CMOS图像传感器的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种CMOS图像传感器的制造方法，包括：步骤一、在栅极结构的侧面形成侧墙，包括：沉积第一介质层；对第一介质层进行侧墙刻蚀工艺，由保留在各栅极结构的侧面的第一介质层自对准形成侧墙；在侧墙外保留有第一厚度的第一介质层；步骤二、在感光二极管的形成区域中进行第二导电类型重掺杂的离子注入以形成针扎层，针扎层的离子注入会穿过第一介质层，利用第一厚度防止针扎层的离子注入对半导体衬底表面产生损伤；步骤三、进行侧墙刻蚀后清洗工艺，第一介质层会产生损耗并减少为第二厚度；步骤四、进行源漏注入形成对应的源漏区。本发明专利技术能减少CMOS图像传感器的白点，同时不影响源漏注入工艺且不会增加工艺成本。响源漏注入工艺且不会增加工艺成本。响源漏注入工艺且不会增加工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
CMOS图像传感器的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种CMOS图像传感器的制造方法。

技术介绍

[0002]现有CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)由像素(Pixel)单元电路和CMOS逻辑电路构成，相对于CCD图像传感器，CMOS图像传感器因为采用CMOS标准制作工艺，因此具有更好的可集成度，可以与其他数模运算和控制电路集成在同一块芯片上，更适应未来的发展。
[0003]根据现有CMOS图像传感器的像素单元电路所含晶体管数目，其主要分为3T型结构和4T型结构。
[0004]如图1所示，是现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路包括感光二极管D1和CMOS像素读出电路。所述CMOS像素读出电路为3T型像素电路，包括复位管M1、放大管M2、选择管M3，三者都为NMOS管。
[0005]所述感光二极管D1的N型区和所述复位管M1的源极相连。
[0006]所述复位管M1的栅极接复位信号Reset，所述复位信号Reset为一电位脉冲，当所述复位信号Reset为高电平时，所述复位管M1导通并将所述感光二极管D1的电子吸收到读出电路的电源Vdd中实现复位。当光照射的时候所述感光二极管D1产生光生电子，电位升高，经过放大电路将电信号传出。所述选择管M3的栅极接行选择信号Rs，用于选择将放大后的电信号输出即输出信号Vout。
[0007]如图2所示，是现有4T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；和图1所示结构的区别之处为，图2所示结构中多了一个转移晶体管或称为传输管M4，所述转移晶体管4的源区为连接所述感光二极管D1的N型区，所述转移晶体管4的漏区为浮空有源区也即悬浮扩散区(Floating Diffusion，FD)，所述转移晶体管4的栅极连接传输控制信号Tx。所述感光二极管D1产生光生电子后，通过所述转移晶体管4转移到浮空有源区中，然后通过浮空有源区连接到放大管M2的栅极实现信号的放大。
[0008]通常，感光二极管D1采用N型针扎型光电二极管(Pinned Photo Diode，PPD)即NPPD；NPPD主要由N型注入区和N型注入区底部的P型半导体衬底之间形成的PN结二极管组成，同时在N型注入区的表面还形成有P+层作为针扎层也即钳位层，实现针扎型光电二极管结构；N型注入区在感光二极管感光后存储光生电子。
[0009]CMOS图像传感器的白点(white point)即白像素点对感光二极管的半导体衬底表面如硅表面的完整性非常敏感，在感光二极管表面的缺陷容易引起白点。
[0010]CMOS图像传感器中针扎层通常通过大电流离子注入形成的，而且，现有针扎层的离子注入在工艺流程上是放置在MOS晶体管如NMOS和PMOS的源漏注入之后，现简单介绍如下：
[0011]首先、完成栅极结构之前的工艺，之后形成栅极结构。
[0012]之后、在栅极结构的侧面形成侧墙。形成侧墙主要包括侧墙介质层的沉积，光刻定义，进行侧墙介质层的刻蚀(spacer Etch)在栅极结构的侧面自对准形成侧墙。
[0013]侧墙的刻蚀工艺完成后，通常在侧墙外的半导体衬底表面还残留有一定后的侧墙介质层如氧化层。
[0014]之后进行光刻胶湿法去除(PR WET STRIP
‑
S)工艺。光刻胶湿法去除工艺会对半导体衬底表面残留的侧墙介质层产生一定的损耗，使得保留在侧墙外的侧墙介质层的厚度约为该厚度并不太利于源漏注入，这是因为侧墙介质层的厚度较厚，会使得源漏注入效果较差，使得源漏区的掺杂不充分，如结深和掺杂浓度不容易满足要求。
[0015]之后，还需进行侧墙刻蚀后清洗(POST SPACER ET CLEAN)工艺，侧墙刻蚀后清洗工艺会进一步对侧墙外的侧墙介质层产生损耗，使得侧墙介质层的厚度达到以下；该厚度同时有利于源漏注入。
[0016]之后，进行源漏注入。源漏注入包括N+源漏注入(NPLUS)和P+源漏注入(PPLUS)。
[0017]之后，在进行打开感光二极管的形成区域的光刻工艺(PPD_PH)，之后在根据光刻定义进行P+注入形成针扎层。由于针扎层的离子注入的束流较大(high current)，这样在穿过较小厚度的侧墙介质层时容易对感光二极管形成区域的表面的Si产生损伤，从而容易产生暗电流并从而形成白点。

