图像传感器及其形成方法技术

一种图像传感器及其形成方法，所述形成方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成MOS器件；形成阻挡层，所述阻挡层覆盖所述MOS器件以及半导体衬底的表面，所述阻挡层包括碳薄膜，所述碳薄膜内SP

Image Sensor and Its Formation Method

An image sensor and a forming method thereof comprise: providing a semiconductor substrate; forming a MOS device on the semiconductor substrate; forming a barrier layer covering the surface of the MOS device and the semiconductor substrate, the barrier layer comprising a carbon film, and the SP in the carbon film.

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其是涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOSImageSensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。在现有技术中，在半导体衬底上形成金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)器件后，通常采用氮化硅(SiN或Si3N4)以及二氧化硅(SiO2)作为自对准硅化物阻挡层(Self-AlignSilicideBlockorSalicideblock，SAB)，对半导体衬底以及MOS器件进行保护，以降低后续形成金属互连层时产生的影响，特别是在像素区域，能够通过保护有效地减少白点(WhitePixel)的产生。然而，采用氮化硅容易降低图像传感器的传输速度以及使用寿命。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以提高图像传感器的传输速度以及使用寿命。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成MOS器件；形成阻挡层，所述阻挡层覆盖所述MOS器件以及半导体衬底的表面，所述阻挡层包括碳薄膜，所述碳薄膜内SP3键含量高于预设含量阈值；在所述阻挡层表面形成金属互连层。可选的，所述阻挡层还包括：氧化硅层，所述氧化硅层覆盖所述MOS器件以及半导体衬底，所述碳薄膜覆盖所述氧化硅层。可选的，所述碳薄膜的材料选自：金刚石以及SP3键含量高于预设含量阈值的无定形碳。可选的，采用化学气相沉积工艺形成所述碳薄膜；其中，所述化学气相沉积工艺的工艺参数包括以下一项或多项：沉积气体包括：烃类气体以及氦气；沉积温度为50℃至700℃；沉积压力小于等于10Torr；沉积厚度为5nm至200nm。可选的，在所述阻挡层表面形成金属互连层包括：在所述阻挡层的表面形成层间介质层；对所述层间介质层和所述阻挡层进行刻蚀，以形成沟槽，所述沟槽暴露出所述MOS器件的接触区；在所述沟槽内填充金属材料。可选的，对所述阻挡层中的碳薄膜进行刻蚀时，刻蚀参数包括以下一项或多项：刻蚀气体包括：O2以及氩气；刻蚀温度为20℃至500℃；刻蚀压力小于等于10Torr；刻蚀厚度为5nm至200nm。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；MOS器件，位于所述半导体衬底上；阻挡层，覆盖所述MOS器件以及半导体衬底的表面，所述阻挡层包括碳薄膜，所述碳薄膜内SP3键含量高于预设含量阈值；金属互连层，位于所述阻挡层的表面。可选的，所述阻挡层还包括：氧化硅层，覆盖所述MOS器件以及半导体衬底，所述碳薄膜覆盖所述氧化硅层。可选的，所述碳薄膜的材料选自：金刚石以及SP3键含量高于预设含量阈值的无定形碳。可选的，所述金属互连层包括：层间介质层，位于所述阻挡层的表面；沟槽，位于所述层间介质层和所述阻挡层内，且暴露出所述MOS器件的接触区；金属材料，位于所述沟槽内。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：在本专利技术实施例中，提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成MOS器件；形成阻挡层，所述阻挡层覆盖所述MOS器件以及半导体衬底的表面，所述阻挡层包括碳薄膜，所述碳薄膜内SP3键含量高于预设含量阈值；在所述阻挡层表面形成金属互连层。采用上述方案，在所述半导体衬底上形成MOS器件后，采用包含有碳薄膜的阻挡层，对半导体衬底以及MOS器件进行保护，相比于现有技术中采用氮化硅容易降低图像传感器的传输速度以及使用寿命，采用本专利技术实施例的方案，可以利用碳薄膜的低介电常数、高热传导率等特性，提高图像传感器的传输速度以及使用寿命，并且选用SP3键含量较高的碳薄膜，有助于使得碳薄膜具有较高的击穿场强，更加符合图像传感器对阻挡层的需求。