專利名稱：固體成像裝置的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種固體成像裝置的制造方法。更具體地，本發(fā)明有關于具 有形成有硅化物層的晶體管的固體成像裝置的制造方法。
背景技術：
相關技術中，作為將圖像光變換成作為圖像信號的電信號的固體成像裝置，已知的有電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器、金屬氧化物半導體(MOS)圖像傳感器等。MOS圖像傳感器具有在公共基板上的響應光照射產生電荷的光探測區(qū) (光電二極管)和將光探測區(qū)產生的電荷變換成電信號(一般是電壓信號) 的電壓變換區(qū)。在光探測區(qū)中形成像素晶體管(MOS晶體管)，和在電壓變 換區(qū)中形成外圍晶體管(MOS晶體管)。近年來固體成像裝置傾向于在更高的速度下被驅動，且按照此趨勢，對于外圍晶體管具有更高驅動速度的要求增加了。為滿足此要求和提高外圍晶 體管的工作速度，廣泛采用了一種技術，通過該技術，在外圍晶體管的4冊極 電極、源極區(qū)和漏極區(qū)的表面上形成硅化物層，其是Si和高熔點金屬例如 Ti、 Co或Ni的化合物(例如，見日本專利申請公報第2005-174968號)。下面解釋一種固體成像裝置的相關技術制造方法，該裝置具有其中硅化 物層形成在電壓變換區(qū)(此后稱為"外圍區(qū)")中的外圍晶體管。在固體成像裝置的相關技術制造方法中，首先如圖4A所示，通過低壓 化學氣相沉積(CVD)法在整個表面(像素區(qū)和外圍區(qū)二者)上形成用于形 成外圍晶體管的側壁的第一氧化硅膜104和氮化硅膜105，使得它們覆蓋形 成在通過熱氧化在硅基板101的表面上形成的柵極氧化物膜102上的柵極電 極103。而且，使用通用光刻技術，像素區(qū)被覆蓋光致抗蝕劑106 (見圖4B)， 和在像素區(qū)被光致抗蝕劑覆蓋的狀態(tài)下對得到的硅基板進行干法蝕刻，在外 圍區(qū)中柵極電極的側面上形成側壁107 (見圖4C)。
隨后，除去光致抗蝕劑，并通過低壓CVD法在整個表面(像素區(qū)和外圍區(qū))上形成用于形成像素晶體管和外圍晶體管的側壁的第二氧化硅膜108 (見圖4D)，接著干法蝕刻，在^J:區(qū)和外圍區(qū)中的棚-極電極的側面上形成 側壁107 (見圖5A)。使用通用光刻技術，像素區(qū)被覆蓋光致抗蝕劑106,和在像素區(qū)被光致 抗蝕劑覆蓋的狀態(tài)下對得到的硅基板進行第 一 離子注入(見圖中參考字符 A)，形成源極區(qū)和漏極區(qū)使它們圍繞外圍區(qū)中的柵極電極(見圖5B)。像素 區(qū)被覆蓋光致抗蝕劑，于是在像素區(qū)中的柵極電極的周圍沒有進行第 一離子 注入。隨后，除去覆蓋像素區(qū)的光致抗蝕劑，并接著使用通用光刻技術，利用 光致抗蝕劑106覆蓋外圍區(qū)，和在外圍區(qū)被覆蓋光致抗蝕劑的狀態(tài)下對得到 的硅基板進行第二離子注入(見圖中參考字符B)，形成源極區(qū)和漏極區(qū)使 它們圍繞像素區(qū)中的柵極電極(見圖5C)。外圍區(qū)被覆蓋光致抗蝕劑，于是 在外圍區(qū)中柵極電極的周圍沒有進行第二離子注入。接下來，使用濺射技術，在硅基板的整個表面上形成用于形成硅化物的 金屬膜109 (例如Co膜，見圖6A),和對得到的硅基板進行預定熱處理， 形成靠近外圍晶體管的柵極電極、源極區(qū)和漏極區(qū)的表面的硅化物層IIO(見 圖6B)。