技术实现思路

[0018]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器的制造方法，能改善CIS成像白点问题。
[0019]为解决上述技术问题，本专利技术提供的CMOS图像传感器的制造方法包括如下步骤：
[0020]步骤一、提供形成有MOS晶体管的栅极结构的半导体衬底，所述栅极结构包括依次叠加的栅介质层和栅极导电材料层；在所述栅极结构的侧面形成侧墙，包括：沉积第一介质层，对所述第一介质层进行侧墙刻蚀工艺，由所述侧墙刻蚀工艺后保留在各所述栅极结构的侧面的所述第一介质层自对准形成所述侧墙。
[0021]所述侧墙刻蚀工艺后在所述侧墙外的所述半导体衬底表面保留有第一厚度的所述第一介质层。
[0022]步骤二、在感光二极管的形成区域中进行第二导电类型重掺杂的离子注入以形成针扎层，所述针扎层的离子注入会穿过所述第一介质层，利用所述第一介质层的第一厚度防止所述针扎层的离子注入对所述半导体衬底表面产生损伤，从而减少CMOS图像传感器的白点。
[0023]步骤三、进行侧墙刻蚀后清洗工艺，所述侧墙刻蚀后清洗工艺会对所述第一介质层产生损耗并使所述侧墙外的所述半导体衬底表面保留的所述第一介质层减少为第二厚度。
[0024]步骤四、在各所述MOS晶体管的形成区域进行源漏注入形成对应的源漏区，所述源漏注入会穿过所述第一介质层，利用所述第一介质层减少为第二厚度来使所述源漏区的掺杂优化。
[0025]进一步的改进是，步骤一中，在所述第一介质层沉积后以及进行所述侧墙刻蚀工艺之前，还包括进行第一次光刻工艺形成第一光刻胶图形定义出需要形成所述侧墙的区
域。
[0026]在所述侧墙刻蚀工艺之后，还包括进行光刻胶湿法剥离工艺，所述光刻胶湿法剥离工艺会使所述第一介质层产生损耗，所述第一厚度为经过所述光刻胶湿法剥离工艺后所述侧墙外的所述半导体衬底表面保留的所述第一介质层的厚度。
[0027]进一步的改进是，步骤一中，所述第一介质层为氧化层或者为氧化层和氮化层的叠加层或者为氧化层、氮化层和氧化层的叠加层。
[0028]进一步的改进是，步骤一中，所述侧墙刻蚀工艺后保留在所述侧墙外的所述半导体衬底表面的所述第一介质层为氧化层。
[0029]进一步的改进是，所述第一厚度为
[0030]进一步的改进是，所述第二厚度为小于
[0031]进一步的改进是，CMOS图像传感器包括像素区和逻辑区；
[0032]所述像素区中包括多个像素单元电路，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供形成有MOS晶体管的栅极结构的半导体衬底，所述栅极结构包括依次叠加的栅介质层和栅极导电材料层；在所述栅极结构的侧面形成侧墙，包括：沉积第一介质层，对所述第一介质层进行侧墙刻蚀工艺，由所述侧墙刻蚀工艺后保留在各所述栅极结构的侧面的所述第一介质层自对准形成所述侧墙；所述侧墙刻蚀工艺后在所述侧墙外的所述半导体衬底表面保留有第一厚度的所述第一介质层；步骤二、在感光二极管的形成区域中进行第二导电类型重掺杂的离子注入以形成针扎层，所述针扎层的离子注入会穿过所述第一介质层，利用所述第一介质层的第一厚度防止所述针扎层的离子注入对所述半导体衬底表面产生损伤，从而减少CMOS图像传感器的白点；步骤三、进行侧墙刻蚀后清洗工艺，所述侧墙刻蚀后清洗工艺会对所述第一介质层产生损耗并使所述侧墙外的所述半导体衬底表面保留的所述第一介质层减少为第二厚度；步骤四、在各所述MOS晶体管的形成区域进行源漏注入形成对应的源漏区，所述源漏注入会穿过所述第一介质层，利用所述第一介质层减少为第二厚度来使所述源漏区的掺杂优化。2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于：步骤一中，在所述第一介质层沉积后以及进行所述侧墙刻蚀工艺之前，还包括进行第一次光刻工艺形成第一光刻胶图形定义出需要形成所述侧墙的区域；在所述侧墙刻蚀工艺之后，还包括进行光刻胶湿法剥离工艺，所述光刻胶湿法剥离工艺会使所述第一介质层产生损耗，所述第一厚度为经过所述光刻胶湿法剥离工艺后所述侧墙外的所述半导体衬底表面保留的所述第一介质层的厚度。3.如权利要求2所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述第一介质层为氧化层或者为氧化层和氮化层的叠加层或者为氧化层、氮化层和氧化层的叠加层。4.如权利要求3所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述侧墙刻蚀工艺后保留在所述侧墙外的所述半导体衬底表面的所述第一介质层为氧化层。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：令海阳，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：