻雜劑濃度注入砷As，將光子接收區(qū)域(photon-receiving region)102形成在p型阱101中。通過注入p型摻雜劑，在光子接收區(qū)域102的第一側(cè)處形成P+型溝道停止區(qū)域110。通過注入p型摻雜劑，在光子接收區(qū)域102的第二側(cè)處形成p型轉(zhuǎn)移區(qū)域112。p+型溝道停止區(qū)域110中的摻雜濃度高于p型轉(zhuǎn)移區(qū)域112中的摻雜濃度。
通過注入p型摻雜劑，p型緩沖區(qū)域108形成在p型轉(zhuǎn)移區(qū)域112的一側(cè)處，與光子接收區(qū)域102相對。通過注入n型摻雜劑，在p型緩沖區(qū)域108上形成n型轉(zhuǎn)移區(qū)域106。通過注入p型摻雜劑，在光子接收區(qū)域102上形成空穴累積層(hole accumulation layerHAL)104。
在操作期間，空穴累積層(HAL)104作為光電二極管工作，以防止在光子接收區(qū)域102中發(fā)生“暗電流現(xiàn)象(dark current effect)”。在該現(xiàn)象下，在襯底頂表面或柵極電介質(zhì)層(參見下面的圖6B)處捕獲的剩余電子遷移進(jìn)入光子接收區(qū)域102中。這會(huì)導(dǎo)致光子能的錯(cuò)誤讀出，即使沒有光子能入射到器件上的情況下。HAL減少或防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。
在光子接收區(qū)域102處捕獲的電子遷移到相應(yīng)的n型轉(zhuǎn)移區(qū)域106中，在本領(lǐng)域中也稱之為“電荷耦合器件”。p+型溝道停止區(qū)域110作用為提供勢壘(potential barrier)，防止電子從光子接收區(qū)域102在橫向方向遷移至形成相鄰像素的電荷耦合器件的n型轉(zhuǎn)移區(qū)域106A。
參照圖6B，在所得到的結(jié)構(gòu)上設(shè)置有柵極電介質(zhì)層114’。柵極電介質(zhì)層包括例如二氧化硅SiO2或SiO2/Si2N3/SiO2(ONO)順序堆疊的層。
參照圖6C，電極層和光致抗蝕劑層然后順序形成在柵極電介質(zhì)層114’上，電極層包括多晶硅材料。光致抗蝕劑層經(jīng)過構(gòu)圖，并且通過將經(jīng)過構(gòu)圖的光致抗蝕劑層118用作蝕刻掩模，對下面的層進(jìn)行蝕刻，從而暴露下面的光子接收區(qū)域102和空穴累積層(HAL)104中的硅襯底。以這種方式，形成了垂直埋設(shè)的電荷耦合器件(VBCCD)的構(gòu)圖的柵極電介質(zhì)114和電極116。
參照圖6D，去除了經(jīng)過構(gòu)圖的光致抗蝕劑層118，并且二氧化硅層131形成在包括光子接收區(qū)域102上的空穴累積層(HAL)104的所得結(jié)構(gòu)上。例如使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)或原子層沉積(ALD)，使得二氧化硅層131形成至大約在5至50nm范圍內(nèi)的厚度。二氧化硅層131作為緩沖層進(jìn)行工作，從而釋放HAL區(qū)域104的表面與將在二氧化硅層131上形成的后續(xù)層之間的機(jī)械應(yīng)力，并且防止在隨后的制造工藝中HAL區(qū)域104的表面退化，這對使得暗電流現(xiàn)象最小化非常重要。二氧化硅層131的折射率n1和厚度分別為大約1.4至1.5和大約5至50nm。
參照圖6E，氮氧化硅(SixOyNz或SiON)層133接著均勻沉積在二氧化硅層131上。氮氧化硅層133通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)，使用硅烷(SiH4)、NH3、N2O和N2氣體形成。沉積時(shí)，氮氧化硅層133具有大約2.0的折射率值。然后，在600C以上溫度在惰性氣體環(huán)境中對氮氧化硅層133進(jìn)行大約30至360分鐘的熱處理或退火。所得到的氮氧化硅層133的厚度為大約20至60nm?？梢栽诘趸鑼?33沉積之后馬上進(jìn)行熱處理，或者可選擇地，可以在隨后的器件層的處理期間進(jìn)行。
