半導體裝置、制造半導體裝置的方法及固態成像設備的制造方法
【專利說明】半導體裝置、制造半導體裝置的方法及固態成像設備
[0001]本申請是申請日為2011年I月21日且發明名稱為“半導體裝置、制造半導體裝置的方法及固態成像設備”的中國專利申請201110023602.5的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及半導體裝置、制造半導體裝置的方法以及固態成像設備。更具體地，本發明涉及包括形成有硅化物層的晶體管的半導體裝置、制造該半導體裝置的方法以及固態成像設備。
【背景技術】
[0003]將作為圖像信號的圖像光轉換成電信號的典型固態成像裝置包括CCD圖像傳感器和MOS圖像傳感器。
[0004]在MOS圖像傳感器中，在公用基板上提供成像區域和周邊電路區域，成像區域包括光接收單元(光敏二極管)，其通過光輻射而產生電荷，周邊電路區域讀取成像區域中產生的電荷作為電信號(在大多數情況下為電壓信號)。這里，像素晶體管(M0S晶體管)形成在成像區域中，并且周邊晶體管(M0S晶體管)形成在周邊電路區域中。
[0005]近年來隨著固態成像裝置驅動速度的進一步提高，希望周邊晶體管也以高速度驅動。為了改善周邊晶體管的操作速度以滿足這樣的要求，諸如國際公開N0.03/096421的專利文件公開了在周邊晶體管的柵極電極、源極區域和漏極區域的每個表面上形成硅化物層的技術，該硅化物層為諸如Ti或Co和Si的難熔金屬的化合物。
[0006]硅化物層通過在源極區域或漏極區域的表面上形成難熔金屬層且使硅與難熔金屬反應而形成。然而，硅與難熔金屬的不完全反應以及以一定概率發生的未反應難熔金屬的擴散可能導致諸如白斑的金屬污染。
[0007]因此，優選硅化物層不形成在成像區域中的構造。就是說，優選這樣的構造，其中硅化物層形成在周邊電路區域中提供的晶體管中，而硅化物層不形成在成像區域中提供的晶體管中。
[0008]作為僅在周邊電路區域中的晶體管中形成硅化物層方法的一個示例，可能想到除了側壁外僅在成像區域中形成阻擋層以防止難熔金屬接觸硅基板。
[0009]具體地講，如圖17A所示，柵極電極101形成在硅基板100上，其間具有柵極絕緣層(未示出)，氧化物層102形成在柵極電極101之上，并且氮化物層103進一步形成在氧化物層102之上。應當注意的是，通過對氧化物層102和氮化物層103進行回蝕刻工藝形成側壁。通過為以這樣的方式構造的晶體管僅在成像區域104中形成用作阻擋層的氮化物層105，硅化物層可以僅形成在周邊電路區域106中的晶體管中。
[0010]作為僅在周邊電路區域中的晶體管中形成硅化物層方法的另一個示例，可想到在成像區域中形成防止難熔金屬接觸硅基板的阻擋層作為形成側壁層的一部分。
[0011]具體地講，如圖17B所示，柵極電極101形成在硅基板100上，其間具有柵極絕緣層(未示出)，并且用作阻擋層的氮化物層105形成在柵極電極101之上。此外，氮化物層103形成在氮化物層105之上。應當注意的是，通過對氮化物層105和氮化物層103進行回蝕刻工藝形成側壁，并且氮化物層105和氮化物層103從周邊電路區域106中的晶體管的源極區域和漏極區域去除。
[0012]因為僅暴露硅基板100的周邊電路區域106中晶體管的源極區域和漏極區域的表面，所以硅化物層可以僅形成在周邊電路區域106中的晶體管中。
【發明內容】
[0013]然而，上述除了側壁外僅在成像區域中形成阻擋層的方法導致步驟數的增加。再者，形成阻擋層的布局受到限制。
[0014]另一方面，在成像區域中形成阻擋層作為形成側壁的層的一部分的上述方法中，通過阻擋層執行離子注入，以便在成像區域中形成晶體管的源極區域或漏極區域。通過阻擋層執行離子注入極難控制，并且可能導致特性劣化。
[0015]再者，當氮化物層用作阻擋層時，發生碰撞效應(knock-on effect)，其中氮化物層中的氮原子在通過阻擋層的離子注入時通過離子轟擊射入硅基板，造成諸如白斑的缺陷，從而特性劣化。
[0016]所希望的是，提供能夠提供具有穩定質量的產品而不增加步驟數的半導體裝置、制造半導體裝置的方法以及固態成像設備。
[0017]根據本發明實施例的半導體裝置包括:柵極電極，形成在基板上，該柵極電極和該基板之間具有柵極絕緣層；絕緣層，具有能夠進行硅化物阻擋的特性和厚度，形成在基板的第一區域中以覆蓋柵極電極；側壁，在柵極電極的側面形成為至少部分地包括該絕緣層；第一雜質區域，在形成絕緣層前，在基板的第一區域中形成的柵極電極的周邊區域中通過注入第一雜質而形成；第二雜質區域，在形成側壁后，在基板的第二區域中形成的柵極電極的側壁的周邊區域中通過注入第二雜質而形成；以及硅化物層，形成在基板的第二雜質區域的表面上。