隨后，在硅化物層上形成含大量氫的氮化膜113。含大量氫的氮化膜提 供氫給硅基板，并引起氫經由像素區(qū)的擴散以減少像素區(qū)中的晶體缺陷(其 被認為減少Si懸空鍵)。在控制白噪聲的產生時，這種構造是令人滿意的。隨后，形成層間電介質111，和形成接觸孔112,于是得到形成在光探 測區(qū)中的不具有硅化物層的像素晶體管和形成在外圍區(qū)中的具有硅化物層 的外圍晶體管(見圖6C)。圖中，參考數字113指示光電二極管區(qū)。發(fā)明內容然而，在固體成像裝置的上述相關技術制造方法中，當在像素晶體管和 外圍晶體管的柵極電極的側面上形成側壁時(見圖5A)，氮化硅膜用作蝕刻 停止膜(此后具有這種功能的膜稱為"蝕刻停止膜")。尤其是，氮化硅膜用 作防止用于形成硅化物的金屬膜接觸像素晶體管的柵極電極和硅基板的表 面的阻擋膜(此后，具有這種功能的膜稱為"阻擋膜")?？赡艹霈F(xiàn)從用于形 成硅化物的金屬膜至硅基板的金屬侵入的情況，這被認為是光探測區(qū)中產生 缺陷的原因，并在硅的能級處形成金屬來引起電子發(fā)射或吸收，于是在屏幕 上產生發(fā)光點，導致所謂的白噪聲。換句話說，認為作為蝕刻停止膜的氮化硅膜在蝕刻時受到損傷且具有重 金屬的侵入通路114，則因此不能完全作為阻擋膜，從而金屬從用于形成硅化物的金屬膜侵入到硅基板(見圖6A)。圖中，為易于理解，侵入通路114 示出為直線狀且厚的線路徑，描繪了形成在膜中的孔。然而，實際情況中， 侵入通路很少為孔。侵入通路一般形成為連續(xù)或間斷的晶格缺陷，且常常很 微小而不能確認為剛剛形成的氮化硅膜中的連續(xù)路徑?，F(xiàn)實中，制造工藝期 間金屬進入晶格缺陷部分和晶格缺陷部分引起金屬的擴散從而從氮化硅膜 的表面前進到硅基板，和在最終產品測試等中發(fā)現(xiàn)故障例如白噪聲等，這最 后揭示了在氮化硅膜中存在路徑。為了解決此問題，提出了一種方法，其中氮化硅膜用作蝕刻停止膜和接 著通過蝕刻除去氮化硅膜，和然后再次形成另一氮化硅膜作阻擋膜。此方法 中，不必使用受損的蝕刻停止膜作阻擋膜。然而，在位于像素晶體管的側壁 下面的蝕刻停止膜與新形成的阻擋膜之間的邊界區(qū)形成界面，且金屬可從用 于形成硅化物的金屬膜穿過界面到達硅基板，并因此此方法可能不充分?？紤]以上問題，希望提供一種生產固體成像裝置的制造方法，其允許減 少由于金屬擴散從硅化物形成金屬膜至硅基板的金屬侵入和允許控制白噪 聲。按照本發(fā)明的實施例，提供一種固體成像裝置的制造方法。該方法包括 在硅基板上形成第一絕緣膜和第二絕緣膜使它們覆蓋形成在硅基板上的多 個柵極電極的側面，第一和第二絕緣膜具有彼此不同的蝕刻性能；對第二絕 緣膜進行選擇性蝕刻，則在柵極電極的側面上形成側壁；對形成有側壁的柵 極電極進行離子注入；覆蓋形成有側壁的柵極電極且在硅基板上形成第三絕 緣膜；用掩模材料覆蓋被第三絕緣膜覆蓋的多個柵極電極的一部分，和對得 到的基板進行蝕刻以除去露出的第三絕緣膜；以及除去掩模材料后，在硅基 板上形成能夠形成硅化物的金屬膜使得該金屬膜覆蓋柵極電極和第三絕緣 膜，和實施硅化物形成以形成硅化物層。本實施例中，對第二絕緣膜進行選擇性蝕刻以在各柵極電極的側面上形 成側壁，和在硅基板上形成第三絕緣膜使它覆蓋形成有側壁的各柵極電極
