减小图像传感器电学互扰的方法技术

本发明专利技术公开了一种减小图像传感器电学互扰的方法，通过在制备图像传感器的工艺过程中的背面减薄工艺前，淀积一具有拉应力的应力层，并经过退火工艺，等离子或者紫外线修复工艺以获得更大的拉应力，使衬底和外延层以及晶体管受到拉应力，从而克服现有技术中由于STI的压应力导致电子转移减慢，影响光电二极管中的响应速度的问题，同时也克服现有技术中由于外延层存在压应力导致电子迁移率降低，在进行第二次光照时，会产生电学互扰的问题，进而提高电子迁移率，减小电学干扰问题的发生机率，提高图像传感器的良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种图像传感器，尤其涉及一种。
技术介绍
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)图像传感器由于其制造工艺和现有的集成电路制造工艺兼容，同时其性能上比原有的电荷耦合器件相比有很多优点。CMOS图像传感器可以将驱动电路和像素集成在一起，从而简化了硬件设计，同时也降低了系统的功耗。CMOS图像传感器由于在采集光信号的同时就可以取出电信号，所以能够实时处理图像信息，速度比电荷耦合器图像传感器快。CMOS图像传感器还具有价格便宜、带宽较大、防模糊、访问灵活和填充系数较大等优点。传统的有源像素是采用光电二极管作为图像传感器件。通常的有源像素单元是由三个晶体管和一个光电二极管构成，这种结构适合标准的CMOS制造工艺。在对于光电二极管的掺杂的空间分布设计中，还需要使空间电荷区避开晶体缺陷等复合中心集中的区域，以减小像素的暗电流。而现在像素的尺寸逐渐减小，光电二极管容纳电子的阱容量也随之减小，所以对光的捕获和光电信号有一定的影响。现在对于CMOS图像传感器有两种选择，一种是与标准CMOS工艺兼容的光电二极管和3个晶体管相结合，以此保证光电二极管的面积。另一种是不与标准 CMOS工艺兼容的具有高阱容量的所谓钉扎光电二极管与4个晶体管结合的具有较低暗电流的像素结构。图1是现有技术中CMOS图像传感器的结构示意图；如图所示，CMOS图像传感器的半导体结构包括P外延层101、浅沟槽隔离结构102、光电二极管103、转移管104、漂浮节点105、复位晶体管106、电源接口 107、放大晶体管和选择管(图中未不)；在光照时,光电二极管103在N-处产生电荷，这时转移管104是关闭状态。然后转移管104打开，将存储在光电二极管103中的电荷传输到漂浮节点105，传输后，转移管104关闭，并等待下一次光照的进入。在漂浮节点105上的电荷信号随后用于调整放大晶体管。读出后，带有复位门的复位晶体管106将漂浮点复位到一个参考电压。当入射光抵达感光二极管的空间电荷区以外的衬底区域，并通过光电效应产生电子空穴对时，其电子也会在衬底内扩散到空间电荷区边缘而被空间电荷区所吸收。然而，由于电子扩散的无规则性，其可能在衬底内与空穴复合，也可能在衬底游走一段距离后被扫入其他像素的空间电荷区，从而引起像素间一种新的互扰，称之为电学互扰。电学互扰同样会给像素引入一些不真实的信号，使图像传感器信噪比降低，图像质量变差。在强光的照射下，这种电学互扰会非常严重，此时不仅在感光二极管空间电荷区外产生的光生电子会在衬底扩散，而且被二极管空间电荷区已收集的电子也会重新扩散到衬底中，并在最终的图像中引入一些缺陷，如光晕。原因在于对像素而言，其所能容纳的电子个数有限，一旦P-N结收集足够的电子后脱离反偏态而进入平衡态，其多余的电子将溢出而扩散到衬底中，并有很大部分将被邻近的像素所吸收，使周边像素亮度增加，从而形成光晕。中国专利(申请号:200910211968)公开了一种具有改进背侧表面处理的CMOS图像传感器，具体为利用未活化的硼注入区域来捕获扩散到衬底中的电子，从而减小像素间的电学互扰。该专利技术虽然通过未激活的硼来捕获扩散到衬底中的电子，但是由于减薄后的外延层很接近STI (Shallow Trench Isolation浅沟道隔离结构)，对于采用HDP ( (HighDensity Plasma，高密度等离子)的方法来填充STI，STI会产生压应力，使转移管和其他晶体管中的电子转移减慢，从而会影响光电二极管的响应速度。同时由于P型外延层中存在的压应力，使电子的迁移率也会降低，从而使散射到衬底中的电子转移速度减慢。