互补金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法技术

一种互补金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，包括：提供具有金属氧化物半导体器件和光敏区的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成介质层；在所述介质层中形成底部露出所述光敏区的第一开口；在所述第一开口中填充导电硅材料，形成第一接触塞；在形成有所述第一接触塞的介质层中形成第二开口；在所述第二开口中形成与所述金属氧化物半导体器件连接的第二接触塞。本发明专利技术还提供一种互补金属氧化物半导体图像传感器。本发明专利技术可减小互补金属氧化物半导体图像传感器的漏电流，提高器件的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种互补金属氧化物半 导体图像传感器及其制造方法。
技术介绍
互补金属氧化物半导体图像传感器(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Image Sensor, CMOS Image Sensor)由于其低功耗、高响 应速率等优点而被广泛应用于数码相机、摄像机、掌上电脑、可拍照手 机等装置上，其主要原理为通过光敏单元接收光信号并将该光信号转 换成电信号，然后通过金属氧化物半导体器件对所述电信号做进一步的 处理。图1为现有的一种CIS的剖面结构示意图。其制造方法如下首先 在半导体衬底lO上形成浅沟槽隔离区ll,定义出有源区；在形成有浅沟 槽隔离区11的半导体衬底10上形成氧化层12;在所述氧化层12上形成横 跨所述有源区的栅极13,该栅极13可以是复位晶体管(reset transistor)或 选通晶体管(selection transistor)或存取晶体管(access transitor)的才册才及, 图l中示出的是复位晶体管的栅极；接着，在所述栅极13两侧的半导体衬 底10中形成轻掺杂区域14,并在所述栅极13两侧形成侧墙(Spacer) 15; 以所述侧墙15作为阻挡层进行离子注入，形成漏极16和源极(未示出)； 然后，在所述复位晶体管源极侧的半导体衬底10中形成光敏区17，该光 敏区17包含或部分包含所述源极；在所述光敏区中形成扩散区20;在所光刻和刻蚀形成接触孔(contacthole),所述接触孔底部露出所述扩散区 17和/或漏极16的上表面；接着，在所述接触孔侧壁形成金属阻挡层21并 填充金属材料22形成接触塞；其中，所述金属阻挡层21为钛和氮化钛， 所述金属材料22为钨；在所述具有接触塞的介质层18上形成金属互连层 23。在上述制造CMOS图像传感器的工艺过程中，形成所述接触孔的工艺 需要通过干法刻蚀来实现，而干法刻蚀中的等离子体物理轰击会破坏所述扩散区20中的晶格结构，使所述扩散区表面产生损伤，进而使所述接触孔中填充的金属阻挡层21或金属材料22会向所述扩散区20中扩散，甚 至扩散至所述光敏区17中，导致形成的CMOS图像传感器产生较大的漏电 流，增大CMOS图像传感器的电流噪声，引起图像质量下降。专利号为US 7045380 B2的美国专利公开了一种CMOS图像传感器及 其制造方法。在其公开的专利文件中，如图2所示的剖面示意图，所述的 CMOS图像传感器包括位于半导体衬底100上的金属氧化物半导体器件和 光敏区160，所述金属氧化物半导体器件具有栅极135、漏极180。在制造 所述CMOS图像传感器时，在形成所述金属氧化物半导体器件的多晶硅栅 极135的同时，也在扩散区140上形成多晶硅栅极135,所述扩散区140上 的多晶硅栅极135作为与所述扩散区140电连接的连接插塞200。然而，该 方法需要制造版案密度较大的栅极版案，工艺较为复杂。
技术实现思路
本专利技术提供一种CMOS图像传感器及其制造方法，本专利技术的制造 工艺较为简单，形成的CMOS图像传感器漏电流较低。本专利技术提供的一种互补金属氧化物半导体图像传感器的制造方法， 包括提供具有金属氧化物半导体器件和光敏区的半导体衬底；在所述半 导体衬底上形成介质层；在所述介质层中形成底部露出所述光每文区的第 一开口；在所述第一开口中填充导电硅材料，形成第一接触塞；在形成 有所述第一接触塞的介质层中形成第二开口；在所述第二开口中形成与 所述金属氧化物半导体器件连接的第二接触塞。可选的，形成所述第一开口的方法为干法刻蚀。可选的，该方法进一步包括完成所述干法刻蚀之后对所述第一开 口底部的光敏区执行软刻蚀工艺。可选的，所述软刻蚀的压力为30至50帕斯卡。可选的，所述导电硅材料为掺杂的多晶硅、掺杂的单晶硅、掺杂的 非晶硅中的一种。可选的，所述掺杂的杂质为N型离子。可选的，所述填充导电硅材料的方法为高密度等离子体化学气相沉 积或低压化学气相沉积。可选的，该方法进一步包括在所述具有第一接触塞和第二接触塞 的介质层上形成金属互连层。可选的，该方法进一步包括在形成所述金属互连层之前对所述具 有第一接触塞和第二接触塞的介质层的表面进行清洗，去除所述第一接 触塞表面的氧化层。本专利技术还提供一种互补金属氧化物半导体图像传感器的制造方法， 包括提供具有金属氧化物半导体器件和光敏区的半导体衬底；在所述半 导体衬底上形成介质层；在所述介质层中形成第二开口；在所述第二开 口中形成与所述金属氧化物半导体器件连接的第二接触塞；在具有所述 第二接触塞的介质层中形成底部露出所述光敏区的第一开口；在所述第 一开口中填充导电硅材料，形成第一接触塞。