而且，在硅基板上形成能夠形成硅化物的金屬膜使它覆蓋柵極電極和第三絕 緣膜。因此，金屬膜可形成在基本上不被施加應力的第三絕緣膜上，允許第 三絕緣膜充分用作阻擋膜和使得可以減少雜質金屬侵入。
圖1A至1D是用于解釋按照本發(fā)明實施例的固體成像裝置的制造方法 的示意圖(編號1);圖2A至2C是用于解釋按照本發(fā)明實施例的固體成像裝置的制造方法 的示意圖(編號2);圖3A至3C是用于解釋按照本發(fā)明實施例的固體成像裝置的制造方法 的示意圖(編號3);圖4A至4D是用于解釋相關技術的固體成像裝置的制造方法的示意圖 (編號1);圖5A至5C是用于解釋相關技術的固體成像裝置的制造方法的示意圖 (編號2);以及圖6A至6C是用于解釋相關技術的固體成像裝置的制造方法的示意圖 (編號3)。
具體實施方式
下文中，參考用于解釋本發(fā)明的附圖來說明本發(fā)明的實施例。 圖1A至1D是用于解釋按照本發(fā)明實施例的固體成像裝置的制造方法 的例子的示意圖。本實施例中，首先，按照固體成像裝置的上述相關技術制 造方法中的相同方式，在整個表面(像素區(qū)和外圍區(qū))上形成用于形成晶體 管側壁的氧化硅膜4 (其是第一絕緣膜的例子)，使得它覆蓋在(通過本實施 例中的致密熱氧化)形成于硅基板1的表面上的柵極氧化膜2上形成的柵極 電極3 (見圖1)。從實現(xiàn)優(yōu)異被覆性的觀點，優(yōu)選通過低壓CVD法形成氧 化硅膜。在獲得具有輕摻雜漏極(LDD)結構的晶體管時，形成氧化硅膜前 需要進行雜質注入和活化處理，例如退火。本實施例中，省略柵極氧化膜形成于其上的硅基板的制造方法的說明。 柵極氧化膜形成于其上的硅基板的制造方法與典型MOS傳感器的制造方法 類似。
形成氧化硅膜后，通過低壓CVD法在整個表面(像素區(qū)和外圍區(qū))上 形成氮化硅膜5 (其是第二絕緣膜的例子，見圖1A)。氮化硅膜的膜類型需 要加以改變使該氮化硅膜在下述干法蝕刻中相比氧化硅膜具有高蝕刻選擇 比，和按照晶體管所需側壁寬度適當選擇每一膜的厚度。隨后，對氮化硅膜的整個表面進行干法蝕刻，在像素區(qū)和外圍區(qū)的每一 柵極電極的側面上形成側壁6 (見圖1B)。這種情況下，控制蝕刻條件，使 氮化硅膜相比氧化硅膜具有高蝕刻選擇比，從而可最小限度蝕刻氧化硅膜和 對基板的蝕刻損傷最小。本實施例中，具有不同蝕刻性能的氧化硅膜和氮化硅膜形成在硅基板 上，和氧化硅膜用作蝕刻停止膜。因此，可在像素區(qū)和外圍區(qū)中形成具有相 同側壁結構的晶體管，相比固體成像裝置的相關技術制造方法，于是可減少 工藝中的步驟數。具體地，在相關技術固體成像裝置中，形成在像素區(qū)中的晶體管和形成 在外圍區(qū)中的晶體管具有不同結構，則因此，蝕刻外圍區(qū)需要用光致抗蝕劑 覆蓋像素區(qū)的步驟，和蝕刻像素區(qū)需要用光致抗蝕劑覆蓋外圍區(qū)的步驟。相 對照，本實施例中，具有相同側壁結構的晶體管形成在像素區(qū)和外圍區(qū)中。 隨后，對氧化硅膜進行濕法蝕刻，使露出的氧化硅膜被蝕刻掉(見圖1C )。 本實施例中，通過濕法蝕刻除去氧化硅膜，這相比干法蝕刻造成硅基板 的較小損傷。接著，對硅基板進行離子注入(見圖1D中參考字符C)，以形成源極區(qū) 和漏極區(qū)使它們圍繞像素區(qū)和外圍區(qū)中的柵極電極。本實施例中，像素區(qū)和外圍區(qū)可享有共同的離子注入步驟，則因此相比 固體成像裝置的相關技術制造方法可減少工藝中步驟數。