專利名稱：Cmos圖像傳感器的制造技術
CMOS圖像傳感器的制造
背景技術：
本發明涉及互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器及其制 造方法。尤其是，通過使用氮化物層可使CMOS圖像傳感器中像素區 域的硅化物阻擋層的邊界區域免受濕法蝕刻。可以改善CMOS圖像傳 感器的性態及其制造方法。
CMOS圖像傳感器將光信號轉換為電信號。CMOS圖像傳感器包 括響應光信號的像素區域，和不響應光信號的外圍區域。像素區域可 通過器件隔離區域與外圍區域隔離。器件隔離區域可通過淺溝槽隔離 (STI)工藝形成。在STI工藝中，可以通過蝕刻半導體襯底形成溝槽。 然后可以以電介質材料填充溝槽。可以將電介質填充材料平坦化以形 成器件隔離區域。
其中將金屬原子擴散到硅襯底中以減小接觸電阻的硅化物處理可 用于CMOS圖像傳感器的制造。可以在通過光電效應產生電的像素區 域的外部的外圍區域中形成硅化物。形成在像素區域中的硅化物可能 降低光傳輸特性以及可能引起像素區域中的結泄漏，從而使器件的電 學特性惡化。
圖IA至ID為示出現有技術CMOS圖像傳感器的制造方法的截面 圖。參照圖1A，用作柵電極的側壁的氮化物層130被淀積在半導體襯 底上。在有源區中形成的光電二極管100，包括注入的n型雜質離子。 在其中注入n型雜質離子的有源區外的其余區域中，通過調節對應的 光學掩膜步驟，可在淀積氮化物層130之前或之后進行其它雜質離子 的注入步驟。圖1A示出了布在淺溝槽隔離(STI) 120區域的多晶線 條(polyline) 120。多晶線條120可以是與構成CMOS圖像傳感器的
像素的晶體管中選擇晶體管連接的選擇線。
在形成于其間具有選擇晶體管的多晶線條120的像素區域中的硅 化物阻擋層可以具有最小化的寬度。該最小化的寬度可引起與硅化物 阻擋層淀積工藝有關的質量和成品率問題。
在圖1B中，可在不進行掩膜處理的情況下跨表面蝕刻氮化物層，
以形成多晶線條120的隔離片(spacer) 130。在圖1C中，淀積硅化物 阻擋層140，形成光致抗蝕劑層150，并進行光刻處理。硅化物阻擋層 140可以通過利用低壓化學氣相淀積(LPCVD)或等離子增強化學氣 相淀積(PECVD)淀積原硅酸四乙酯(tetraethylorthosilicate, TEOS) 形成。履蓋在硅化物阻擋層140上的光致抗蝕劑150可以形成為從STI 區域110和像素區域100之間的邊界起與STI區域110重疊0.2pm。
參見圖1D， STI區域110的硅化物阻擋層140，其沒有被光致抗 蝕劑層履蓋，可以通過濕法蝕刻處理將其移除。由于濕法蝕刻處理可 以提高工藝成品率和質量，因此可以選擇濕法蝕刻處理。p-MOS晶體 管相對靈敏，千法蝕刻的等離子可能會損害圖像傳感器的像素區域。
濕法蝕刻后，像素區域100的邊緣部分140a上的硅化物阻擋層可 以非常薄或完全被移除。因此，像素區域100的邊緣部分在后續的硅 化物處理中可能再被硅化。
為了避免這種情況發生，像素區域100的硅化物阻擋層140可以 向鄰近像素區域的外圍區域凸出。然而，要被硅化的部分，例如選擇 晶體管的多晶線條120，可能被遮擋，從而導致多晶線條120的硅化部 分失效。這可能導致在形成圖像中的錯誤。
發明內容
本發明實施例涉及一種互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳
感器及其制造方法。在本發明實施例中，通過使用氮化物層可使CMOS 圖像傳感器中的像素區域的硅化物阻擋層免受濕法蝕刻。從而可改善
CMOS圖像傳感器的性能，及其制造方法。
本發明實施例涉及CMOS圖像傳感器，其中器件隔離區域被充分 硅化而像素區域的邊界沒有被硅化，因此提高了 CMOS圖像傳感器的 性能。本發明實施例還涉及CMOS圖像傳感器的制造方法，其中器件 隔離區域上的多晶線條被充分硅化。像素區域的邊界沒有被硅化。本 發明也涉及提高CMOS圖像傳感器的性能。