上述熱處理的結(jié)果是，氮氧化硅層133的折射率n2從大約2.0增大到大約2.3至3.0，優(yōu)選地增大到2.4至2.6?？昭ɡ鄯e層104的折射率n3為大約4.5。除了如層厚等其它因素之外，材料層的折射率對所得的層的反射率具有直接影響。相鄰層的折射率應(yīng)當(dāng)盡可能接近地匹配，從而確保它們界面處的反射最小化。二氧化硅層131和氮氧化硅層133一起作用為本發(fā)明的成像器件的抗反射層。通過PECVD形成氮氧化硅層133是優(yōu)選的，因?yàn)橐呀?jīng)證明，以這種方式沉積的氮氧化硅層的特性使得層的折射率可以從沉積之后為大約2.0的初始值升高到熱處理之后的2.3至3.0的范圍內(nèi)的值。提高折射率的值降低了所得的層的反射率。以前用實(shí)驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)，在使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)沉積的氮氧化硅層中缺乏這種在熱處理之后提高折射率的能力。
參照圖6F，在光子接收區(qū)域102上方區(qū)域中的抗反射層130的氮氧化硅層133被構(gòu)圖。包括例如二氧化硅SiO2的蓋層(capping layer)150形成在所得到的包括經(jīng)過構(gòu)圖的抗反射層130的結(jié)構(gòu)上。諸如SiO2或Si3N4的電介質(zhì)層157形成在所得結(jié)構(gòu)上。然后，屏蔽層(shielding layer)152形成在所得結(jié)構(gòu)上，并且屏蔽層經(jīng)過構(gòu)圖，從而暴露構(gòu)圖的抗反射層130上方的蓋層150。隨后，形成包括二氧化硅SiO2或樹脂的平坦化層154，并且包括樹脂的透鏡156根據(jù)常規(guī)技術(shù)形成在所得結(jié)構(gòu)上。出于提高將入射光子聚焦到光子接收區(qū)域102中的目的，例如根據(jù)美國專利第6,614,479和6,030,852號(hào)所公開的技術(shù)，可將可選的包括SiO2、Si3N4或樹脂的內(nèi)透鏡(inner lens)結(jié)構(gòu)153形成在平坦化層154中，所述專利在此引入作為參考。所得各層的折射率如下空穴累積層104為4.5；二氧化硅層131為1.45；氮氧化硅層133為2.5；蓋層150為2.0；平坦化層154為1.5。
以這種方式，氮氧化硅層133被沉積，并且由于上述熱處理，氮氧化硅層133的折射率提高到大于常規(guī)氮化硅層的水平，常規(guī)氮化硅層的折射率為大約2。這引起所得的包括氮氧化硅層133的抗反射層130的反射率降低，從而得到改進(jìn)的光子捕獲和更有效的在像素級的光電能量轉(zhuǎn)移。
圖7A-7E是用于形成根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器的方法的第二實(shí)施例的剖視圖。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的圖4的CCD器件沿著線A-A截取的剖視圖。以與圖6E中所示實(shí)施例相同的方式，圖7A的固態(tài)成像器件包括第一二氧化硅層131和第一氮氧化硅層133。然而，在如第一實(shí)施例的圖6F所示對氮氧化硅層133進(jìn)行構(gòu)圖之前，本第二實(shí)施例包括第二二氧化硅層141和氮化硅層143，它們順序形成在氮氧化硅層133上。因此，在本實(shí)施例中，抗反射層140包括依次應(yīng)用的第一二氧化硅層131、氮氧化硅層133、第二二氧化硅層141和氮化硅層143。像第一實(shí)施例中那樣，例如使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)或原子層沉積(ALD)，第二實(shí)施例的第一二氧化硅層131形成至大約5至50nm之間的范圍的厚度。氮氧化硅層133如上所述通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)形成大約20至60nm的厚度。第二二氧化硅層141通過化學(xué)氣相沉積(CVD)應(yīng)用到大約10至70nm的厚度。利用在氮?dú)猸h(huán)境中使用SiH4、N2O和/或NH3的源氣體的CVD方法，氮化硅層143在所得結(jié)構(gòu)上沉積到5至35nm的厚度。如上所述，氮氧化硅層133在600℃以上的溫度在惰性氣體環(huán)境中進(jìn)行大約30至360分鐘的熱處理。如上所述，可以在氮氧化硅層133沉積之后、或在隨后各層的沉積期間或之后馬上進(jìn)行熱處理。熱處理的結(jié)果是，氮氧化硅層133的折射率n2從沉積時(shí)的大約2.0升高到大約2.3至3.0，優(yōu)選是2.4至2.6。所得各層的折射率如下第一二氧化硅層131為1.4至1.5；氮氧化硅層133為2.3至3.0，優(yōu)選是2.4至2.6；第二二氧化硅層141為1.4至1.5；氮化硅層143為1.9至2.1。
