專利名稱：制造cmos圖像傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器(CMOS)，尤其涉及一種制造CMOS圖像傳感器的方法，其中為了防止光電二極管區(qū)的暗電流而改進(jìn)了工藝。
背景技術(shù)：
一般而言，圖像傳感器是一種將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。圖像傳感器大致分為電荷耦合器件(CCD)和CMOS圖像傳感器(CSI)。
CCD不僅驅(qū)動(dòng)方法復(fù)雜，功耗大，而且需要多道掩模工藝。此外，CCD還存在不能在CCD芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理電路的缺點(diǎn)，因此難以在單個(gè)芯片上制造CCD。因此，使用CMOS制造技術(shù)的CIS近來廣受關(guān)注。
以下參照附圖，說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造CIS的方法。
圖1A至圖1D為說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造CIS的方法的剖視圖。
參照圖1A，在由外延層形成的半導(dǎo)體襯底10上形成器件隔離層(STI)(未示出)。通過形成STI，將器件隔離區(qū)與有源區(qū)分離。
隨后，將P-型雜質(zhì)注入有源區(qū)部分以形成P阱12，其中有源區(qū)部分屬于半導(dǎo)體襯底10上除了STI區(qū)之外的部分。該有源區(qū)部分限定在半導(dǎo)體襯底10中除了要形成PD部分之外的其它部分。這里，未形成P阱12的其它區(qū)域限定為P子襯底11。
隨后，在半導(dǎo)體襯底10上依次沉積氧化物層和多層?xùn)牛⑦M(jìn)行蝕刻，使得氧化物層和多層?xùn)艑挾认嗤?，以形成堆疊了柵極氧化物層15和多層?xùn)?6的柵極圖案。
隨后，在半導(dǎo)體襯底10上形成第一光致抗蝕劑(未示出)，以覆蓋要形成光電二極管(PD)和相鄰的傳輸晶體管的部分。此后，利用第一光致抗蝕劑層作為掩模，注入n型雜質(zhì)離子，以形成n型輕摻雜漏極(LDD)區(qū)17。
隨后，形成第二光致抗蝕劑層(未示出)，該第二光致抗蝕劑層覆蓋除了要形成PD部分之外的部分。利用第二光致抗蝕劑層作為掩模，將n型雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體襯底中，以形成PDN型(PDN)區(qū)13。
此后，利用第三光致抗蝕劑(未示出)作為掩模，注入P型雜質(zhì)離子，以在PDN區(qū)13的表面形成PDP型區(qū)14，其中第三光致抗蝕劑具有露出PDN區(qū)13的一部分表面的形狀。
參照圖1B，在去除第三光致抗蝕劑層之后，在包括柵極氧化物層15和多層?xùn)?6的半導(dǎo)體襯底10的整個(gè)表面上沉積間隔氮化物層18。選擇性地去除沉積的間隔氮化物層18，以在柵極圖案15和16的側(cè)面部分分別形成間隔件18a。
隨后，利用多層?xùn)?6和間隔件18a作為掩模，注入雜質(zhì)離子，以在半導(dǎo)體襯底10中形成源/漏極區(qū)19。
參照圖1C，在包括柵極圖案15和16的半導(dǎo)體襯底10的表面上形成氧化物層20和光致抗蝕劑層21之后，蝕刻間隔件18a、氧化物層20以及光致抗蝕劑層21，以使得剩下的形狀從柵極圖案15和16的中心部分覆蓋PD區(qū)13和14。
這里，在蝕刻氧化物層20時(shí)，將柵極氧化物層15的一部分15a與光致抗蝕劑層21的去除部分一起去除。
參照圖1D，在去除光致抗蝕劑層21之后，在多層?xùn)?6的露出部分和半導(dǎo)體襯底10的露出部分的表面上形成自對準(zhǔn)硅化物。
在此情況下，自對準(zhǔn)硅化物形成于n型LDD區(qū)17和多層?xùn)?6的露出部分。
由于光電二極管區(qū)為接收光以產(chǎn)生電子的區(qū)域，優(yōu)選地，不需要反射光的自對準(zhǔn)硅化物層。因此，應(yīng)該對光電二極管區(qū)進(jìn)行非自對準(zhǔn)硅化物(non-salicide)工藝。
因此，如圖所示，在半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面沉積氧化物層，并且蝕刻對應(yīng)于PD的氧化物層部分。