具體地，相關技術固體成像裝置中，關于像素區(qū)，經由第一氧化硅膜和 氮化硅膜對硅基板進行離子注入，和關于外圍區(qū)，不使用任何膜對硅基板進 行直接離子注入。因此，像素區(qū)的離子注入能量不同于外圍區(qū)的離子注入能 量。由于這個原因，像素區(qū)的離子注入和外圍區(qū)的離子注入個別進行。相比 較，本實施例中，關于像素區(qū)和外圍區(qū)的每一個，硅基板可直接進行離子注 入(沒有通過膜)。因此，像素區(qū)和外圍區(qū)可享有共同的離子注入步驟，于 是實現(xiàn)工藝中步驟數的減少。由于像素區(qū)和外圍區(qū)可享有共同的離子注入步驟，可避免非均勻的離子
注入，從而使得可獲得高質量的固體成像裝置。而且，本實施例中，在離子注入步驟前蝕刻除去氧化石圭膜。因此，可高 精度控制離子注入期間的離子濃度，于是使得可得到高質量的固體成像裝 置。具體地，通過形成下述用于形成硅化物的金屬膜需要除去作為蝕刻停止 膜的氧化硅膜，但不總是需要在離子注入步驟前通過蝕刻除去它。然而，本 發(fā)明中，離子注入步驟前通過蝕刻除去氧化硅膜，使硅基板可直接進行離子 注入(不通過膜)。這種構造允許離子注入期間精確控制離子濃度。隨后，通過CVD方法在硅基板的整個表面上形成等離子體氮化硅膜7， 和通過低壓CVD方法在等離子體氮化硅膜上形成氮化硅膜(LP -氮化硅膜) 8 (見圖2A)。本實施例中等離子體氮化硅膜和LP-氮化硅膜中的每一個是 第三絕緣膜的例子，且等離子體氮化硅膜也是氫供給層的例子。等離子體氮化硅膜由于它的形成步驟而含氫，則于是供給氫至硅基板并 引起經由像素區(qū)的氫擴散來減少像素區(qū)中的晶體缺陷(其被認為減少了 Si 懸空鍵)，于是實現(xiàn)控制或抑制白噪聲的產生。用于控制白噪聲的產生而形成的等離子體氮化硅膜往往容易蝕刻。本實 施例中，為了保護等離子體氮化硅膜，在等離子體氮化硅膜上形成LP-氮化 硅膜。上述步驟中，形成在像素區(qū)中的晶體管和形成在外圍區(qū)中的晶體管具有 完全相同的結構，則因此共同的制造方法被用于像素區(qū)和外圍區(qū)。接著，使用通用光刻技術，用光致抗蝕劑9覆蓋像素區(qū)(見圖2B)，和 在像素區(qū)被光致抗蝕劑覆蓋的狀態(tài)下對得到的硅基板進行干法蝕刻，從而蝕 刻掉形成在外圍區(qū)中的等離子體氮化硅膜和LP-氮化硅膜(見圖2C)。隨后，除去光致抗蝕劑，和使用賊射技術，在硅基板的整個表面上形成 用于形成硅化物的金屬膜10 (例如Co膜，見圖3A)。對得到的硅基板進行 預定熱處理，在等離子體氮化硅膜和LP-氮化硅膜被除去的區(qū)域中形成硅化 物。另一方面，在其它區(qū)域(等離子體氮化硅膜和LP-氮化硅膜形成在其中 的區(qū)域)中，沒有形成硅化物，因為LP-氮化硅膜的致密最外表面作為阻擋 膜。換句話說，硅化物層11靠近外圍晶體管的柵極電極、源極區(qū)和漏極區(qū) 的表面形成(見圖3B)。本實施例中，LP-氮化硅膜作為阻擋膜，則因此可防止從金屬膜至硅基 板的金屬侵入。 具體地，在相關技術固體成像裝置的制造方法中，作為蝕刻停止膜的氮 化硅膜用作阻擋膜，則因此氮化硅膜由于蝕刻時造成的損傷而不能完全作為 阻擋膜。相對照，本實施例中，氧化硅膜作為蝕刻停止膜和LP-氮化硅膜作 為阻擋膜。也就是說，作為蝕刻停止膜的膜和作為阻擋膜的膜個別形成。因此LP-氮化硅膜可完全用作阻擋膜，由此防止從金屬膜至硅基板的金屬侵入。