包括第二二氧化硅層141和氮化硅層143在內(nèi)的第二抗反射層的應(yīng)用起到進(jìn)一步減小襯底頂表面處的反射率的作用。在下面結(jié)合圖9提供所得結(jié)果的實(shí)驗(yàn)性例子。
參照圖7B，所得結(jié)構(gòu)涂覆以光致抗蝕劑層，該光致抗蝕劑層被構(gòu)圖從而在器件的光子接收區(qū)域102上方的抗反射層140上形成光致抗蝕劑圖案190。光致抗蝕劑圖案190用于蝕刻下面的抗反射層140?？梢允褂酶晌g刻或濕蝕刻方法去除抗反射層140。在濕蝕刻方法中，H3PO4溶液可以用于對氮化硅層143進(jìn)行蝕刻。HF溶液可以用于第二二氧化硅層141的蝕刻，并且HF溶液可以用于氮氧化硅層133的蝕刻。
參照圖7C，在蝕刻之后，經(jīng)過構(gòu)圖的抗反射層140’包括經(jīng)過構(gòu)圖的氮化硅層143’、經(jīng)過構(gòu)圖的第二二氧化硅層141’、經(jīng)過構(gòu)圖的氮氧化硅層133’和第一二氧化硅層131。第一二氧化硅層131在蝕刻過程中保持完整，從而起到保護(hù)層的作用，防止對空穴累積層(HAL)104的表面損傷。由于空穴累積層(HAL)104具有大約4.5的折射率，所以抗反射層140’的多層起到逐漸過渡空穴累積層104和上層之間的折射率的變化的作用，從而使得光子接收區(qū)域102的頂表面處的反射率最小化。
參照圖7D，例如包括二氧化硅的蓋層150通過使用CVD沉積在抗反射層140’上。
圖7E是所得固態(tài)成像器件的剖視圖。如上所述，包括W或Al的屏蔽層152應(yīng)用到所得結(jié)構(gòu)，用于防止光子直接進(jìn)入垂直埋設(shè)的電荷耦合器件(VBCCD)116。通過使用涂覆技術(shù)形成例如包括透明樹脂或二氧化硅層的平坦化層154，然后使其平坦化從而用作微透鏡156的基礎(chǔ)。用例如樹脂在平坦化層154上形成微透鏡層，然后根據(jù)常規(guī)技術(shù)形成微透鏡156?？蛇x的濾色器155可以插入到平坦化層154和微透鏡156之間。在一個(gè)實(shí)施例中，濾色器155層包括具有彩色顏料的光致抗蝕劑材料層。濾色器155同樣可以應(yīng)用于上述參照圖6F描述和示出的實(shí)施例。另外，如上所述，可選的內(nèi)透鏡153可以設(shè)置在平坦化層154中。
圖8A-8D是用于形成根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器的方法的第三實(shí)施例的剖視圖。
圖8A是固態(tài)成像器件的剖視圖，該成像器件具有以類似于上面參照圖7A描述的方法應(yīng)用的多層抗反射層140。在實(shí)施例中，例如包括二氧化硅的硬掩模200層疊在抗反射層140上。
參照圖8B，硬掩模200根據(jù)常規(guī)光刻技術(shù)構(gòu)圖從而在光子接收區(qū)域102上方的區(qū)域中形成構(gòu)圖的硬掩模200’，如圖所示。
參照圖8C，氮化硅層143’通過使用磷酸(H3PO4)作為蝕刻溶液，以濕蝕刻法進(jìn)行蝕刻。
參照圖8D，利用氫氟酸(HF)作為蝕刻溶液，通過使用濕蝕刻法隨后對第二二氧化硅層141’和氮氧化硅層133’進(jìn)行蝕刻。以這種方式，通過使用構(gòu)圖的硬掩模200’作為蝕刻掩模，對抗反射層140’進(jìn)行構(gòu)圖。隨后，如上述圖6F和7E所示，應(yīng)用隨后各層，用于器件的進(jìn)一步制造。
圖9是一實(shí)驗(yàn)圖，分別示出包括本發(fā)明的抗反射層的第一、第二和第三實(shí)施例的作為光波長的函數(shù)的反射系數(shù)。在圖中，可以看出，與上面圖3中所畫出其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的常規(guī)實(shí)施例相比，由于存在第一抗反射層130，用圖202表示，在大約400至700nm之間的大多數(shù)波段上所得的反射系數(shù)有明顯下降。在包括多個(gè)包括多層的抗反射層140’的本發(fā)明的第二和第三實(shí)施例中，對所得反射系數(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)在波段的大部分上得到了證明。