制造具有无等离子体损坏的光电二极管的互补金属氧化物半导体图像传感器的方法技术

本发明专利技术提供一种制造互补金属氧化物半导体（ＣＭＯＳ）图像传感器的方法，其包括：一种制造互补金属氧化物半导体（ＣＭＯＳ）图像传感器的方法，所述方法包括：在衬底上形成栅极结构；使用第一掩模在紧邻于所述栅极结构的衬底上实施第一离子注入过程以形成光电二极管；在所述光电二极管上形成第一图案化阻挡层；在所述栅极结构的侧壁上和第一图案化阻挡层的侧壁上形成隔离物；以及使用作为第二掩模的掩模图案和所述隔离物实施第二离子注入过程。

【技术实现步骤摘要】

专利技术涉及一种用于制造图像传感器的方法，且更具体而言，涉及一种制造互补金 属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的方法。
技术介绍
典型图像传感器为一种使用半导体材料的光反应性质捕获图像信息的装置。典型 图像传感器将各像素中所产生的不同的电值改变为允许信号处理的特定水平(levels)，其 中像素感应具有不同光强度及波长的目标物。这种图像传感器包括电荷耦合器件(CXD)图像传感器及CMOS图像传感器。图像 传感器使用光电二极管作为光接收装置。光电二极管吸收使外部图像成像的光，且收集及 储存光电荷。图1说明展示典型CMOS图像传感器的光电二极管的横截面图。深N-型区域15系 形成于衬底11的光电二极管区域中。衬底11包括高度掺杂有P型杂质的P型(P++)衬底 1IA及P型外延层11B，该外延层1IB是通过由原位低度掺杂P型杂质且实施外延生长过程 而形成于P型衬底IlA上方。P°区域16系形成于深N-型区域15上方。转移晶体管(TX) 的栅极氧化物层13与栅极电极14紧邻光电二极管区域形成于衬底11上方。尽管省略了 附图标记，但轻掺杂漏极(LDD)隔离物系形成于栅极电极14的侧壁上。附图标记12表示 隔离结构。当光撞击在衬底结构上时，光在包括深N-型区域15及P型外延层IlB的PN结区 域附近产生电子-空穴对。通过所供给的偏压使这些载流子移动至转移晶体管(TX)，从而 产生电流。因此，光能转换为电能。包括深N-型区域15及形成于下方的P型外延层IlB的PN结区域变为光电二极 管。光电二极管的最上部分即p°区域16掺杂有P型杂质，将光电二极管区域与硅表面隔 离。因此，减少由硅表面的硅悬键所导致的暗电流的流入。P°区域16是使用离子注入工艺 而形成。然而，光电二极管的上部分上方可能存在在各种等离子体工艺期间所产生的损 坏，所述等离子体工艺通常为制造晶片所需。这种损坏可能产生暗电流。在随后的光刻胶移 除过程中，某些构成光刻胶的重金属也可能未被移除，且可能残留于光电二极管的表面上。在此情况下，这种重金属可在随后的热过程期间向内扩散且导致暗电流的产生。然而，可能难以实质上移除由制造半导体器件时的等离子体损坏或光刻胶层移除过程所导致的重金 属污染物。
技术实现思路
本专利技术的实施方案是针对提供一种制造互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感 器的光电二极管的方法，其可减少由等离子体损坏或光刻胶层过程所导致的产生暗电流的 重金属污染物。根据本专利技术的一方面，提供一种制造CMOS图像传感器的方法，该方法包括提供 半成品(semi-finished)衬底；在该衬底的光电二极管区域上形成图案化阻挡层；使用掩 模在除该光电二极管区域之外的区域上注入杂质，而该图案化阻挡层保留；及移除该掩模。根据本专利技术的另一方面，提供一种制造CMOS图像传感器的方法，该方法包括在 衬底结构的晶体管区域上形成栅极结构；注入杂质至该栅极结构的一侧的衬底结构上以形 成光电二极管；在该光电二极管上形成图案化阻挡层；使用掩模在该晶体管区域上注入杂 质，而该图案化阻挡层保留；及移除该掩模。根据本专利技术的又一方面，提供一种制造CMOS图像传感器的方法，该方法包括在 衬底结构的晶体管区域上形成栅极结构；使用第一掩模在该栅极结构的一侧的衬底结构上 实施第一离子注入过程以形成光电二极管；在该光电二极管上形成图案化阻挡层；使用第 二掩模在该晶体管区域上实施第二离子注入过程，而该图案化阻挡层保留；在该栅极结构 的侧壁上形成隔离物；及使用作为第三掩模的掩模图案及该隔离物实施第三离子注入过 程。附图说明图1说明展示典型CMOS图像传感器的结构的横截面图。