隨后，通過化學處理除去未反應的金屬膜，和在硅化物層上形成含大量氫的氮化膜15。含大量氫的氮化膜供給氬至硅基板，并引起經由像素區(qū)的氫 擴散來減少像素區(qū)中的晶體缺陷(其被認為是減少Si懸空鍵)，由此控制白 噪聲的產生。接著，形成層間絕緣膜12，和形成接觸孔13，于是得到在像素區(qū)中形 成的不具有硅化物層的像素晶體管和在外圍區(qū)中形成的具有硅化物層的外 圍晶體管(見圖3C)。圖中，參考數字14指示光電二極管區(qū)。在按照本發(fā)明實施例的固體成像裝置的上述制造方法中，可控制從金屬 膜至硅基板的金屬侵入，使得到的固體成像裝置控制白噪聲，由此實現(xiàn)固體 成像裝置的質量改進。進一步，像素區(qū)和外圍區(qū)享有共同形成側壁的步驟或共同離子注入的步 驟，由此實現(xiàn)工藝步驟數減少的固體成像裝置的制造方法。本發(fā)明的固體成像裝置的制造方法中，第三絕緣膜可充分用作阻擋膜， 實現(xiàn)減少從金屬膜至硅基板的雜質金屬侵入。因此，通過控制或抑制所謂白 噪聲，可提高固體成像裝置的質量。本領域技術人員應理解，依賴于設計要求和其它因素，可出現(xiàn)各種修改、 組合、子組合和改變，只要它們在權利要求書及其等同特征的范圍內。本申請包含關于2006年9月28日在日本專利局提交的日本專利申請JP 2006-263982的主題，其全文在此并入作參考。
權利要求
1.一種固體成像裝置的制造方法，包括在硅基板上形成第一絕緣膜和第二絕緣膜使它們覆蓋形成在所述硅基板上的多個柵極電極的側面，所述第一和第二絕緣膜具有彼此不同的蝕刻性能；對所述第二絕緣膜進行選擇性蝕刻，和在所述柵極電極的所述側面上形成側壁；對形成有所述側壁的所述柵極電極進行離子注入；覆蓋形成有所述側壁的所述柵極電極且在所述硅基板上形成第三絕緣膜；用掩模材料覆蓋被所述第三絕緣膜覆蓋的所述多個柵極電極的一部分，和對得到的基板進行蝕刻以除去露出的第三絕緣膜；以及除去所述掩模材料后，在所述硅基板上形成能夠形成硅化物的金屬膜使得該金屬膜覆蓋所述柵極電極和所述第三絕緣膜，和實施硅化物形成以形成硅化物層。
2. 按照權利要求1的固體成像裝置的制造方法，其中 在所述形成側壁中通過干法蝕刻進行所述第二絕緣膜的所述選擇性蝕刻。
3. 按照權利要求1的固體成像裝置的制造方法，其中 在除去所述第一絕緣膜后進行所述離子注入。
4. 按照權利要求3的固體成像裝置的制造方法，其中 通過濕法蝕刻除去所述第一絕緣膜。
5. 按照權利要求1的固體成像裝置的制造方法，其中 所述第三絕緣膜具有在其至少一部分中的氫供給層。
全文摘要
一種固體成像裝置的制造方法，包括在硅基板上形成具有不同性能的第一和第二絕緣膜，使它們覆蓋形成在硅基板上的柵極電極的側面；對第二絕緣膜進行選擇性蝕刻，和在柵極電極的側面上形成側壁；對形成有側壁的柵極電極進行離子注入；覆蓋形成有側壁的柵極電極且在硅基板上形成第三絕緣膜；用掩模材料覆蓋被第三絕緣膜覆蓋的柵極電極的一部分，和對基板進行蝕刻以除去露出的第三絕緣膜；以及除去掩模材料后，在硅基板上形成能夠形成硅化物的金屬膜使得該金屬膜覆蓋柵極電極和第三絕緣膜，以形成硅化物層。
文檔編號H04N5/369GK101154628SQ20071015317
公開日2008年4月2日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權日2006年9月28日
發(fā)明者千葉健一, 吉次快 申請人:索尼株式會社