进一步，所述阻挡层还包括氧化硅层，通过在氧化硅层的表面形成碳薄膜，相比于直接在半导体衬底与MOS器件上沉积碳薄膜，可以避免在后续采用氧等离子体刻蚀碳薄膜时，氧等离子体对半导体衬底以及MOS器件表面(例如栅极结构)进行氧化，也即避免影响图像传感器的器件性能。附图说明图1是现有技术中一种图像传感器的器件剖面结构示意图；图2是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；图3至图10是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。具体实施方式在现有技术中，提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成MOS器件；形成阻挡层，所述阻挡层覆盖所述MOS器件以及半导体衬底的表面，所述阻挡层包括碳薄膜，所述碳薄膜内SP3键含量高于预设含量阈值；在所述阻挡层表面形成金属互连层。采用上述方案，在半导体衬底上形成MOS器件后，通常采用氮化硅以及二氧化硅作为硅化物阻挡层，对半导体衬底以及MOS器件进行保护，以降低后续形成金属互连层时产生的影响，特别是在像素区域，能够通过保护有效地减少白点的产生。参照图1，图1是现有技术中一种图像传感器的器件剖面结构示意图。所述图像传感器可以包括：半导体衬底100、MOS器件110、隔离结构102、阻挡层120。其中，所述MOS器件110可以位于所述半导体衬底100上，所述MOS器件110可以包括源漏掺杂区111以及栅极结构112，相邻的MOS器件110之间可以采用隔离结构102进行隔离，例如浅槽隔离(ShallowTrenchIsolation，STI)结构。所述阻挡层120可以包括氧化硅层121以及氮化硅层122，对半导体衬底100以及MOS器件110进行保护，以降低后续形成金属互连层时产生的影响。其中，所述阻挡层120可以覆盖所述MOS器件110以及半导体衬底100的表面。然而，采用氮化硅容易降低图像传感器的传输速度以及使用寿命。本专利技术的专利技术人经过研究发现，由于氮化硅的介电常数较大(约为7.0)，当器件尺寸减小时，会产生电阻-电容延迟(RCdelay)，影响图像传感器的传输速度；并且由于SiN具有低的导热系数(约为12.56Wm-1K-1)，容易导致器件发热，甚至降低图像传感器的使用寿命。在本专利技术实施例中，在所述半导体衬底上形成MOS器件后，采用包含有碳薄膜的阻挡层，对半导体衬底以及MOS器件进行保护，相比于现有技术中采用氮化硅容易降低图像传感器的传输速度以及使用寿命，采用本专利技术实施例的方案，可以利用碳薄膜的低介电常数、高热传导率等特性，提高图像传感器的传输速度以及使用寿命，并且选用SP3键含量较高的碳薄膜，有助于使得碳薄膜具有较高的击穿场强，更加符合图像传感器对阻挡层的需求。为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参照图2，图2是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图。所述图像传感器的形成方法可以包括步骤S21至步骤S24：步骤S21：提供半导体衬底；步骤S22：在所述半导体衬底上形成MOS器件；步骤S23：形成阻挡层，所述阻挡层覆盖所述MOS器件以及半导体衬底的表面，所述阻挡层包括碳薄膜，所述碳薄膜内SP3键含量高于预设含量阈值；步骤S24：在所述阻挡层表面形成金属互连层。下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成MOS器件；形成阻挡层，所述阻挡层覆盖所述MOS器件以及半导体衬底的表面，所述阻挡层包括碳薄膜，所述碳薄膜内SP3键含量高于预设含量阈值；在所述阻挡层表面形成金属互连层。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成MOS器件；形成阻挡层，所述阻挡层覆盖所述MOS器件以及半导体衬底的表面，所述阻挡层包括碳薄膜，所述碳薄膜内SP3键含量高于预设含量阈值；在所述阻挡层表面形成金属互连层。2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述阻挡层还包括：氧化硅层，所述氧化硅层覆盖所述MOS器件以及半导体衬底，所述碳薄膜覆盖所述氧化硅层。3.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述碳薄膜的材料选自：金刚石以及SP3键含量高于预设含量阈值的无定形碳。4.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，采用化学气相沉积工艺形成所述碳薄膜；其中，所述化学气相沉积工艺的工艺参数包括以下一项或多项：沉积气体包括：烃类气体以及氦气；沉积温度为50℃至700℃；沉积压力小于等于10Torr；沉积厚度为5nm至200nm。5.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述阻挡层表面形成金属互连层包括：在所述阻挡层的表面形成层间介质层；对所述层间介质层和所述阻挡层进行刻蚀，以形成沟槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁旭斋，吴孝哲，张锋，吴龙江，林宗贤，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32