專利名稱：Cmos圖像傳感器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像傳感器。更具體的，本發明涉及一種CMOS圖像傳 感器及其制造方法。
背景技術：
通常，圖像傳感器是能夠將光學圖像轉換成電信號的器件。在圖像傳感 器行業中，傳感器通常分為CMOS (互補金屬氧化物硅)圖像傳感器或CCS (電荷耦合器件)圖像傳感器。相對于CMOS圖像傳感器，CCD圖像傳感器具有較優的噪聲特性以及 光敏特性，但是難以實現高集成系統所需的密度并且難以降低它們的高功 耗。相反，CMOS圖像傳感器采用更簡單的工藝并且具有相對低的功耗特性， 使得它們比CCD圖像傳感器更適合高集成系統的密度需求。隨著半導體器件制造技術持續發展，許多努力集中于研究和開發CMOS 圖像傳感器。由于這些進展，獲得了 CMOS圖像傳感器的改進的制造技術和 改進的特性。當前在現有技術中采用的一種CMOS圖像傳感器制造方法中，同時執行 硅化金屬沉積(salicidation)和硅化(silicidation)工藝，使得難以在非自對 準硅化物(non-salicide)區域中充分形成無邊界接觸。因此，在該非自對準 硅化物區域中形成厚度增加的自對準硅化物阻擋氧化物層(salicide blocking oxide layer)，在像素區和邏輯區之間產生高度差。當采用PMD (金屬前介 電材料)襯墊(liner)氮化物層作為接觸蝕刻停止層時，該高度差會產生問 題。更具體的，當為了形成該接觸而執行蝕刻工藝時，用于在非自對準硅化 物區域中產生接觸蝕刻停止層的蝕刻停止時間與用于在自對準硅化物區域 中形成該接觸蝕刻停止層的蝕刻停止時間不同。當自對準硅化物區域中的該接觸蝕刻停止層用作接觸蝕刻停止靶材(target)時，也蝕刻該非自對準硅化物區域中的接觸蝕刻停止層之下的氧化 物層。因此，當蝕刻自對準硅化物區域中的該接觸蝕刻停止層時，也蝕刻非 自對準硅化物區域中STI區域中的氧化物層。由于蝕刻了 STI區域中的氧化 物層的一部分，無邊界接觸區域中的漏電流增加。特別的，參見圖l，在現有技術的CMOS圖像傳感器的制造方法中，采 用外延工藝在外延層上形成具有光電二極管1的像素區。在半導體襯底上形 成具有用于信號處理的多個器件的邏輯區，執行STI CMP以形成STI (淺溝 槽隔離)層2，然后形成柵極氧化物層圖案3和柵極多晶硅圖案4以提供一 個柵區。在形成側壁之后，通過離子注入工藝形成源極和漏極5。然后僅在邏輯 區中形成多個硅化物層6。在形成多個硅化物層6之后，形成PMD襯墊氮化物層7和PSG (磷硅 玻璃)層9。在PSG層9上執行CMP以平坦化該PSG層9的表面。然后通 過接觸形成工藝形成接觸區8。如果在上述方式中執行該方法，在非自對準 硅化物區域中會損失氧化物層中的一部分氧化物，§卩，在STI區域2延伸到 像素區中的接觸8之下的區域中。如果在STI區域2中損失了該氧化物，然 而，減小該接觸8下面的源極和漏極結的深度，導致了增加的電場，以及增 加的漏電流。發明內容本發明涉及CMOS圖像傳感器及其制造方法，其充分消除了現有技術的 一個或多個問題、限制或缺點。本發明的目的是提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，其中通過在非 自對準硅化物區域執行無邊界接觸形成工藝而防止漏電流。本發明的另一個目的是提供一種能夠通過非自對準硅化物區域中的無 邊界接觸防止漏電流的CMOS圖像傳感器。在下面的說明書中將部分提到本發明的其它優點、目的和性質，并且在
