CMOS图像传感器及其形成方法技术

一种CMOS图像传感器及其形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底内形成多个N型源漏区；其中，在所述半导体衬底内形成多个N型源漏区包括：在所述半导体衬底内形成多个砷掺杂区；其中，在所述半导体衬底内形成多个砷掺杂区之前，还包括：在所述半导体衬底内形成多个氮掺杂区，所述氮掺杂区与所述砷掺杂区一一对应，且对应的氮掺杂区与砷掺杂区具有重叠区域。本发明专利技术可以在不改变已有的重原子砷掺杂工艺的基础上，有效改善CMOS图像传感器的器件品质。感器的器件品质。感器的器件品质。

【技术实现步骤摘要】
CMOS图像传感器及其形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种CMOS图像传感器及其形成方法。

技术介绍

[0002]图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件，由于CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)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。
[0003]其中，白像素(White Pixel，WP)以及暗电流(Dark Current)被视为评价CIS器件性能的关键参数。
[0004]具体地，在半导体制造工艺中，导致白像素数量增加的原因之一是缺陷，例如在半导体衬底内形成N型源漏区的过程中，就会添加重原子砷(As)掺杂的步骤，以降低欧姆接触电阻。
[0005]由于重原子砷的注入会在硅晶格中产生离子注入损伤从而引起晶体缺陷，如果在后续过程中没有相对较长时间的热处理以修复此缺陷，则此缺陷就会导致图像传感器产生很大的暗电流，甚至白点。
[0006]亟需一种CMOS图像传感器的形成方法，在不改变已有的重原子砷掺杂工艺的基础上，改善器件品质。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器及其形成方法，可以在不改变已有的重原子砷掺杂工艺的基础上，有效改善CMOS图像传感器的器件品质。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种CMOS图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底内形成多个N型源漏区；其中，在所述半导体衬底内形成多个N型源漏区包括：在所述半导体衬底内形成多个砷掺杂区；其中，在所述半导体衬底内形成多个砷掺杂区之前，还包括：在所述半导体衬底内形成多个氮掺杂区，所述氮掺杂区与所述砷掺杂区一一对应，且对应的氮掺杂区与砷掺杂区具有重叠区域。
[0009]可选的，在所述半导体衬底内形成多个N型源漏区之前，所述方法还包括：形成N型轻掺杂区；其中，在形成所述N型轻掺杂区之前或之后，形成所述氮掺杂区。
[0010]可选的，在所述半导体衬底内形成多个N型轻掺杂区之前，所述方法还包括：在所述半导体衬底的表面形成第一掩膜层；其中，所述N型轻掺杂区以及所述氮掺杂区均是采用所述第一掩膜层为掩膜形成的。
[0011]可选的，在所述半导体衬底内形成多个N型源漏区还包括：进行一次或多次N型掺杂离子注入，且多次N型离子注入的能量和/或注入离子浓度不同；其中，在所述半导体衬底内形成所述氮掺杂区的步骤在所述一次N型掺杂离子注入或多次N型掺杂离子注入的步骤之前或之后，或在所述多次N型掺杂离子注入的步骤之间。
[0012]可选的，在所述半导体衬底内形成所述氮掺杂区包括：注入氮离子以形成所述氮
掺杂区；在所述半导体衬底内形成砷掺杂区包括：注入砷离子以形成所述砷掺杂区；其中，至少一次的N型掺杂离子注入的注入深度大于等于氮离子注入深度；和/或，氮离子注入深度大于等于砷离子注入深度。
[0013]可选的，在所述半导体衬底内形成N型源漏区之前，所述方法还包括：在所述半导体衬底的表面形成第二掩膜层；其中，所述N型源漏区以及氮掺杂区均是采用所述第二掩膜层为掩膜形成的。
[0014]可选的，所述氮掺杂区的形成工艺的参数选自以下一项或多项：注入离子包括氮离子；注入离子浓度为1E13原子数/平方厘米至1E16原子数/平方厘米。
[0015]可选的，在形成所述N型源漏区之后，所述形成方法还包括：对所述半导体衬底进行退火处理；其中，所述退火处理的工艺参数选自以下一项或多项：退火温度为1000℃至1200℃；退火时间为1秒至300秒。
[0016]可选的，所述半导体衬底的表面形成有栅极结构，所述栅极结构包括：栅介质层以及位于栅介质层表面的栅极层；在形成所述N型源漏区之前，所述形成方法还包括：在所述栅极结构的侧壁表面形成偏移侧墙；所述N型源漏区位于部分栅极结构两侧的半导体衬底内。
[0017]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种CMOS图像传感器，包括：半导体衬底；多个N型源漏区，位于所述半导体衬底内；多个氮掺杂区，位于所述半导体衬底内；其中，每个N型源漏区包括砷掺杂区，所述氮掺杂区与所述砷掺杂区一一对应，且对应的氮掺杂区与砷掺杂区具有重叠区域。
[0018]可选的，所述N型源漏区包含一个或多个N型源漏子区；其中，形成至少一个N型源漏子区的注入深度大于等于形成所述氮掺杂区的注入深度；和/或，形成所述氮掺杂区的注入深度大于等于形成所述砷掺杂区的注入深度。
[0019]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：
[0020]在本专利技术实施例中，通过设置在半导体衬底内形成砷掺杂区之前，形成氮掺杂区，所述氮掺杂区与所述砷掺杂区一一对应，且对应的氮掺杂区与砷掺杂区具有重叠区域，可以有效降低像素点自身产生电荷的影响，从而减轻白像素问题，并且由于先形成氮掺杂区，后形成砷掺杂区，可以在形成砷掺杂区的过程中，有效降低注入的砷离子对晶格产生的损伤，一方面，有效降低源漏端与衬底之间的漏电流(Leakage Current)，另一方面，有效降低由于损伤引起的栅诱导漏极泄漏电流(gate
‑
induced drain leakage，GIDL)，从而在不改变已有的重原子砷掺杂工艺的基础上，有效改善CMOS图像传感器的器件品质。
[0021]进一步，在形成N型轻掺杂区(Lightly Doped Drain，LDD)之前或之后，形成所述氮掺杂区，从而可以与N型轻掺杂区复用第一掩膜层注入氮离子，从而有效减少研发与工艺复杂度，降低改良成本。
[0022]进一步，在所述半导体衬底内形成所述氮掺杂区的步骤在所述一次N型掺杂离子注入或多次N型掺杂离子注入的步骤之前或之后，或在所述多次N型掺杂离子注入的步骤之间，可以使得氮掺杂区能够与N型源漏子区、砷掺杂区复用第二掩膜层注入氮离子，进一步减少研发与工艺复杂度，降低改良成本。
[0023]进一步，至少一次的N型掺杂离子注入的注入深度大于等于氮离子注入深度，可以对N型源漏区之外的器件与氮掺杂区进行隔离，有效避免由于注入氮离子，对CMOS图像传感
器的器件性能产生额外的影响。
[0024]进一步，在本专利技术实施例中，氮离子注入深度大于等于砷离子注入深度，可以使得注入的氮离子在更大程度上改善砷掺杂带来的问题，更加有效地降低像素点自身产生电荷的影响，减轻白像素问题，更加有效降低注入的砷离子对晶格产生的损伤，有效降低漏电流。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例中一种CMOS图像传感器的形成方法的流程图；
[0026]图2至图5是本专利技术实施例中一种CMOS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；
[0027]图6至图9是本专利技术实施例中另一种CMOS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
[0028]在半导体制造工艺中，为了降低欧姆接触电阻，会在半导体衬底内形成N型源漏区本文档来自技高网...