圖6、7和8中所示的上述實(shí)施例結(jié)合電荷耦合器件(CCD)型圖像傳感器進(jìn)行了描述。然而，本發(fā)明的原理可以同樣應(yīng)用于諸如CMOS圖像傳感器(CIS)的其他形式的圖像傳感器?，F(xiàn)在將參照圖10描述本發(fā)明應(yīng)用于CIS型器件。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的實(shí)施例的剖視圖。在圖10的實(shí)施例中，p型外延層212形成在半導(dǎo)體襯底210上。P型阱區(qū)域214形成在襯底210的頂部部分中。如圖所示形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)220并且在其間限定有源區(qū)域221。
N型光電二極管器件(PD)區(qū)域216形成在有源區(qū)域的一側(cè)處，并且可選的p形空穴累積層(HAL)區(qū)域218形成在光電二極管器件區(qū)域216的頂部部分處。P型轉(zhuǎn)移區(qū)域224與光電二極管器件區(qū)域216相鄰設(shè)置，并且n+浮置擴(kuò)散(FD)區(qū)域226與光電二極管器件區(qū)域216相對，鄰近轉(zhuǎn)移區(qū)域224形成。如上所述，包括二氧化硅層264和氮氧化硅層262的抗反射層266形成在空穴累積層218上。如上所述，為了將層的折射率增大至期望水平，氮氧化硅層或者在其應(yīng)用之后馬上進(jìn)行或者在隨后的過程中進(jìn)行如上所述的熱處理。如上所述，抗反射層266可以包括根據(jù)上述圖6F中所示的第一實(shí)施例而配置的層，或者可以包括根據(jù)上述圖7E或圖8D的第二或第三實(shí)施例而配置的層。如上所述，氮氧化硅層262通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)形成，從而在隨后的熱處理期間可以增大材料的折射率。
轉(zhuǎn)移柵極氧化物228和轉(zhuǎn)移柵極金屬230形成在轉(zhuǎn)移柵極224上。多層的間層電介質(zhì)236形成在所得結(jié)構(gòu)之上，并且通過間層電介質(zhì)形成例如包括鎢或銅通孔的間層通孔232，從而與所示的轉(zhuǎn)移柵極230和浮置擴(kuò)散區(qū)域226接觸。在間層通孔232上和所得結(jié)構(gòu)之上的其他垂直位置處形成包括例如鋁或銅的金屬互連234。隨后形成多層金屬間電介質(zhì)層(intermetal dielectriclayer)，每層都具有相應(yīng)的金屬互連234和間層通孔232，用于路由來自轉(zhuǎn)移柵極230和浮置擴(kuò)散區(qū)域226的電子信號(hào)以及路由其它的器件信號(hào)。金屬互連234橫向定位，從而不會(huì)妨礙光進(jìn)入到光電二極管器件區(qū)域216中。形成在間層電介質(zhì)(interlayer dielectric)236頂層上的金屬互連234A涂覆以包括氮化硅、二氧化硅或氮氧化硅的緩沖層238。
包括氮化硅的可選內(nèi)透鏡240沿著入射光路形成在緩沖層上。在一個(gè)例子中，內(nèi)透鏡240首先通過在下面的間層電介質(zhì)236和金屬互連234A上形成氮化硅層而形成。光致抗蝕劑層形成在氮化硅層上，并且光致抗蝕劑層經(jīng)過構(gòu)圖形成光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)。光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)回流(re-flow)從而具有透鏡型彎曲，并且氮化硅層通過使用彎曲的回流的光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)作為蝕刻掩模被回蝕(etch back)。以這種方式，形成類似彎曲的氮化硅內(nèi)透鏡240。
包括樹脂的第一平坦化層形成在所得結(jié)構(gòu)上并平坦化?？蛇x的濾色器244形成在第一平坦化層258上，并且例如包括樹脂的第二平坦化層246形成在濾色器244上并平坦化。包括樹脂的微透鏡250形成在第二平坦化層246上，如上所述。在CIS實(shí)施例中，減小了所得像素的尺寸，增加了像素的數(shù)量，從而CIS實(shí)施例可以應(yīng)用到諸如包括照相機(jī)的移動(dòng)電話的緊湊系統(tǒng)中。然而，由于像素的較小尺寸，光電二極管接收較少的光能。本發(fā)明的抗反射層提高了這些應(yīng)用中光轉(zhuǎn)移的效率。