在實施例中，互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器可以 包括具有像素區域以及與像素區域相鄰的器件隔離區域的半導體襯
底。可以在半導體襯底上形成多晶線條。可以在半導體襯底的像素區 域中形成摻雜有第一類型雜質的第一類型光電二極管。可以在第一類 型光電二極管上形成摻雜有第二類型雜質的第二類型光電二極管。可 以在多晶線條的側壁上形成第一氮化物層。可以在像素區域和器件隔 離區域之間邊界上形成第二氮化物層，第二氮化物層與像素區域和器 件隔離區域重疊預定長度。
在實施例中，制造CMOS圖像傳感器的方法可以包括制備半導體 襯底，在其中限定了器件隔離區域和像素區域并在其上形成多晶線條。 可以通過將第一類型雜質離子注入到半導體襯底中形成第一類型光電 二極管。可以通過將第二類型雜質注入到第一類型光電二極管中，在 第一類型光電二極管的上部形成第二類型光電二極管。可以將氮化物 層淀積在半導體襯底上。可以將氮化物層形成圖案，以在多晶線條的 側壁上形成第一氮化物層，以及與像素區域和器件隔離區域重疊的第 二氮化物層。可以在半導體襯底上淀積硅化物阻擋層。所淀積的硅化 物阻擋層在像素區域中形成圖案。可以在半導體襯底上進行硅化物處 理。可以將硅化物阻擋層圖案從外圍區域和器件隔離區域移除。在實施例中，制造CMOS圖像傳感器的方法包括制備半導體襯底， 其中限定了器件隔離區域和像素區域并且在其上形成多晶線條。可以 通過將第一類型雜質離子注入到半導體襯底的像素區域中，形成第一 類型光電二極管。可以形成用作多晶線條的隔離片的第一氮化物層。 可以形成第二氮化物層以與像素區域和器件隔離區域重疊。可以通過
將第二類型雜質注入到第一類型光電二極管中，在第一類型光電二極 管的上部形成第二類型光電二極管。可以在半導體襯底上形成硅化物 阻擋層。所淀積的硅化物阻擋層可以在像素區域中形成圖案。可以在 半導體襯底上進行硅化物處理。可以利用濕法蝕刻處理將硅化物阻擋 層圖案從外圍區域和器件隔離區域移除。
圖la至Id為示出現有技術CMOS圖像傳感器的制造方法的截面
圖2為根據本發明實施例的CMOS圖像傳感器的截面圖； 圖3a至3e為根據本發明實施例制造CMOS圖像傳感器的方法的 截面圖；以及
圖4為根據本發明實施例的傾斜離子注入工藝的示意截面圖。
具體實施例方式
參見圖2的例子，形成在半導體襯底上的像素區域200鄰近器件 隔離區域210。形成在襯底上的多晶線條240可包括形成在其側壁上的 第一氮化物層250a。可以在像素區域200和器件隔離區域210的邊界 上形成第二氮化物層250b。第二氮化物層250b可以向像素區域200和 器件隔離區域210兩者延伸預定長度。
像素區域200可包括具有n型雜質的n型光電二極管220，以及形 成在n型光電二極管220上并具有p型雜質的p型光電二極管230。 n 型雜質在這里稱為第一類型雜質，p型雜質稱為第二類型雜質。
第二氮化物層250b在外圍區域的硅化期間保護像素區域200的邊
緣部分。第二氮化物層250b可以從像素區域200和器件隔離區域210 之間的邊界起與它們等距地重疊0.2pm，形成0.4pm的特征尺寸(critical dimension)。
參見圖3A的例子，可以將第一類型雜質注入與器件隔離區域210 相鄰的像素區域200，以形成n型光電二極管220。其后將第二類型雜 質注入n型光電二極管220，以在n型光電二極管220的上部形成p型 光電二極管230。
參見圖3B的例子，可以在襯底的整個表面上淀積氮化物層250。 參見圖3C，可以利用光刻處理將氮化物層250形成圖案，以在像素區 域200和器件隔離區域210之間的邊界上形成第二氮化物層250b。第 二氮化物層250b可以與第一氮化物層250a —起形成，該第一氮化物層 可被用作形成在外圍區域210中的多晶線條240的隔離片。
在第一氮化物層形成圖案步驟中，第二氮化物層250b從像素區域 200和器件隔離區域210之間的邊界起與它們重疊大約0.2pm，形成大 約0.4|tim的特征尺寸。