【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；在所述半导体衬底内形成多个N型源漏区；其中，在所述半导体衬底内形成多个N型源漏区包括：在所述半导体衬底内形成多个砷掺杂区；其中，在所述半导体衬底内形成多个砷掺杂区之前，还包括：在所述半导体衬底内形成多个氮掺杂区，所述氮掺杂区与所述砷掺杂区一一对应，且对应的氮掺杂区与砷掺杂区具有重叠区域。2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底内形成多个N型源漏区之前，还包括：形成N型轻掺杂区；其中，在形成所述N型轻掺杂区之前或之后，形成所述氮掺杂区。3.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底内形成多个N型轻掺杂区之前，还包括：在所述半导体衬底的表面形成第一掩膜层；其中，所述N型轻掺杂区以及所述氮掺杂区均是采用所述第一掩膜层为掩膜形成的。4.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底内形成多个N型源漏区还包括：进行一次或多次N型掺杂离子注入，且多次N型离子注入的能量和/或注入离子浓度不同；其中，在所述半导体衬底内形成所述氮掺杂区的步骤在所述一次N型掺杂离子注入或多次N型掺杂离子注入的步骤之前或之后，或在所述多次N型掺杂离子注入的步骤之间。5.根据权利要求4所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底内形成所述氮掺杂区包括：注入氮离子以形成所述氮掺杂区；在所述半导体衬底内形成砷掺杂区包括：注入砷离子以形成所述砷掺杂区；其中，至少一次的N型掺杂离子注入的注入深度大于等于氮离子注入深度；和/或，氮离子注入深度大于等于砷离子注入深度。6.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，付文，郑展，
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：