在第二次光照前，仍有剩余的电子在外延层中游离，会进入临近的像素单元，使临近像素单元产生电学互扰。所以，该专利技术仍然未能解决现有技术中由于STI的压应力导致电子转移减慢，影响光电二极管中的响应速度的问题，同时也未能克服由于P型外延层存在压应力导致电子迁移率降低，在进行第二次光照时，会产生电学互扰的问题。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提供一种，以解决现有技术中由于STI的压应力导致电子转移减慢，影响光电二极管中的响应速度的问题，同时也克服现有技术中由于P型外延层存在压应力导致电子迁移率降低，在进行第二次光照时，会产生电学互扰的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为: 一种，应用于制造图像传感器的工艺中，提供一所述图像传感器背面减薄前的半导体器件，所述半导体器件包括一衬底，且该衬底的上表面形成有所述图像传感器的结构，其中，包括:` 于所述衬底的下表面制备一应力层，以增大所述图像传感器结构的应力； 去除所述应力层后，继续所述半导体器件背面的减薄工艺。上述的，其中，所述图像传感器为CMOS图像传感器。上述的，其中，还包括:于所述衬底的下表面制备所述应力层后，对所述应力层依次进行退火工艺和修复工艺，以增大所述应力层的应力。上述的，其中，所述应力层为氮化硅层。上述的，其中，所述应力层的厚度为300A飞00 L上述的，其中，所述应力层为拉应力层。上述的，其中，所述应力层的拉应力为500MPa 1.2GPa。上述的，其中，采用化学气相淀积的方法制备所述应力层。上述的，其中，采用分步多次淀积法制备所述应力层。上述的，其中，采用含硅的气体与含氮的气体在温度为300°C 500°C、压强为50torr 500torr的反应条件下制备所述应力层； 其中，所述含硅的气体流量为4(T70sccm，所述含氮的气体流量为8(Tl20sccm。上述的，其中，进行所述退火工艺的温度为IOOO0C 1060°C。上述的，其中，采用等离子体或者紫外光进行所述修复工艺。上述的，其中，所述等离子体为含氢的等离子体。上述的，其中，所述紫外光照射的时间为30秒 30分钟，所述紫外光照射时的温度为200°C 700°C。上述的，其中，先采用干法刻蚀，再采用湿法刻蚀以去除所述应力层； 其中，采用含有三氟甲烷和氧气的混合气体或者含有二氟甲烷的混合气体进行所述干法刻蚀；采用磷酸进行所述湿法刻蚀。上述专利技术具有如下优点或者有益效果: 本专利技术通过在图像传感器的工艺过程中，在背面减薄工艺前，淀积一具有拉应力的应力层，并经过退火，等离子或者紫外线修复获得更大的拉应力，使衬底和外延层以及晶体管受到拉应力，从而克服现有技术中由于STI的压应力导致电子转移减慢，影响光电二极管中的响应速度的问题，同时也克服现有技术中由于P型外延层存在压应力导致电子迁移率降低，在进行第二次光照时，会产生电学互扰的问题，进而提高电子迁移率，减小电学干扰问题的发生机率，提高CMOS图 像传感器的良率。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、夕卜形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1是现有技术中CMOS图像传感器的结构示意 图2是本专利技术提供的的流程示意 图3是本专利技术实施例提供的图像传感器背面减薄前的半导体器件的结构示意 图4是本专利技术实施例提供的在图3的半导体器件的背面淀积一应力层的结构示意图； 图5是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小图像传感器电学互扰的方法，应用于制造图像传感器的工艺中，提供一所述图像传感器背面减薄前的半导体器件，所述半导体器件包括一衬底，且该衬底的上表面形成有所述图像传感器的结构，其特征在于，包括：于所述衬底的下表面制备一应力层，以增大所述图像传感器结构的应力；去除所述应力层后，继续所述半导体器件背面的减薄工艺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田志，金秋敏，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：