在此，為了穩(wěn)定地形成自對準(zhǔn)硅化物，在蝕刻氧化物層之后，對自對準(zhǔn)硅化物區(qū)進(jìn)行控制，使得剩余的氧化物層在半導(dǎo)體襯底的表面上具有約40或更小的厚度(剩余的氧化物層在自對準(zhǔn)硅化物的整個(gè)清洗工藝中被完全去除)。因此，等離子體損傷直接施加在半導(dǎo)體襯底10的表面，這使得P溝道MOS(PMOS)晶體管的閾值電壓Vth難以控制。
由于等離子體損傷，半導(dǎo)體襯底100的硅表面晶格結(jié)構(gòu)被破壞，具有高的熱擴(kuò)散率的硼擴(kuò)散至溝道區(qū)，從而降低了PMOS晶體管的閾值電壓Vth。由于等離子體效應(yīng)，閾值電壓Vth的波動(dòng)變得相當(dāng)嚴(yán)重，從而給控制器件的穩(wěn)定性帶來相當(dāng)大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在保護(hù)一種充分避免由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)所產(chǎn)生的一或多個(gè)問題的CMOS圖像傳感器的制造方法。
本發(fā)明的目的在于提供一種制造CMOS圖像傳感器的方法，其中，為了防止光電二極管區(qū)的暗電流而改進(jìn)了工藝。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將會(huì)在隨后的說明書中部分地提出，并且通過隨后的細(xì)查，其中的一部分對于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而得到了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過說明書和權(quán)利要求中具體指出的結(jié)構(gòu)以及附圖實(shí)現(xiàn)和獲得。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此具體表達(dá)和廣泛描述的，提供了一種制造互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成彼此分離的多個(gè)多層?xùn)牛辉谒龆鄠€(gè)多層?xùn)胖械囊粋€(gè)預(yù)定多層?xùn)诺呐赃叢糠肿⑷腚s質(zhì)，以形成光電二極管區(qū)；隨后，在包括所述多個(gè)多層?xùn)诺乃霭雽?dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成間隔氮化物層；選擇性地去除所述間隔氮化物層，以在剩余的所述多個(gè)多層?xùn)诺膫?cè)壁上形成第一間隔件圖案和第二間隔件圖案，其中所述第一間隔件圖案覆蓋所述光電二極管區(qū)；之后，利用所述第一和第二間隔件圖案作為掩模，注入雜質(zhì)，以在所述多層?xùn)诺呐赃叢糠致冻龅乃霭雽?dǎo)體襯底部分中形成源/漏極區(qū)；隨后，在所述多層?xùn)胖幸约八霭雽?dǎo)體襯底的露出部分形成自對準(zhǔn)硅化物。
該方法還包括，在形成所述多個(gè)多層?xùn)胖埃练e柵極氧化物層。
該方法還包括，在選擇性地去除所述間隔氮化物層之后，去除該柵極氧化物層的露出部分。
該方法還包括，在形成所述自對準(zhǔn)硅化物之前，對露出部分進(jìn)行預(yù)清洗。
應(yīng)理解的是，對于本發(fā)明的以上概括性說明以及隨后的具體說明都是示例性和解釋性的，并且意在提供對于所要求的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。


附圖包括于并合并在說明書中，提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，組成本申請的一部分，示出本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1A至圖1D為說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造CIS的方法的剖視圖；圖2A至圖2D為說明根據(jù)本發(fā)明制造CIS的制造方法的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其實(shí)例在附圖中示出。
圖2A至圖2D為說明根據(jù)本發(fā)明制造CIS的制造方法的剖視圖。