[0018]因為第一雜質區域在用作阻擋層的絕緣層形成前通過在基板的第一區域中形成的柵極電極的周邊區域中注入第一雜質而形成，并且不通過阻擋層執行離子注入，所以可以防止半導體裝置的特性劣化。
[0019]再者，由于側壁形成為至少部分地包括用作阻擋層的諸如氮化物層的絕緣層，可以減少制造步驟的數量。就是說，因為在制造半導體裝置時，阻擋層可以形成為側壁的一部分，而不是除側壁外還形成阻擋層，所以，可以減少制造步驟的數量。
[0020]應當注意的是，還在第二區域中提供的柵極電極的表面上形成硅化物層，可以進一步改善晶體管的運行速度。
[0021]根據本發明另一個實施例的制造半導體裝置的方法包括如下步驟:在基板上形成柵極電極，該基板包括不形成硅化物層的第一區域和形成硅化物層的第二區域，在該基板和該柵極電極之間具有柵極絕緣層；在第一區域中形成的柵極電極的周邊區域中通過注入第一雜質形成第一雜質區域；在形成有第一雜質區域的基板中，形成具有能夠進行硅化物阻擋的特性和厚度的絕緣層以覆蓋柵極電極；在柵極電極的側面形成至少部分地包括該絕緣層的側壁；在絕緣層對應于該第二區域中形成的柵極電極的側壁的周邊區域的區域中形成開口部分，以暴露基板的表面；在包括形成有開口部分的絕緣層的基板的第二區域中通過注入第二雜質形成第二雜質區域；以及在形成有開口部分的絕緣層之上形成能夠硅化反應的金屬層并進行硅化反應而形成硅化物層。
[0022]通過在用作阻擋層的諸如氮化物層的絕緣層形成在基板中前注入第一雜質形成第一雜質區域，可以不通過阻擋層執行離子注入，從而防止半導體裝置的特性劣化。
[0023]再者，由于側壁在柵極電極的側面形成為至少部分地包括用作阻擋層的諸如氮化物層的絕緣層，可以減少制造步驟的數量。就是說，通過形成阻擋層作為側壁的一部分而不是除側壁之外另外形成阻擋層，可以減少制造步驟的數量。
[0024]應當注意的是，通過在第一區域中形成的柵極電極的周邊區域中注入第一雜質形成第一雜質區域，晶體管的源極區域和漏極區域可以形成在基板的第一區域中。同樣，通過在包括形成有開口部分的絕緣層的基板的第二區域中注入第二雜質形成第二雜質區域，晶體管的源極區域和漏極區域可以形成在基板的第二區域中。
[0025]再者，在形成絕緣層的開口部分時，通過對絕緣層對應于第二區域中形成的柵極電極的區域進行開口以暴露柵極電極的表面，硅化物層還可以形成在柵極電極的表面上，以進一步改善晶體管的運行速度。
[0026]根據本發明再一實施例的固態成像設備包括:柵極電極，形成在基板上，該柵極電極和該基板之間具有柵極絕緣層；絕緣層，具有能夠進行硅化物阻擋的特性和厚度，形成在基板的成像區域中以覆蓋柵極電極；側壁，在柵極電極的側面形成為至少部分地包括該絕緣層；第一雜質區域，在形成絕緣層前，在基板的成像區域中形成的柵極電極的周邊區域中通過注入第一雜質而形成；第二雜質區域，在形成側壁后，在基板的周邊電路區域中形成的柵極電極的側壁的周邊區域中通過注入第二雜質而形成；硅化物層，形成在基板的第二雜質區域的表面上；以及光學系統，將入射光引導到成像區域。
[0027]因為第一雜質區域在形成用作阻擋層的絕緣層前通過在基板的成像區域中形成的柵極電極的周邊區域中注入第一雜質而形成，而不是通過阻擋層執行離子注入，所以可以防止固態成像設備的特性劣化。
[0028]再者，由于側壁形成為至少部分地包括用作阻擋層的諸如氮化物層的絕緣層，可以減少制造步驟的數量。就是說，因為在制造固態成像設備時，阻擋層可以形成為側壁的一部分，而不是除了側壁外另外形成阻擋層，所以可以減少制造步驟的數量。
[0029]應當注意的是，還在周邊電路區域中提供的柵極電極的表面上形成硅化物層，可以進一步改善晶體管的運行速度。
[0030]對于根據本發明實施例的半導體裝置、制造半導體裝置的方法和固態成像設備，可以提供高質量的產品而不增加步驟數量，同時進一步防止特性劣化。
【附圖說明】
[0031]圖1是圖解作為根據本發明實施例的半導體裝置示例的MOS圖像傳感器的示意圖。
[0032]圖2A是圖解像素的電路構造的示意圖。
[0033]圖2B是圖解像素的另一個電路構造的示意圖。
[0034]圖3是圖解沿著圖1中的A-A線剖取的CMOS邏輯電路單元的示意性截面圖。