如同在上述圖6、7和8的CCD例子中，氮氧化硅層262應(yīng)用到圖10的CIS實(shí)施例中，以及氮氧化硅層262的隨后熱處理，獲得了具有大約2.3至3.0，優(yōu)選是大約2.4至2.6的折射率的層。用PECVD形成氮氧化硅層262是優(yōu)選的，因?yàn)樵谶@種情況下沉積的材料特性使得折射率可以從沉積之后的大約2.0的初始值上升到熱處理之后的2.3至3.0的范圍內(nèi)的值。抗反射層266中的較高折射率導(dǎo)致器件的光電二極管器件(PD)216區(qū)域的上表面處的更小的反射率，與器件的上層的較低折射率相比，其能夠具有為大約4.5的較高折射率，器件的上層包括微透鏡250(n＝1.6)、第一和第二平坦化層246、258(n＝1.6)、濾色器244(n＝1.6)、內(nèi)透鏡240(n＝2.0)和間層電介質(zhì)層236(n＝1.5)。如上所述，兩種不同材料的交界處的折射率的較大不同能夠引起交界處的反射率增大。本發(fā)明的氮氧抗反射層262通過在半導(dǎo)體襯底中的光電層的較高折射率與間層電介質(zhì)236和器件的上層中的較低折射率之間用作過渡層，避免該問題。交界處減小了的反射率使得光子進(jìn)入CIS的光電二極管器件區(qū)域216中的轉(zhuǎn)移增強(qiáng)，隨著持續(xù)增強(qiáng)的器件集成化趨勢的發(fā)展，這是一個(gè)重要的考慮因素。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照其優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了特別的示出和描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上作出各種改變。
例如，本發(fā)明可應(yīng)用于任何類型的光敏器件，包括光電二極管、光電晶體管、光電柵(photogate)、釘扎光電二極管(pinned photodiode)、閾值電壓調(diào)節(jié)的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管、雪崩二極管、肖特基二極管、p-i-n二極管后側(cè)照明器件、量子阱器件等等。另外，盡管本說明書參照圖5詳細(xì)描述了使用五個(gè)晶體管的CIS像素器件，但是本發(fā)明同樣可以應(yīng)用于其它CIS像素結(jié)構(gòu)，例如包括三個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)、四個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)、五個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)、光電柵結(jié)構(gòu)，及半導(dǎo)體成像器件領(lǐng)域中的技術(shù)人員所熟知的其它CIS成像器件結(jié)構(gòu)。
本申請對于2004年6月28日提交的韓國專利申請No.10-2004-0049001要求優(yōu)先權(quán)，并且在此引入其全部內(nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種用于形成成像器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底中形成光敏器件，該光敏器件包括光敏區(qū)域；在該光敏區(qū)域上形成抗反射層；該抗反射層包括氮氧化硅層；及對該氮氧化硅層進(jìn)行熱處理，從而增大該氮氧化硅層的折射率。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中形成光敏器件包括形成電荷耦合器件。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中形成電荷耦合器件包括在該襯底中與該光敏區(qū)域相鄰形成電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域；及在該轉(zhuǎn)移區(qū)域上方形成轉(zhuǎn)移柵極；并且還包括在該抗反射層上形成絕緣蓋層；在該蓋層上于該抗反射層的側(cè)面部分和該轉(zhuǎn)移柵極之間形成屏蔽層；及在該屏蔽層和蓋層上形成平坦化層。