參照圖2A，在由外延層形成的半導(dǎo)體襯底100上形成STI(未示出)。通過形成STI，將器件隔離區(qū)與有源區(qū)分離。
隨后，將P型雜質(zhì)注入有源區(qū)部分以形成P阱102，其中有源區(qū)部分屬于半導(dǎo)體襯底100上除了STI區(qū)之外的部分。該有源區(qū)部分限定在半導(dǎo)體襯底100中除了要形成PD部分之外的其它部分。這里，未形成P阱102的其它區(qū)域限定為P子襯底101。
隨后，在半導(dǎo)體襯底100上依次沉積氧化物層和多層?xùn)牛⑦M(jìn)行蝕刻，使得氧化物層和多層?xùn)艑挾认嗤?，以形成堆疊了柵極氧化物層130和多層?xùn)?40的柵極圖案。
隨后，在半導(dǎo)體襯底100上形成第一光致抗蝕劑(未示出)，以覆蓋要形成光電二極管(PD)和相鄰的傳輸晶體管的部分。此后，利用第一光致抗蝕劑層作為掩模，注入n型雜質(zhì)離子，以形成n型輕摻雜漏極(LDD)區(qū)。
隨后，形成第二光致抗蝕劑層(未示出)，該第二光致抗蝕劑層覆蓋除了要形成PD部分之外的部分。利用第二光致抗蝕劑層作為掩模，將n型雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體襯底中，以形成PDN型(PDN)區(qū)110。
此后，利用第三光致抗蝕劑(未示出)作為掩模，注入P型雜質(zhì)離子，以在PDN區(qū)110的表面形成PDP型區(qū)120，其中第三光致抗蝕劑具有露出PDN區(qū)110的一部分表面的形狀。
隨后，在去除第三光致抗蝕劑層之后，在包括柵極氧化物層130和多層?xùn)?40的半導(dǎo)體襯底100的整個(gè)表面上沉積間隔氮化物層150。這里，間隔氮化物層由SiN形成。
參照圖2B，在間隔氮化物層150的整個(gè)表面上涂覆光致抗蝕劑，并進(jìn)行曝光和顯影，以形成光致抗蝕劑圖案160。這里，光致抗蝕劑圖案具有覆蓋PD區(qū)和一部分多層?xùn)诺男螤睢?br> 隨后，利用光致抗蝕劑圖案160作為掩模，蝕刻間隔氮化物層150，以形成間隔氮化物層圖案150a。將間隔氮化物層150蝕刻掉之后，留下間隔氮化物層圖案包括第一間隔氮化物層圖案150a和第二間隔氮化物層圖案150b。這里，第一間隔氮化物層圖案150a具有覆蓋PD區(qū)110的形狀，第二間隔氮化物層圖案150b具有留在露出的多層?xùn)?40的側(cè)壁上的形狀。
參照圖2C，利用第一和第二間隔氮化物層圖案150a和150b以及多層?xùn)?40作為掩模，注入雜質(zhì)離子，以形成源/漏極區(qū)155。
參照圖2D，在多層?xùn)?40和半導(dǎo)體襯底100的露出部分形成自對準(zhǔn)硅化物，并留下多層?xùn)?40以及第一和第二間隔氮化物層圖案150a和150b。在此情況下，自對準(zhǔn)硅化物形成在n型LDD區(qū)145上和多層?xùn)?40的露出部分上。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明制造CIS的方法在蝕刻間隔氮化物層的工藝中留下了PD區(qū)110和120，形成源/漏極區(qū)，并進(jìn)行自對準(zhǔn)硅化物工藝。因此，在蝕刻間隔氮化物層時(shí)，可防止在PD區(qū)的表面可能產(chǎn)生的損傷。
在根據(jù)本發(fā)明的CIS中，在PD區(qū)上形成間隔氮化物層之后留下間隔氮化物層的情況下，為了防止當(dāng)PD區(qū)暴露時(shí)，在PD的表面由于懸掛鍵(dangling bond)所導(dǎo)致的暗電流的產(chǎn)生，在雜質(zhì)注入工藝中留下間隔氮化物層。
在本發(fā)明的制造CIS的過程中，根據(jù)產(chǎn)品的不同，離子注入工藝條件需要稍作修改。根據(jù)產(chǎn)品的不同，在間隔氮化物層工藝之后，可能不在PD區(qū)上進(jìn)行離子注入工藝。在進(jìn)行離子注入工藝的情況下，離子注入工藝在制造間隔氮化物層之前進(jìn)行，或者通過控制離子注入的注射區(qū)域進(jìn)行離子注入工藝。