图2A至图2L说明根据本专利技术的实施方案的制造CMOS图像传感器的方法的横截 面图。具体实施例方式本专利技术涉及一种制造具有无等离子体损坏的光电二极管的互补金属氧化物半导 体(CMOS)图像传感器的方法。暗电流可使用阻挡层而基本被移除。阻挡层阻挡光电二极 管免受一般出现于形成光电二极管之前及之后的等离子体损坏及光刻胶的重金属污染。图2A至图2L说明根据本专利技术的实施方案的制造CMOS图像传感器的方法的横截 面图。参看图2A，衬底21包括高度掺杂有P型杂质的P型(P++)衬底2IA以及P型外延 层21B，该外延层21B是由原位低度掺杂P型杂质且实施外延生长过程而形成于P型衬底 21A上。使用典型方法将隔离结构22形成于衬底21中。举例而言，可使用浅槽隔离(STI) 方法来形成隔离结构22。使用化学气相沉积(CVD)方法或热氧化方法将第一阻挡氧化物层23形成于衬底 21上。例如，可使用CVD方法使第一阻挡氧化物层23包括原硅酸四乙酯(TEOS)。第一阻挡氧化物层23可形成为具有约20人 约2000 A的厚度。参看图2B，光刻胶层形成于第一阻挡氧化物层23上，且实施曝光及显影过程以形成第一阻挡掩模24。然后使用第一阻挡掩模24作为蚀刻阻挡层对第一阻挡氧化物层23进 行蚀刻。此时，使用湿蚀刻过程来替代使用利用等离子体的干蚀刻过程来蚀刻第一阻挡氧 化物层23。因此，可减少在第一阻挡氧化物层23的蚀刻期间可出现于衬底21的暴露表面 上的等离子体损坏。具体地，第一阻挡氧化物层23的湿蚀刻过程可使用缓冲氧化物蚀刻剂 (BOE)或氟化氢(HF)溶液。第一阻挡氧化物层23的形成于不包括光电二极管区域的区域 例如晶体管区域上方的部分被移除。亦即，图案化第一阻挡氧化物层23A保留于光电二极 管区域上方。参看图2C，第一阻挡掩模24被移除。此时，使用利用等离子体的移除过程来移除 第一阻挡掩模24，这是因为第一阻挡掩模24包括光刻胶。同时，等离子体损坏可能出现于 衬底21的暴露表面上，这是因为在移除过程期间使用了等离子体。然而，可允许使用等离 子体，因为衬底21的暴露表面并非光电二极管区域。移除第一阻挡掩模24的后，图案化第 一阻挡氧化物层23A保留于衬底21的光电二极管区域上方。在下文中，图案化第一阻挡氧 化物层23A称为第一阻挡层23A。参看图2D，以第一阻挡层23A阻挡光电二极管区域，且实施后续的离子注入过程。 后续离子注入过程是指在隔离结构22形成之后直至形成栅极氧化物层所实施的离子注入 过程。存在约5至8种这种使用光刻胶掩模的离子注入过程。因此，尽管未说明，但光刻胶 移除过程可实施若干次，如以附图标记Mlx所表示，此处X表示形成及移除光刻胶掩模的数 目。此时，在光刻胶移除过程中所产生的等离子体损坏可损坏光电二极管区域，这是因为光 刻胶移除过程通常使用等离子体工艺。然而，根据本专利技术的此实施方案，若以包括氧化物的 第一阻挡层23A阻挡光电二极管区域，则可阻止等离子体损坏。光刻胶含有少量重金属。然而，重金属的渗透可能减少，这是因为在根据本专利技术的 此实施方案制造光刻胶时，光电二极管区域可不直接接触光刻胶。因此，可通过将第一阻挡 层23A形成为具有约20人 约2000人的厚度而保护光电二极管区域使其免受等离子体损 坏。参看图2E，在实施前述的各种离子注入过程的后，通过栅极氧化将栅极氧化物层 25形成于衬底21上。此时，在形成栅极氧化物层25之前实施栅极氧化预清洗过程通常是 关键的。第一阻挡层23A在栅极氧化预清洗过程中移除。例如，栅极氧化预清洗过程可使用 B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造互补金属氧化物半导体（ＣＭＯＳ）图像传感器的方法，所述方法包括：在衬底上形成栅极结构；使用第一掩模在紧邻于所述栅极结构的衬底上实施第一离子注入过程以形成光电二极管；在所述光电二极管上形成第一图案化阻挡层；在所述栅极结构的侧壁上和第一图案化阻挡层的侧壁上形成隔离物；以及使用作为第二掩模的掩模图案和所述隔离物实施第二离子注入过程。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：车韩燮，
申请(专利权)人：科洛司科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]