以下的或由本發明的實踐得到的情況下，部分的對于本領域技術人員是顯而 易見的。采用所述說明書、權利要求和附圖中具體指出的結構實現和達到本 發明的目的和其它優點。為了實現這些目的和其它優點并根據本發明的目的，本發明的一個方面 是CMOS圖像傳感器的制造方法。該方法包括，在半導體襯底上形成外延層， 該外延層包括像素區，該像素區包括多個光電二極管和具有用于信號處理的多個器件的邏輯區，在形成在該外延層上的絕緣層上形成STI (淺溝槽隔離)層，在該絕緣層上形成多個阱以及具有間隔件的柵極圖案，通過離子注入工 藝在該絕緣層中形成多個源極區和多個漏極區，在該像素區中的該絕緣層和 柵極圖案上形成自對準硅化物阻擋層，通過在邏輯區上執行硅化工藝在該邏 輯區中形成多個硅化物層，在該像素區中的自對準硅化物阻擋層上以及該邏輯區中的絕緣層和柵極圖案上依次形成PMD襯墊氮化物層和PSG(磷硅玻璃) 層，以及形成多個接觸，其將該多個源極區和漏極區連接到該PSG層。本發明的另一個方面是一種CMOS圖像傳感器，其包括，半導體襯底上 的外延層，該外延層包括像素區，該像素區包括多個光電二極管和具有用于 信號處理的多個器件的邏輯區，形成在該外延層上的絕緣層，該絕緣層包括 多個阱、該多個阱上的多個STI (淺溝槽隔離)層、以及多個源極區和多個 漏極區，像素區和邏輯區兩者中的絕緣層上的柵極圖案，該柵極圖案具有位 于兩側面上的間隔件，該像素區中的絕緣層和柵極圖案上的自對準硅化物阻 擋層，該邏輯區中的多個硅化物層包括邏輯區中的柵極圖案，像素區中的自 對準硅化物阻擋層上以及邏輯區中包括柵極圖案的絕緣層上的PMD襯墊氮化 物層，該PMD襯墊氮化物層上的PSG (磷硅玻璃)層，以及多個接觸，該 接觸將多個源極區和多個漏極區分別從PSG層連接到STI層。可以理解的是，本發明前述的一般性說明和以下的詳細說明都是示例性 的和解釋性的，并且意圖提供對所要求的本發明的進一步的解釋。
所包含的附圖提供本發明的進一步理解，合并組成該申請的一部分。附 圖描述本發明的實施例并且和說明書一起用以解釋本發明的原則。在附圖中
圖1是根據現有技術的CMOS圖像傳感器的剖面圖；以及圖2A至2E是描述根據本發明一個實施例的CMOS圖像傳感器的制造 方法的剖面圖。
具體實施方式
對于本發明的優選實施例詳細設定附圖標記，在附圖中描述其示例。盡 可能地，在整個附圖中采用的相同附圖標記指代相同或類似部件。圖2A至2E是描述根據本發明一個實施例的CMOS圖像傳感器的制造 方法的剖面圖，其顯示了通過執行硅化金屬沉積(salicidation)和硅化 (silicidation)工藝而形成在非自對準硅化物(salicide)區域中的無邊界接 觸。參見圖2A，通過外延工藝在半導體襯底上形成外延層。然后，將該外延層分成包括多個光電二極管10的像素區和具有能夠進 行信號處理的多個器件的邏輯區。下一步，在該外延層上形成絕緣層。然后 在該絕緣層上執行STICMP以形成STI (淺溝槽隔離)層20。然后，在該絕緣層上執行離子注入以形成包括n阱和p阱(未示出)的 多個阱。在柵極區中的絕緣層的表面上形成包括柵極氧化物層圖案30和柵 極多晶硅圖案40的柵極圖案。隨后，在該柵極氧化物層圖案30和該柵極多晶硅圖案40的兩側壁上形 成二氧化硅(silicon oxide)間隔件。然后，在該柵極圖案上形成該多個間隔件之后，形成多個源極區和漏極 區50。例如，在完成該柵極圖案之后，采用離子注入工藝形成該多個源極區 和漏極區50。如圖2B所示，完成源極區和漏極區50之后，在絕緣層和具有間隔件的 柵極圖案上依次沉積氧化物層61和氮化物層62，以在像素區中形成自對準 硅化物阻擋層。在一個實施例中，該自對準硅化物阻擋層包括具有100至200A厚度的 氧化物層61和具有100至200A厚度的氮化物層。因此，采用薄自對準硅 化物阻擋層形成無邊界接觸。然后，參見圖2C，在像素區中的氮化物層62上形成光致抗蝕劑圖案70， 以在像素區上形成非硅化金屬沉積(non-salicidation)區域。然后，采用蝕 刻工藝從邏輯區移除氧化物層61和氮化物層62。參見圖2D，采用蝕刻工藝從邏輯區移除氧化物層61和氮化物層62之 后，通過沉積高烙點金屬，例如Co、 Ti等，執行硅化。然后，在灰化(ashing) 工藝中移除光致抗蝕劑圖案70。