CMOS图像传感器的形成方法技术

本发明专利技术提供一种CMOS图像传感器的形成方法，通过对光电二极管区域的半导体衬底表面进行氮元素掺杂，掺杂的氮元素会在光电二极管区域的半导体衬底表面形成硅氮键，可以有效减少后续工艺带来的等离子体诱发损伤，减少暗电流和白色像素的产生，提高CIS的信噪比，提高产品良率和图像质量，改善图像传感器性能。此外，还可以在氮元素掺杂之后，再对光电二极管区域的半导体衬底表面进行氟元素掺杂，所形成的硅氟键可以进一步减少等离子体诱发损伤。键可以进一步减少等离子体诱发损伤。键可以进一步减少等离子体诱发损伤。

【技术实现步骤摘要】
CMOS图像传感器的形成方法


[0001]本专利技术涉及一种CMOS图像传感器的形成方法。

技术介绍

[0002]CMOS图像传感器（CMOSImageSensor，CIS）作为将光信号转化为数字电信号的器件单元，广泛应用于智能手机、平板电脑、汽车、医疗等各类新兴领域。通过像素阵列将入射光子转换成电子，当一个积分周期完成，收集的电子通过模拟电路和数字电路转换成数字信号，传输到传感器的输出终端。
[0003]如图1所示，目前的CMOS图像传感器制造工艺中，先在半导体衬底100中形成光电二极管101，再在形成转移晶体管、复位晶体管等结构之后，通过在半导体衬底表面形成氧化层106，通常是富硅氧化物（Silicon Rich Oxide, SRO），作为自对准硅化物阻挡层（Salicide Block，SAB），用于保护后续工艺中不该形成自对准硅化物的区域不被刻蚀打开。
[0004]然而，自对准硅化物阻挡层的形成过程中，或者后续工艺中，常常要引入等离子体，带来等离子体诱发损伤（PlasmaInduced Damage, PID），造成硅氧表面形成大量的悬挂键，这些悬挂键的存在容易在图像传感器的暗场情况下产生电子，这些电子被光电二极管收集，产生暗电流或者白色像素（White Pixel, WP）现象，影响产品良率和图像质量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种CMOS图像传感器的形成方法，减少暗电流和白色像素的产生，提高CIS的信噪比，提高产品良率和图像质量，改善图像传感器性能。
[0006]基于以上考虑，本专利技术的提供一种CMOS图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底中形成光电二极管；在所述半导体衬底表面形成氧化层，作为自对准硅化物阻挡层；在形成氧化层之前、之后或同时，对所述光电二极管区域的半导体衬底表面进行氮元素掺杂，以减少后续工艺的等离子体诱发损伤；进行后续工艺以形成CMOS图像传感器。
[0007]优选的，在形成氧化层之前或之后，采用去耦合等离子体注氮进行氮元素掺杂。
[0008]优选的，在形成氧化层同时，调整反应气体的比例和通量，进行氮元素掺杂，所述反应气体包括SiH4和选自NH3、NO、N2O、N2中的至少一种。
[0009]优选的，所述CMOS图像传感器的形成方法还包括：在氮元素掺杂之后，对所述光电二极管区域的半导体衬底表面进行氟元素掺杂。
[0010]优选的，采用去耦合等离子体注氟进行氟元素掺杂。
[0011]优选的，所述CMOS图像传感器的形成方法还包括：在氮元素掺杂或氟元素掺杂之后，对所述半导体衬底进行退火处理。
[0012]优选的，所述半导体衬底表面形成氧化层的方式为化学气相沉积，其厚度为5nm
‑
50nm。
[0013]优选的，所述CMOS图像传感器的形成方法还包括：在形成氧化层之前，形成位于半导体衬底表面的栅极以及位于半导体衬底中的源漏极，所述自对准硅化物阻挡层覆盖所述栅极以及源漏极。
[0014]优选的，所述CMOS图像传感器的形成方法还包括：在形成氧化层之前，形成覆盖所述光电二极管的钉扎层，所述自对准硅化物阻挡层覆盖所述钉扎层。
[0015]本专利技术的CMOS图像传感器的形成方法，通过对光电二极管区域的半导体衬底表面进行氮元素掺杂，掺杂的氮元素会在光电二极管区域的半导体衬底表面形成硅氮键，硅氮键的键合力较大，在后续等离子体刻蚀过程中不易断裂，因此，相比常规的硅氢键，硅氮键可以有效减少后续工艺带来的等离子体诱发损伤，减少暗电流和白色像素的产生，提高CIS的信噪比，提高产品良率和图像质量，改善图像传感器性能。此外，还可以在氮元素掺杂之后，再对光电二极管区域的半导体衬底表面进行氟元素掺杂，所形成的硅氟键可以进一步减少等离子体诱发损伤。
附图说明
[0016]通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