在根據(jù)本發(fā)明制造CIS的方法中，可以在非自對準(zhǔn)硅化物工藝中消除由等離子體損傷引起的PMOS的閾值電壓的波動(dòng)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，非自對準(zhǔn)硅化物工藝在以下條件下進(jìn)行在自對準(zhǔn)硅化物區(qū)形成厚度約40的氧化物層剩余物，并且在自對準(zhǔn)硅化物的預(yù)清洗工藝中，使用稀釋的HF(DHF)溶液去除厚度約50的氧化物層殘余物。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的CIS，由于在蝕刻間隔氮化物層之后，氧化物層的剩余層厚度為100，因此使用DHF溶液去除125的氧化物層。
本發(fā)明的CIS具有以下效果。
第一，由于沒有去除PD區(qū)上的間隔氮化物層，因此可以消除在s間隔氮化物層的反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝期間施加的表面損傷，減少了泄漏電子的產(chǎn)生，從而防止了由暗電流引起的誤操作。
第二，由于省略了非自對準(zhǔn)硅化物工藝，因此可以通過簡化工藝降低缺陷率。
第三，可以消除在進(jìn)行非自對準(zhǔn)硅化物的RIE時(shí)由等離子體損傷引起的PMOS閾值電壓的波動(dòng)問題。
第四，能夠更安全地保護(hù)PD區(qū)，可防止由于PD的泄漏特性引起的暗電流的增大，并使其減小。
對于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，可以對本發(fā)明做各種修改和變化。因此，本發(fā)明意在覆蓋落入所附權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的本發(fā)明的所有修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種制造互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成彼此分離的多個(gè)多層?xùn)?；在所述多個(gè)多層?xùn)胖械囊粋€(gè)預(yù)定多層?xùn)诺呐赃叢糠肿⑷腚s質(zhì)，以形成光電二極管區(qū)；在包括所述多個(gè)多層?xùn)诺乃霭雽?dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成間隔氮化物層；選擇性地去除所述間隔氮化物層，以形成覆蓋所述光電二極管區(qū)的第一間隔件圖案和在所述多層?xùn)诺氖Ｓ嗖糠值膫?cè)壁上的第二間隔件圖案；利用所述第一和第二間隔件圖案作為掩模，注入雜質(zhì)，以在所述多層?xùn)诺呐赃叢糠致冻龅乃霭雽?dǎo)體襯底部分中形成源/漏極區(qū)；以及在所述多層?xùn)胖幸约八霭雽?dǎo)體襯底的露出部分形成自對準(zhǔn)硅化物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括，在形成所述多個(gè)多層?xùn)胖?，沉積柵極氧化物層。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括，在選擇性地去除所述間隔氮化物層之后，去除該柵極氧化物層的露出部分。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括，在形成所述自對準(zhǔn)硅化物之前，對露出部分進(jìn)行預(yù)清洗。
全文摘要
提供一種制造CIS的方法，其中為了防止光電二極管區(qū)的暗電流而改進(jìn)了工藝。該方法中，在半導(dǎo)體襯底上形成彼此分離的多個(gè)多層?xùn)?；在所述多個(gè)多層?xùn)胖械囊粋€(gè)預(yù)定多層?xùn)诺呐赃叢糠肿⑷腚s質(zhì)，以形成光電二極管區(qū)。隨后，在包括所述多個(gè)多層?xùn)诺乃霭雽?dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成間隔氮化物層；選擇性地去除所述間隔氮化物層，以形成覆蓋所述光電二極管區(qū)的第一間隔件圖案和在所述多層?xùn)诺氖Ｓ嗖糠值膫?cè)壁上的第二間隔件圖案。之后，利用所述第一和第二間隔件圖案作為掩模，注入雜質(zhì)，以在所述多層?xùn)诺呐赃叢糠致冻龅乃霭雽?dǎo)體襯底部分中形成源/漏極區(qū)。隨后，在所述多層?xùn)胖幸约八霭雽?dǎo)體襯底的露出部分形成自對準(zhǔn)硅化物。
文檔編號(hào)H01L27/146GK1992215SQ20061017017
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者奇安度 申請人:東部電子股份有限公司