可选的，形成所述第一开口的方法为干法刻蚀。可选的，该方法进一步包括完成所述干法刻蚀之后对所述第一开 口底部的光*丈区域执行软刻蚀工艺。可选的，所述导电硅材料为掺杂的多晶硅、掺杂的单晶硅、掺杂的 非晶;圭中的一种。相应的，本专利技术提供一种互补金属氧化物半导体图像传感器，包括具有金属氧化物半导体器件和光敏区的半导体衬底；位于所述半导 体衬底上且覆盖所述光敏区和金属氧化物半导体器件的介质层；位于所 述介质层中的第二接触塞；位于所述介质层上的金属互连层；其中，所 述光敏区与所述金属氧化物半导体器件电连接；所述金属氧化物半导体 器件通过所述第二接触塞和所述金属互连层电连接；位于所述介质层中 的第一接触塞，所述第一接触塞为导电硅材料，所述光敏区通过所述第 一接触塞和所述金属互连层电连接。可选的，所述导电硅材料为掺杂的多晶硅、掺杂的单晶硅、掺杂的 非晶硅中的一种。可选的，所述#^杂的杂质为N型离子。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术方法通过导电硅材料形成的第 一接触塞和所述光敏区电连 接，消除了由于金属接触塞中的金属材料向所述光敏区扩散而引起的漏 电流，从而减小了形成的CMOS图像传感器的暗电流，减小了噪声， 提高了成像质量。由于导电硅材料的第 一接触塞和所述光敏区均为同型掺杂硅材质， 因而，第一接触塞和光敏区的电连接具有更小的接触电阻，进一步提高 了器件的性能。采用导电硅材料形成第一接触塞，可不必在所述第一接触塞底部的 光敏区形成扩散区，简化了工艺步骤，节省了时间和制造成本。另外，该方法通过引入软刻蚀工艺，平滑所述干法刻蚀工艺中由于 等离子体物理轰击造成的光敏区的粗糙表面，消除由于干法刻蚀工艺中 的等离子体物理轰击引起的光敏区表面晶格缺陷，使得所述第一接触塞 和所述光敏区具有很好的接触，进一步减小接触电阻，并且减少了由于 晶格缺陷产生的漏电流，提高器件的性能；此外，消除了由于粗糙的光 敏区表面引起的尖端放电现象，有助于提高形成的CMOS图像传感器 的稳定性。另外，在导电硅材料的第一接触塞和金属互连层之间形成有阻挡金 属层，可避免所述金属互连层的金属向所述第一接触塞中扩散，并减小 所述第一接触塞和所述金属互连层之间的接触电阻，提高形成的CMOS 图像传感器的性能；此外，所述阻挡金属层可增加所述金属互连层和所 述第 一接触塞之间的粘附性，提高形成的器件的稳定性。本专利技术的互4卜金属氧化物半导体图像传感器中采用导电硅材料的 第一接触塞，减少了所述光敏区和所述第一接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互补金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：　提供具有金属氧化物半导体器件和光敏区的半导体衬底；　在所述半导体衬底上形成介质层；　在所述介质层中形成底部露出所述光敏区的第一开口；　在所述第一开口中填充导电硅材料，形成第一接触塞；　在形成有所述第一接触塞的介质层中形成第二开口；　在所述第二开口中形成与所述金属氧化物半导体器件连接的第二接触塞。

【技术特征摘要】
1、一种互补金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，其特征在于，包括提供具有金属氧化物半导体器件和光敏区的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成介质层；在所述介质层中形成底部露出所述光敏区的第一开口；在所述第一开口中填充导电硅材料，形成第一接触塞；在形成有所述第一接触塞的介质层中形成第二开口；在所述第二开口中形成与所述金属氧化物半导体器件连接的第二接触塞。2、 如权利要求1所述的互补金属氧化物半导体图〗象传感器的制造 方法，其特征在于形成所述第一开口的方法为干法刻蚀。3、 如权利要求2所述的互补金属氧化物半导体图像传感器的制造 方法，其特征在于，该方法进一步包括完成所述干法刻蚀之后对所述 第 一 开口底部的光敏区执行软刻蚀工艺。4、 如权利要求3所述的互补金属氧化物半导体图^f象传感器的制造 方法，其特征在于所述软刻蚀的压力为30至50帕斯卡。5、 如权利要求1所述的互补金属氧化物半导体图〗象传感器的制造 方法，其特征在于所述导电硅材料为掺杂的多晶硅、掺杂的单晶硅、 掺杂的非晶硅中的一种。6、 如权利要求5所述的互补金属氧化物半导体图l象传感器的制造 方法，其特征在于所述掺杂的杂质为N型离子。7、 如权利要求1至6任一权利要求所述的互补金属氧化物半导体 图像传感器的制造方法，其特征在于所述填充导电硅材料的方法为高 密度等离子体化学气相沉积或低压化学气相沉积。8、 如权利要求1所述的互补金属氧化物半导体图像传感器的制造 方法，其特征在于，该方法进一步包括在所述具有第一接触塞和第二 接触塞的介质层上形成金属互连层。9、 如权利要求8所述的互补金属氧化物半导体图像传感器的制造 方法，其特征在于，该方法进一步包括在形成所述金属互连层之前对 所述具有第一接触塞和第二接触塞的介质层的表面进^f亍清洗，去除所述 第 一接触塞表...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨承，罗飞，徐锦心，朱虹，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]