參見圖3D，硅化物阻擋層260可被淀積到半導體襯底上。硅化物 阻擋層260可由等離子增強的原硅酸四乙酯(PETEOS)形成。可利用 LPCVD或PECVD淀積硅化物阻擋層260。光致抗蝕劑層可履蓋在像 素區域200的硅化物阻擋層260上，然后將履蓋的光致抗蝕劑層形成 圖案，以在像素區域200上形成光致抗蝕劑圖案270。
形成在像素區域200的邊緣部分上的第二氮化物層250b，可使像 素區域200的邊緣部分免于后來進行的硅化物阻擋層蝕刻處理。因此， 光致抗蝕劑圖案270不需要過度地向器件隔離區域210突出以保護像 素區域。從而，光致抗蝕劑圖案270可以形成為靠近像素區域大約
參見圖3E，器件隔離區域210的硅化物阻擋層260可通過濕法蝕 刻處理移除。由于在其是氧化物層的硅化物阻擋層260與氮化物層250a 和250b之間的蝕刻選擇性相對較高，因而第二氮化物層250b保留基 本未被蝕刻。因此，硅化物阻擋層260相對穩定地形成在像素區域200 的邊緣部分上。氮化物層250b可以從像素區域200和器件隔離區域210之間的邊 界起與像素區域200和器件隔離區域210重疊至少大約O.lpm至 0.3(im，或者可以重疊0.2pm至0.6pm。當最小重疊長度小于0.2pm時，根據所使用的工藝要使像素區域免受蝕刻可能變得困難。當重疊長度 大于0.6pm時，半導體襯底上要被硅化的區域減少，使得器件性能可 能被惡化，這取決于所使用的工藝。在制造CMOS圖像傳感器過程中，可以將第二類型雜質注入到通 過注入第一類型雜質形成的第一類型光電二極管中，以便提高光電二 極管的靈敏度。第二類型雜質可在形成第二氮化物層250b之前或之后 注入。在第二類型雜質注入之后形成第二氮化物層250b可能會存在較少 的問題。然而，如果在第二類型雜質注入之前形成第二氮化物層250b， 第二氮化物層250b可能會阻擋向像素區域的第二類型雜質注入。下面 將結合附圖詳細描述沒有上述問題的實施例。參見圖4，可以在形成第二氮化物層250b之前注入n型雜質N。 可以以與襯底上表面垂直的線成0角度將n型雜質N注入到半導體襯 底中。在形成氮化物層250b之后注入p型雜質P的情況下，可以用這 樣的角度將p型雜質P注入襯底，該角度比與垂直于襯底上表面的線 所成的角度0大大約7度(0+7)，以便p型雜質P能充分地注入到氮 化物層250b下面的半導體襯底中。由于其它后續步驟與圖3A至3E描述的制造方法基本相同，因此 將省略對其描述。如上所述，在根據本發明實施例的CMOS圖像傳感器中，通過使 用形成在邊界部分上的氮化物層，使圖像傳感器的像素區域的邊界部 分免受硅化處理。這可以改善與像素區域的硅化相關的圖像缺陷、品 質惡化和/或成品率降低的問題。顯然本領域技術人員能在所公開的本發明實施例的基礎上進行各種修改和變化。因此，本發明所公開的實施例意圖覆蓋落入所附權利 要求和其等效物的保護范圍內的各種明顯和顯而易見的修改和變化。
權利要求
1.一種裝置，包括半導體襯底，其包括像素區域以及與像素區域相鄰的器件隔離區域；形成在所述半導體襯底上的多晶線條；在所述半導體襯底的所述像素區域中的第一類型光電二極管；在所述第一類型光電二極管上的第二類型光電二極管；在所述多晶線條的側壁上的第一氮化物層；在所述像素區域和所述器件隔離區域之間的邊界上的第二氮化物層；以及在所述器件隔離區域中的硅化物層。
2. 如權利要求l所述的裝置，其中所述第二氮化物層與所述像素 區域和所述器件隔離區域重疊預定長度。
3. 如權利要求2所述的裝置，其中所述第二氮化物層以從所述像 素區域和所述器件隔離區域之間的邊界起等距地與所述像素區域和所 述器件隔離區域重疊大約0.2;imi。
4. 如權利要求2所述的裝置，其中所述第二氮化物層以從所述像 素區域和所述器件隔離區域之間的邊界起等距地與所述像素區域和所 述器件隔離區域重疊大約O.lprai至0.6jwn。
5. 如權利要求l所述的裝置，其中所述第一類型光電二極管摻雜 有第一類型雜質。