然后，在Ar氣氛中在800至IOO(TC溫度下 執行20秒快速退火以形成硅化物層80。在形成該硅化物層80之后，在像素區中的自對準硅化物阻擋層之上以 及在邏輯區中的絕緣層和柵極圖案之上形成PMD襯墊氮化物層90。然后， 在該PMD襯墊氮化物層90上形成厚PSG(磷硅玻璃)層100。然后通過CMP 工藝平坦化該PSG層100。參見圖2E，在將PSG層IOO平坦化之后，在該PSG層IOO上形成用于 打開接觸區域的光致抗蝕劑圖案，以形成多個接觸110，包括像素區中的無 邊界接觸。然后，采用該光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模，通過干法蝕刻工藝 例如RIE (反應離子蝕刻)工藝，形成多個接觸孔。用金屬材料填充該多個接觸孔。然后，執行CMP工藝以形成包括無邊 界接觸的多個接觸110，該無邊界接觸連接到像素區中的源極區和漏極區。因此，本發明的一個方面是CMOS圖像傳感器的制造方法，其中，以薄 自對準硅化物阻擋層作為接觸蝕刻停止層，沿PMD襯墊氮化物層90執行蝕 刻，形成多個接觸IIO。因此，該PMD襯墊氮化物層90也能阻止硅化金屬 沉積，以在像素區中形成非自對準硅化物區域。因此，當在像素區中執行用于形成非自對準硅化物區域的接觸蝕刻時， 該蝕刻在PMD襯墊氮化物層90處停止。因此，能夠形成無邊界接觸而在 STI層20中沒有氧化物損失。由于能夠形成無邊界接觸而在STI層20中沒有氧化物損失，因此能夠 防止產生漏電流并且通過采用薄自對準硅化物阻擋層能減小圖像傳感器的 尺寸。因此，本發明提供了以下效果和優點首先，當在像素區中執行接觸蝕刻時，PMD襯墊氮化物層和自對準硅化 物阻擋層能夠使該蝕刻停止。因此，本發明能形成無邊界接觸而在STI層中 沒有氧化物損失。
其次，本發明形成無邊界接觸而在STI層中沒有氧化物損失，從而改善 了產生漏電流的問題。并且，通過采用薄自對準硅化物阻擋層，本發明減小了 CMOS圖像傳感器的尺寸。本領域技術人員顯然可以根據本發明能夠做出各種修改和改變而不偏 離本發明的精神和范圍。因此，本發明覆蓋了在所附權利要求以及它們的等 價物的范圍之內的對該發明的修改和改變。
權利要求
1、一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括在半導體襯底上形成包括像素區和邏輯區的外延層，所述像素區具有多個光電二極管，所述邏輯區具有能執行信號處理的多個器件；在所述外延層上形成的絕緣層中形成淺溝槽隔離層；在具有所述淺溝槽隔離層的所述絕緣層上形成多個阱和具有間隔件的柵極圖案；采用離子注入工藝在所述絕緣層中形成多個源極區和多個漏極區；在像素區中的所述絕緣層和所述柵極圖案上形成自對準硅化物阻擋層，以防止所述像素區中的硅化金屬沉積；通過在所述邏輯區上執行硅化工藝在所述邏輯區中形成多個硅化物層；在所述像素區中的自對準硅化物阻擋層上以及在所述邏輯區中的所述絕緣層和所述柵極圖案上依次形成PMD襯墊氮化物層和磷硅玻璃層；以及形成從所述磷硅玻璃層的表面到所述多個源極區和多個漏極區的多個接觸。
2、 如權利要求1所述的方法，其中形成自對準硅化物阻擋層包括在所 述像素區中的所述絕緣層和所述柵極圖案上依次沉積氧化物層和氮化物層。
3、 如權利要求2所述的方法，其中所述氧化物層具有100至200A的 厚度，并且形成在所述氧化物層上的所述氮化物層具有100至200A的厚度。
4、 如權利要求1所述的方法，其中形成所述硅化物層包括 在所述自對準硅化物阻擋層上形成光致抗蝕劑圖案； 在蝕刻工藝中采用所述光致抗蝕劑圖案作為掩模移除所述邏輯區中的所述自對準硅化物阻擋層；在所述半導體襯底上在所述光致抗蝕劑圖案上方沉積高熔點金屬； 通過執行灰化工藝移除所述光致抗蝕劑圖案；以及 執行快速退火工藝以形成所述硅化物層。
5、 如權利要求4所述的方法，其中所述快速退火工藝是在Ar氣氛中在 800至1000°C溫度下執行20秒。
6、 如權利要求4所述的方法，其中所述高熔點金屬包括Co或Ti。
