用于图像传感器的自对准金属硅化物处理方法技术

本发明专利技术公开了一种在ＣＭＯＳ图像传感器上形成自对准金属硅化物的自对准金属硅化物工艺方法，该方法可与传统的ＣＭＯＳ图像传感器处理工艺相统一。其中，绝缘层沉积在图像传感器的像素阵列上方；采用光刻胶作掩模，除去部分的绝缘层，并沉积金属层；光刻胶掩模保护图像传感器的感光区域；对金属层进行退火处理，以形成金属硅化物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像传感器，更具体地讲，本专利技术涉及一种采用自对准金属硅化物(salicide)工艺进行处理的图像传感器。
技术介绍
图像传感器已经变得无处不在，它们被广泛地用于数字照相机、便携式电话、保密照相机、医疗器械、汽车和其它应用场合。制造图像传感器的技术、特别是CMOS(互补型金属氧化半导体)图像传感器持续地快速发展。例如，高分辨率和低能耗的要求促进了图像传感器的进一步的小型化及集成。随着进一步的集成，图像传感器的一个重要性能是快速从像素阵列中读取信号的能力。包含五百万以上独立像素的像素阵列并不罕见。许多图像传感器采用自对准金属硅化物工艺来改善外围晶体管的速度，并提供低阻抗的布线与局部互连。然而，现有技术已经知道应当对光电二极管传感器区域进行保护，以避免受到自对准金属硅化物处理的损害。如果光电二极管经受了自对准金属硅化物处理(一般地为钴或钛自对准金属硅化物)，那么图像传感器的性能将会降低。具体地讲，钴或钛自对准金属硅化物(CoSi2或TiSi2)是不透光的，而且将会阻挡来自下面的光电二极管的光线而降低灵敏度。进一步地，自对准金属硅化物还会增大暗电流。由于这些原因，在光电二极管上方，而且通常在整个成像阵列上方，设置了保护涂层(一般地为氧化物或氮化物或氧化物-氮化物复合膜)，以便在自对准金属硅化物处理过程中保护检测区。然而，由于晶体管门电路没有被完全自对准金属硅化物处理，会出现显著的收益损失(yield loss)，这种收益损失将导致那些门电路的RC时间常数的增加，从而将使图像传感器几乎无法使用。这样，在设计电路中，电压驱动脉冲的门电路响应时间变慢，不能在正确的时间间隔内进行响应。对于长和/或宽的晶体管门电路，以及对于没有在整个晶圆上进行均匀地自对准金属硅化物处理的晶体管门电路，这种问题尤其严重。图1-图7显示了用于图像传感器的金属自对准金属硅化物处理的现有技术方法。参照图1，图像传感器的剖视图显示了阵列区域101与外围区域103。阵列区域101包括像素阵列以及各种互连资源。外围区域103包括逻辑电路、时序电路、控制电路、信号处理、以及用于控制和读取来自阵列区域101的信号的元件。需要指出的是，图1是四晶体管像素的剖视图，但也可以采用其它的像素设计。现有技术的自对准金属硅化物处理一般是在隔板(spacer)蚀刻和植入步骤完成之后进行的。由于植入步骤需要高温来激活掺杂物，而这种高温将会破坏自对准金属硅化物。而且，没有适当设置的隔板，将会在源区和设有晶体管门电路的漏区之间出现短路。因此，自对准金属硅化物处理一般是在像素形成以后进行的。如图1所示，按照现有技术，绝缘层115沉积在阵列区域101和外围区域103的上方。接着，如图2所示，在绝缘层115上方形成有机膜201(例如光刻胶或底部防反射涂层)。因为图像传感器的表面不平坦(由下面的各种晶体管或互连结构引起)，因而沉积的膜201不是均匀的。低凹区域如光电二极管和源极/漏极区域被厚的有机膜覆盖。在门电路区域和多晶硅互连结构113上，有机膜201的厚度取决于那些多晶硅元件的形貌(feature)尺寸。在较大的形貌处，有机膜201可以达到其全部厚度，大约与光电二极管区域上的厚度相同。然而，在较小的形貌处，如像素的传输门电路与复位门电路，有机膜201是比较薄的。参照图3，按照现有技术的处理方法，采用深蚀刻(etchback)步骤除去部分有机膜201。但是，保留了多晶硅互连区域113上的那部分有机膜201。如果为了除去多晶硅互连结构113上的有机膜201而增加蚀刻时间，那么光电二极管上的有机膜201也会被除去。这里的附图与描述仅仅是此类问题的一个示例。宽的多晶硅互连结构113可以是长互连结构的一部分，其将传输门电路连接到外围驱动电路。它还可以是用于复位门电路或者行选择门电路的长、宽互连结构。在所有这些情形中，存在的问题是目前的制造工艺没有加工余量(process margin)来保证从多晶硅互连113上完全除去有机膜201时、在光电二极管上仍保留有有机膜201。图4-图7进一步显示了现有技术的局限性。具体地，在图4中，暴露的绝缘层115被除去。例如，绝缘层115可以是二氧化硅。除去处理可以采用湿蚀刻(HF蚀刻剂)处理或者干蚀刻处理，例如，干蚀刻可以是采用含氟气体的等离子体处理。图4显示了有机膜201保留在原处但是晶体管门电路上的氧化物被除去。除去氧化层115是为了保护光电二极管区域而使多晶硅门电路暴露。如图4所示，因为有机层201保留在多晶硅互连结构113上方，多晶硅互连结构113上方的氧化层115被保留。有机层201被除去之后，如图5所示，形成光刻胶层501的图案，使得外围区域103中的绝缘层115被除去。在光刻胶层501被剥去以后，沉积金属，如钛、钴、或镍。然后，将图像传感器暴露于热源，在金属与硅接触的地方形成了如图6所示的金属自对准金属硅化物。