6. 如權利要求l所述的裝置，其中所述第二類型光電二極管摻雜 有第二類型雜質。
7. 如權利要求l所述的裝置，其中所述裝置為互補金屬氧化物半 導體圖像傳感器。
8. —種方法，包括制備其中限定了器件隔離區域和像素區域并且其上形成多晶線條 的半導體襯底；形成第一類型光電二極管；在所述第一類型光電二極管的上部形成第二類型光電二極管； 在所述半導體襯底上淀積氮化物層；構圖所述氮化物層，以在所述多晶線條的側壁上形成第一氮化物 層，以及形成第二氮化物層，該第二氮化物層從所述像素區域和所述 器件隔離區域之間的邊界起與所述像素區域和所述器件隔離區域重疊 預定長度；在所述半導體襯底上淀積硅化物阻擋層；構圖所淀積的硅化物阻擋層，以在所述像素區域中形成硅化物阻 擋層圖案；對所述半導體襯底進行硅化物處理；以及將所述硅化物阻擋層圖案從外圍區域和所述器件隔離區域移除。
9. 如權利要求8所述的方法，其中所述方法用于制造互補金屬氧 化物半導體圖像傳感器。
10. 如權利要求8所述的方法，其中所述形成第一類型光電二極 管包括，將第一類型雜質離子注入到所述半導體襯底的所述像素區域 中。
11. 如權利要求8所述的方法，其中所述在第一類型光電二極管 的上部形成第二類型光電二極管包括，將第二類型雜質離子注入到所 述第一類型光電二極管中。
12. 如權利要求8所述的方法，其中所述第二氮化物層以從所述 像素區域和所述器件隔離區域之間邊界起等距地與所述像素區域和所述器件隔離區域重疊大約0.2Mm。
13. 如權利要求8所述的方法，其中所述第二氮化物層以從所述 像素區域和所述器件隔離區域之間邊界起等距地與所述像素區域和所 述器件隔離區域重疊大約0.1/mi至0.6/xm。
14. 如權利要求8所述的方法，其中所述硅化物阻擋層包括等離 子增強的原硅酸四乙酯。'
15. —種方法，包括制備其中限定了器件隔離區域和像素區域并且其上形成多晶線條 的半導體襯底；通過將第一類型雜質注入到所述半導體襯底的所述像素區域中形成第一類型光電二極管；形成作為所述多晶線條的隔離片的第一氮化物層； 形成第二氮化物層，該第二氮化物層從所述像素區域和所述器件隔離區域之間的邊界起與所述像素區域和所述器件隔離區域重疊預定長度；通過將第二類型雜質離子注入到第一類型光電二極管，在所述第 一類型光電二極管的上部形成第二類型光電二極管；在所述半導體襯底上形成硅化物阻擋層；構圖所形成的硅化物阻擋層，以在所述像素區域中形成硅化物阻 擋層圖案；對所述半導體襯底進行硅化物處理；以及利用濕法蝕刻處理將所述硅化物阻擋層圖案從外圍區域和所述器 件隔離區域移除。
16. 如權利要求15所述的方法，其中所述第二氮化物層以從所述像素區域和所述器件隔離區域之間邊界起等距地與所述像素區域和所述器件隔離區域在每一區域上重疊0.2/mi。
17. 如權利要求15所述的方法，其中所述第二氮化物層以從所述 像素區域和所述器件隔離區域之間邊界起等距地與所述像素區域和所 述器件隔離區域重疊大約0.1/im至0.6/xm。
18. 如權利要求15所述的方法，其中所述第二氮化物層保留基本 未被濕法蝕刻處理蝕刻。
19. 如權利要求15所述的方法，其中所述硅化物阻擋層包括等離 子增強的原硅酸四乙酯。
20. 如權利要求15所述的方法，其中在形成所述第二類型光電二 極管中，所述第二類型雜質的注入角度比與垂直于所述半導體襯底的 頂面的線所成的所述第一類型雜質的注入角度大7度。
全文摘要
本發明提供了一種CMOS圖像傳感器及其制造方法。該方法包括在器件隔離區域和像素區域之間邊界區域上形成氮化物層，在像素區域中形成硅化物阻擋層并進行硅化物處理。當以濕法蝕刻工藝移除硅化物阻擋層時，可防止形成在像素區域中的硅化物阻擋層的邊界部分被濕法蝕刻。
文檔編號H01L21/70GK101132017SQ20071014262
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月20日 優先權日2006年8月23日
發明者金唇翰 申請人:東部高科股份有限公司