7、 一種CMOS圖像傳感器，包括 外延層，形成在半導體襯底上且包括像素區和邏輯區，所述像素區具有 多個光電二極管，所述邏輯區具有能執行信號處理的多個器件；絕緣層，形成在所述外延層上，所述絕緣層包括多個阱、形成在所述多 個阱上的多個STI層、以及多個源極區和多個漏極區；柵極圖案，形成在所述像素區和所述邏輯區中的絕緣層上，所述柵極圖 案的兩側具有間隔件；自對準硅化物阻擋層，形成在所述像素區中的所述絕緣層和所述柵極圖 案上；多個硅化物層，形成在所述邏輯區中的所述柵極圖案的任一側上； PMD襯墊氮化物層，形成在所述像素區中的自對準硅化物阻擋層上以及所述邏輯區中的所述絕緣層和所述柵極圖案上；磷硅玻璃層，形成在所述PMD襯墊氮化物層上；以及多個接觸，將所述磷硅玻璃層的表面連接到鄰近所述淺溝槽隔離層的多個源極區和多個漏極區。
8、 如權利要求7所述的CMOS圖像傳感器，其中所述自對準硅化物阻 擋層包括氧化物層和形成所述氧化物層上的氮化物層。
9、 如權利要求8所述的CMOS圖像傳感器，其中所述氧化物層具有100 至200A的厚度，并且其中所述氮化物層具有100至200A的厚度。
10、 如權利要求7所述的CMOS圖像傳感器，其中由包括Co和Ti的高 熔點金屬形成所述多個硅化物層。
11、 一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括在半導體襯底上形成外延層，所述外延層包括具有多個光電二極管的f象 素區以及具有能執行信號處理的多個器件的邏輯區；在所述外延層上形成的絕緣層中形成淺溝槽隔離層；在具有所述淺溝槽隔離層的所述絕緣層上形成多個阱和具有間隔件的 柵極圖案；采用離子注入工藝在所述絕緣層中形成多個源極區和多個漏極區； 通過將氧化物層和氮化物層沉積在所述像素區中的所述絕緣層和所述柵極圖案上，在像素區中的所述絕緣層和所述柵極圖案上形成自對準硅化物阻擋層，以防止所述像素區中的硅化金屬沉積；在所述自對準硅化物阻擋層上形成光致抗蝕劑圖案；在蝕刻工藝中采用所述光致抗蝕劑圖案作為掩模移除所述邏輯區中的所述自對準硅化物阻擋層；在所述半導體襯底上在所述光致抗蝕劑圖案上方沉積高熔點金屬； 通過執行灰化工藝移除所述光致抗蝕劑圖案；以及 執行快速退火工藝以形成硅化物層；在所述像素區中的自對準硅化物阻擋層上以及在所述邏輯區中的所述 絕緣層和所述柵極圖案上依次形成PMD襯墊氮化物層和磷硅玻璃層；以及形成從所述磷硅玻璃層的表面到所述多個源極區和多個漏極區的多個 接觸。
12、 如權利要求ll所述的方法，其中所述快速退火工藝是在Ar氣氛中 在800至1000°C溫度下執行20秒。
13、 如權利要求ll所述的方法，其中所述高熔點金屬包括Co或Ti。
14、 如權利要求11所述的方法，其中形成自對準硅化物阻擋層包括在 所述像素區中的所述絕緣層和所述柵極圖案上依次沉積氧化物層和氮化物 層。
15、 如權利要求14所述的方法，其中所述氧化物層具有100至200A 的厚度，并且其中形成在所述氧化物層上的所述氮化物層具有100至200A 的厚度。
全文摘要
一種CMOS圖像傳感器的制造方法包括，在半導體襯底上形成外延層，該外延層包括像素區和邏輯區，在該外延層上的絕緣層中形成STI層，在該絕緣層上形成多個阱和具有間隔件的柵極圖案，采用離子注入方法在該絕緣層中形成多個源極區和多個漏極區，在該像素區中的該絕緣層和柵極圖案上形成自對準硅化物阻擋層，通過執行硅化工藝在邏輯區中形成多個硅化物層，在像素區中的該自對準硅化物阻擋層上以及該邏輯區中的柵極圖案和絕緣層上依次形成PMD襯墊氮化物層和PSG(磷硅玻璃)層，以及形成將該PSG層連接到該源極區和漏極區的多個接觸。
文檔編號H01L21/822GK101211835SQ20071016113
公開日2008年7月2日 申請日期2007年12月18日 優先權日2006年12月29日
發明者李相起 申請人:東部高科股份有限公司