未反应的金属可以采用选择性的湿蚀刻剂除去，例如APM(氢氧化氨与过氧化氢混合物)。选择性除去未反应金属的结果如图7所示。在这一点上，现有技术的问题是非常明显的。阵列中宽的多晶硅互连结构113的上方没有形成自对准金属硅化物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够在长和/或宽多晶硅互连结构上充分形成自对准金属硅化物的方法。一方面，本专利技术提供了一种在硅基体中的像素阵列上形成硅化物的方法，该像素阵列具有至少一个多晶硅结构，该方法包括 在像素阵列上方形成绝缘层；在绝缘层上方形成光刻胶，该光刻胶至少保护像素阵列中的感光区域；采用光刻胶作为掩模除去部分绝缘层，以暴露至少一个多晶硅结构以及硅基体的一部分；在绝缘层上方、至少一个多晶硅结构上方以及半导体基体的上述暴露部分上方形成金属层；以及通过使金属层退火而形成金属硅化物，该金属硅化物形成在金属层与硅基体及至少一个多晶硅结构相接触的地方。在上述本专利技术的方法中，还可以进一步包括除去没有反应形成金属硅化物的金属层的步骤。其中，绝缘层可以为氧化层；金属层可以为钴、镍、钛、钼、钽、钨或这些金属的合金；像素阵列中的像素可以包含漂浮扩散；多晶硅结构可以为多晶硅互连结构；光刻胶也可以保护漂浮扩散。上述方法中，像素可以包括设有由多晶硅形成的门电路的复位晶体管与传输晶体管，而且可以采用光刻胶作掩模，从门电路顶部除去绝缘层。本专利技术的另一种技术方案是一种在图像传感器的制造过程中形成硅化物的方法，该图像传感器形成在硅基体中且包括像素阵列区域与外围区域，同时该图像传感器具有至少一个多晶硅结构，该方法包括在像素阵列区域与外围区域上方形成绝缘层； 在绝缘层上方形成光刻胶，光刻胶至少保护像素阵列区域中的感光区域；采用光刻胶作为掩模除去部分绝缘层，以暴露出至少一个多晶硅结构以及硅基体的一部分；在绝缘层上方、至少一个多晶硅结构上方以及半导体基体的上述暴露部分上方形成金属层；以及通过使金属层退火而形成金属硅化物，该金属硅化物形成在金属层与硅基体及至少一个多晶硅结构相接触的地方。本专利技术的有益效果是采用光刻胶作为掩模有效地将多晶硅结构上的绝缘层除去，同时保留感光区域上的绝缘层，从而能够保证在长和/或宽多晶硅互连结构上也充分形成自对准金属硅化物，避免了实质性的收率损失。附图说明图1-图7显示了在CMOS图像传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在硅基体中的像素阵列上形成硅化物的方法，所述像素阵列具有至少一个多晶硅结构，该方法包括：在所述的像素阵列上方形成绝缘层；在所述的绝缘层上方形成光刻胶，所述的光刻胶至少保护所述像素阵列中的感光区域；采用所述的光刻胶 作为掩模，除去部分所述的绝缘层，以便暴露出所述的至少一个多晶硅结构以及所述硅基体的一部分；在所述的绝缘层上方、所述的至少一个多晶硅结构上方以及所述半导体基体的所述暴露部分上方形成金属层；以及通过使所述金属层退火而形成金属硅化 物，所述的金属硅化物是在所述金属层与所述硅基体和所述至少一个多晶硅结构相接触的地方形成的。

【技术特征摘要】
US 2005-2-14 11/058,1171.一种在硅基体中的像素阵列上形成硅化物的方法，所述像素阵列具有至少一个多晶硅结构，该方法包括在所述的像素阵列上方形成绝缘层；在所述的绝缘层上方形成光刻胶，所述的光刻胶至少保护所述像素阵列中的感光区域；采用所述的光刻胶作为掩模，除去部分所述的绝缘层，以便暴露出所述的至少一个多晶硅结构以及所述硅基体的一部分；在所述的绝缘层上方、所述的至少一个多晶硅结构上方以及所述半导体基体的所述暴露部分上方形成金属层；以及通过使所述金属层退火而形成金属硅化物，所述的金属硅化物是在所述金属层与所述硅基体和所述至少一个多晶硅结构相接触的地方形成的。2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括除去没有反应形成所述金属硅化物的所述金属层的步骤。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述的绝缘层为氧化层。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述的金属层为钴、镍、钛、钼、钽、钨或其合金。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述的像素阵列包括具有漂浮扩散的像素。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述的光刻胶也保护所述的漂浮扩散。7.如权利要求1所述的方法，其中，所述的多晶硅结构为多晶硅互连结构。8.如权利要求5所述的方法，其中，所述的像素包括设有由多晶硅形成的门电路的复位晶体管与传输晶体管，而且采用所述光刻胶作掩模从所述门电路顶部除去所述绝缘层。9.一种在...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍华德E罗德斯，
申请(专利权)人：豪威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]