4.如權(quán)利要求3的方法，還包括在該平坦化層內(nèi)形成內(nèi)透鏡。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中形成光敏器件包括形成CMOS圖像傳感器器件。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中形成CMOS圖像傳感器器件包括與該光敏區(qū)域相對，鄰近電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域形成浮置擴(kuò)散區(qū)域；及在該電荷轉(zhuǎn)移區(qū)域上形成轉(zhuǎn)移柵極。
7.如權(quán)利要求6的方法，還包括在該抗反射層上形成電介質(zhì)層；及在該電介質(zhì)層中形成金屬互連。
8.如權(quán)利要求6的方法，還包括在電介質(zhì)層上形成內(nèi)透鏡。
9.如權(quán)利要求6的方法，還包括在該內(nèi)透鏡上形成平坦化層，及在平坦化層上形成微透鏡。
10.如權(quán)利要求9的方法，還包括在該平坦化層上形成濾色器層。
11.如權(quán)利要求1的方法，其中形成光敏器件還包括在該光敏區(qū)域的頂部部分形成空穴累積層。
12.如權(quán)利要求1的方法，其中形成該抗反射層包括在該光敏區(qū)域上形成第一二氧化硅層；及在該第一二氧化硅層上形成該氮氧化硅層。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中形成該第一二氧化硅層包括，使用低壓化學(xué)氣相沉積工藝和原子層沉積工藝中的一種，將該第一二氧化硅層沉積在該光敏區(qū)域上。
14.如權(quán)利要求12的方法，其中形成該氮氧化硅層包括，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，將該氮氧化硅層沉積在該第一二氧化硅層上。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中形成該氮氧化硅層包括，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積將該氮氧化硅層沉積到大約20至60nm的厚度。
16.如權(quán)利要求12的方法，其中形成該抗反射層還包括在該氮氧化硅層上形成第二二氧化硅層；及在該第二二氧化硅層上形成氮化硅層。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中形成該第二二氧化硅層包括使用化學(xué)氣相沉積工藝，將該第二二氧化硅層沉積在該光敏區(qū)域上。
18.如權(quán)利要求12的方法，其中熱處理該氮氧化硅層將該氮氧化硅層的折射率增大到范圍在大約2.3至3.0之間的數(shù)量。
19.如權(quán)利要求1的方法，還包括在該光敏層上方的區(qū)域中對該抗反射層進(jìn)行構(gòu)圖。
20.如權(quán)利要求19的方法，其中對該抗反射層進(jìn)行構(gòu)圖包括將光致抗蝕劑層設(shè)置在該抗反射層上；構(gòu)圖該光敏區(qū)域上方的該光致抗蝕劑層；及使用構(gòu)圖的光致抗蝕劑層作為掩模，去除該抗反射層的該氮氧化硅層。
21.如權(quán)利要求19的方法，其中對該抗反射層進(jìn)行構(gòu)圖包括在該抗反射層上設(shè)置硬掩模層；在該光敏區(qū)域上方對該硬掩模層進(jìn)行構(gòu)圖；及使用該構(gòu)圖的硬掩模層作為掩模，去除該抗反射層的該氮氧化硅層。
22.如權(quán)利要求21的方法，其中去除該抗反射層的該氮氧化硅層包括使用HF溶液去除該氮氧化硅層。
23.如權(quán)利要求1的方法，其中形成包括該氮氧化硅層的該抗反射層包括使用基于等離子體的化學(xué)氣相沉積形成該氮氧化硅層。
24.如權(quán)利要求23的方法，其中該基于等離子體的化學(xué)氣相沉積包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。
25.如權(quán)利要求24的方法，其中熱處理該氮氧化硅層將該氮氧化硅層的折射率增大到范圍在大約2.3至3.0之間的數(shù)量。
26.如權(quán)利要求1的方法，其中對該氮氧化硅層進(jìn)行熱處理將該氮氧化硅層的折射率增大到范圍在大約2.3至3.0之間的數(shù)量。
27.如權(quán)利要求1的方法，其中在形成該氮氧化硅層之后立刻對該氮氧化硅層進(jìn)行熱處理。