[0017]图1为现有技术的CMOS图像传感器的结构示意图；图2为本专利技术的CMOS图像传感器的形成方法的流程图；图3
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图8为本专利技术一个实施例的CMOS图像传感器的形成方法的过程示意图。
[0018]在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。
具体实施方式
[0019]为解决上述现有技术中的问题，本专利技术提供一种CMOS图像传感器的形成方法，减少后续工艺带来的等离子体诱发损伤，减少暗电流和白色像素的产生，提高CIS的信噪比，提高产品良率和图像质量，改善图像传感器性能。
[0020]在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本专利技术一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本专利技术的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本专利技术的所有实施例。可以理解，在不偏离本专利技术的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本专利技术的范围由所附的权利要求所限定。
[0021]如图2所示，本专利技术的CMOS图像传感器的形成方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底中形成光电二极管；在所述半导体衬底表面形成氧化层，作为自对准硅化物阻挡层；在形成氧化层之前、之后或同时，对所述光电二极管区域的半导体衬底表面进行氮元素掺杂，以减少后续工艺的等离子体诱发损伤；进行后续工艺以形成CMOS图像传感器。
[0022]下面结合具体实施例进行详细阐述。
[0023]图3
‑
图8为根据本专利技术一个优选实施例的CMOS图像传感器的形成方法的过程示意图。
[0024]参见图3，提供半导体衬底200，在半导体衬底200中形成光电二极管201。在未示出
的其他优选实施例中，还可以形成覆盖光电二极管201的钉扎层，钉扎层主要由硼、铟、镓中的至少一种P型元素掺杂形成，用于阻止衬底表面产生的电子进入光电二极管201。
[0025]参见图4，在半导体衬底表面依次形成栅极介质层203、栅极204（包括栅极侧墙），在半导体衬底中形成源漏极205，从而形成转移晶体管、复位晶体管等晶体管结构。
[0026]参见图5，在半导体衬底表面形成自对准硅化物阻挡层206，例如通过化学气相沉积在半导体衬底表面形成5nm
‑
50nm厚度的氧化层206作为自对准硅化物阻挡层，该自对准硅化物阻挡层206覆盖晶体管的栅极204、源漏极205（以及可能存在的钉扎层），用于后续工艺中保护不该形成自对准硅化物的区域不被刻蚀打开。
[0027]参见图6，在形成氧化层206之后，对光电二极管区域的半导体衬底表面进行氮元素掺杂。在未示出的其他优选实施例中，氮元素掺杂也可以在形成氧化层206的步骤之前进行。例如采用去耦合等离子体注氮（DPN）的方式进行氮元素掺杂，氮元素的浓度范围为1E13每平方厘米~1E16每平方厘米。
[0028]此外，还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底中形成光电二极管；在所述半导体衬底表面形成氧化层，作为自对准硅化物阻挡层；在形成氧化层之前、之后或同时，对所述光电二极管区域的半导体衬底表面进行氮元素掺杂，以减少后续工艺的等离子体诱发损伤；进行后续工艺以形成CMOS图像传感器。2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成氧化层之前或之后，采用去耦合等离子体注氮进行氮元素掺杂。3.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成氧化层同时，调整反应气体的比例和通量，进行氮元素掺杂，所述反应气体包括SiH4和选自NH3、NO、N2O、N2中的至少一种。4.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，还包括：在氮元素掺杂之后，对所述光电二极管区域的半导体衬底表面进行氟元素掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，付文，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：