28.如權(quán)利要求1的方法，其中在對該成像器件的進(jìn)一步處理期間對該氮氧化硅層進(jìn)行熱處理。
29.一種用于形成成像器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底中形成光敏器件，該光敏器件包括光敏區(qū)域；及在該光敏區(qū)域上形成抗反射層，該抗反射層減小光子能在該光敏器件處的反射率，該抗反射層包括氮氧化硅層；該抗反射層具有范圍在大約2.3至3.0之間的折射率。
30.如權(quán)利要求29的方法，其中形成抗反射層包括鄰近該光敏器件形成抗反射層，使該抗反射層具有約2.0的折射率；及對該氮氧化硅層進(jìn)行熱處理，從而將該氮氧化硅層的折射率增大到范圍在大約2.3至3.0之間。
31.如權(quán)利要求29的方法，其中形成該抗反射層包括在該光敏區(qū)域上形成第一二氧化硅層；及在該第一二氧化硅層上形成該氮氧化硅層。
32.如權(quán)利要求31的方法，其中形成該氮氧化硅層包括使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積將該氮氧化硅層沉積在該第一二氧化硅層上。
33.如權(quán)利要求31的方法，其中形成該抗反射層還包括在該氮氧化硅層上形成第二二氧化硅層；在該第二二氧化硅層上形成氮化硅層。
34.如權(quán)利要求29的方法，其中形成包括該氮氧化硅層的該抗反射層包括使用基于等離子體的化學(xué)氣相沉積形成該氮氧化硅層。
35.如權(quán)利要求34的方法，其中該基于等離子體的化學(xué)氣相沉積包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。
36.一種用于形成半導(dǎo)體圖像傳感器的方法，包括將包括光敏區(qū)域的光敏器件形成在半導(dǎo)體襯底中；及在光敏區(qū)域上且鄰近其形成抗反射層，用于減小在該光敏區(qū)域的頂部界面處的反射，該抗反射層包括氮氧化硅層。
37.如權(quán)利要求36的方法，其中形成該抗反射層包括形成具有范圍在大約2.3至3.0之間的折射率的抗反射層。
38.如權(quán)利要求37的方法，其中形成該抗反射層包括鄰近該光敏器件形成抗反射層，使該抗反射層具有約2.0的折射率；及對該氮氧化硅層進(jìn)行熱處理，從而將該氮氧化硅層的折射率增大到范圍在大約2.3至3.0之間。
39.如權(quán)利要求38的方法，其中對該氮氧化硅層進(jìn)行熱處理包括在大于600C的溫度進(jìn)行熱處理。
40.如權(quán)利要求39的方法，其中對該氮氧化硅層進(jìn)行熱處理包括進(jìn)行大約30至360分鐘范圍內(nèi)的持續(xù)時(shí)間的熱處理。
41.如權(quán)利要求36的方法，其中形成該抗反射層包括在該光敏區(qū)域上形成第一二氧化硅層；及在該第一二氧化硅層上形成該氮氧化硅層。
42.如權(quán)利要求41的方法，其中形成該抗反射層還包括在該氮氧化硅層上形成第二二氧化硅層；及在該第二二氧化硅層上形成氮化硅層。
43.如權(quán)利要求36的方法，其中形成該氮氧化硅層包括使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積將該氮氧化硅層沉積在該第一二氧化硅層上。
44.一種半導(dǎo)體圖像傳感器，包括形成在半導(dǎo)體襯底中的光敏器件，該光敏器件包括光敏區(qū)域；及靠近該光敏區(qū)域的抗反射層，用于減小該光敏區(qū)域頂部界面處的反射，該抗反射層包括氮氧化硅層。
全文摘要
本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件及其制造方法。本發(fā)明中可獲得的光子向光接收元件的轉(zhuǎn)移效率增加到超過了當(dāng)前可獲得的效率。提供了允許這種更高效率的增強(qiáng)的抗反射層配置及其制造方法。它們可應(yīng)用于當(dāng)前的成像器件，如電荷耦合器件(CCD)和CMOS圖像傳感器(CIS)。在一個(gè)實(shí)施例中，光敏器件形成在半導(dǎo)體襯底中。該光敏器件包括光敏區(qū)域。包括氮氧化硅的抗反射層形成在該光敏區(qū)域上。對該氮氧化硅層進(jìn)行熱處理，以增大該氮氧化硅層的折射率，并且從而減小入射光在該光敏區(qū)域交界處的反射率。
文檔編號(hào)H04N5/335GK1716627SQ200510081369
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者文昌碌 申請人:三星電子株式會(huì)社