CIS器件的制作方法与流程

专利2025-11-06  1


本申请涉及半导体集成电路制造,具体涉及一种cis器件的制作方法。


背景技术:

1、对于图像传感器(cmos image sensor,简称cis)器件而言,白像素(white pixel,简称wp)是评估cis器件性能的一个重要指标,直接反应器件成像质量。其中,白像素是指在暗场条件下cis器件输出的数位值超过一定规格的像素数量。

2、侧墙(offset spacer)工艺是定义轻掺杂漏(lightly doped drain,ldd)和源漏离子注入的主要工艺;对于传统cis器件,第一侧墙工艺是通过多晶硅再氧化形成;第二侧墙工艺为氧化硅和氮化硅的复合结构,该复合结构中的氧化硅是通过硅源和氧源在化学气相沉积工艺中生长形成的,该工艺中的氧化硅膜质较疏松、阻挡等离子体能力较差,从而在后续干法刻蚀工艺中cis器件损伤较多,白像素性能较差。


技术实现思路

1、本申请提供了一种cis器件的制作方法,可以解决相关技术的cis器件的制作方法在后续干法刻蚀工艺中cis器件损伤较多,白像素性能较差的问题。

2、为了解决背景技术中所述的技术问题,本申请提供一种cis器件的制作方法,所述cis器件的制作方法包括以下步骤:

3、提供硅衬底,所述硅衬底包括通过离子注入形成的形成有感光区和像素传输区,所述硅衬底上形成栅极结构;

4、通过快速热退火工艺,修复所述栅极结构的表面和所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面,并氧化所述栅极结构的表面和所述感光区和像素传输区位置处的的硅衬底表面形成第一介质层;

5、选择性刻蚀所述第一介质层,剩余的第一介质层形成覆盖在所述栅极结构两侧的第一侧墙;

6、通过hto工艺生长形成第二介质层的氧化层;所述第二介质层的氧化层覆盖在所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面和所述栅极结构的上表面,以及所述第一侧墙的表面;

7、通过hcd工艺在第二介质层的氧化层上沉积形成第二介质层的氮化硅层;

8、通过等离子体干法刻蚀工艺选择性刻蚀所述第二介质层形成第二侧墙,所述第二侧墙覆盖在所述第一侧墙上。

9、可选地,所述通过快速热退火工艺,修复所述栅极结构的表面和所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面,并氧化所述栅极结构的表面和所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面形成第一介质层的步骤,包括:

10、在900℃至1000℃的温度环境中,在包括氧气的气氛环境,进行25秒至30秒快速热退火工艺,修复栅极结构的表面和外露的硅衬底表面,并氧化所述栅极结构的表面和外露的硅衬底表面形成第一介质层。

11、可选地,所述通过hto工艺生长形成第二介质层的氧化层;所述第二介质层的氧化层覆盖在所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面和所述栅极结构的上表面,以及所述第一侧墙的表面的步骤,包括:

12、在700℃至850℃的温度环境中,在包括二氯硅烷气体的气氛环境中,进行40分钟至50分钟的hto工艺生长形成第二介质层的氧化层;所述第二介质层的氧化层覆盖在外露的硅衬底表面和栅极结构表面,以及所述第一侧墙的表面。

13、可选地,所述通过快速热退火工艺,修复所述栅极结构的表面和所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面,并氧化所述栅极结构的表面和所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面形成第一介质层的步骤中,所述第一介质层的厚度为20a至40a。

14、可选地,所述通过hto工艺生长形成第二介质层的氧化层;所述第二介质层的氧化层覆盖所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面和所述栅极结构的上表面,以及所述第一侧墙的表面的步骤中,所述第二介质层的氧化层为50a至200a。

15、可选地,所述通过hcd工艺在第二介质层的氧化层上沉积形成第二介质层的氮化硅层的步骤,包括:

16、在500℃至650℃的温度环境中,在包括六氯乙硅烷气体和氨气的气氛环境中,进行65分钟至75分钟时长反应,在第二介质层的氧化层上沉积形成第二介质层的氮化硅层。

17、可选地,所述通过hcd工艺在第二介质层的氧化层上沉积形成第二介质层的氮化硅层的步骤中,所述第二介质层的氮化硅层的厚度为50a至200a。

18、本申请技术方案,至少包括如下优点:本申请通过先通过快速热退火工艺制造第一侧墙,然后通过高温热氧化工艺制造第二介质层的氧化层,再通过hcd工艺制造第二介质层的氮化硅层,能够提高膜层的质量使得膜层更为致密,且膜层生长过程中不含有等离子体,能够有效地阻挡后续干法刻蚀过程中的等离子体,避免在后续干法刻蚀工艺中cis器件损伤,白像素性能较差的问题。



技术特征:

1.一种cis器件的制作方法,其特征在于,所述cis器件的制作方法包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的cis器件的制作方法,其特征在于,所述通过快速热退火工艺,修复所述栅极结构的表面和所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面,并氧化所述栅极结构的表面和所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面形成第一介质层的步骤,包括:

3.如权利要求1所述的cis器件的制作方法,其特征在于,所述通过hto工艺生长形成第二介质层的氧化层;所述第二介质层的氧化层覆盖在所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面和所述栅极结构的上表面,以及所述第一侧墙的表面的步骤,包括:

4.如权利要求1所述的cis器件的制作方法,其特征在于,所述通过快速热退火工艺,修复所述栅极结构的表面和所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面,并氧化所述栅极结构的表面和所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面形成第一介质层的步骤中,所述第一介质层的厚度为20a至40a。

5.如权利要求1所述的cis器件的制作方法,其特征在于,所述通过hto工艺生长形成第二介质层的氧化层;所述第二介质层的氧化层覆盖所述感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面和所述栅极结构的上表面,以及所述第一侧墙的表面的步骤中,所述第二介质层的氧化层为50a至200a。

6.如权利要求1所述的cis器件的制作方法,其特征在于,所述通过hcd工艺在第二介质层的氧化层上沉积形成第二介质层的氮化硅层的步骤,包括:

7.如权利要求1所述的cis器件的制作方法,其特征在于,所述通过hcd工艺在第二介质层的氧化层上沉积形成第二介质层的氮化硅层的步骤中,所述第二介质层的氮化硅层的厚度为50a至200a。


技术总结
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域,具体涉及一种CIS器件的制作方法,包括:提供硅衬底,硅衬底上形成栅极结构;通过快速热退火工艺,修复栅极结构的表面和感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面,并氧化栅极结构的表面和感光区和像素传输区位置处的的硅衬底表面形成第一介质层;选择性刻蚀第一介质层,剩余的第一介质层形成覆盖在栅极结构两侧的第一侧墙;通过HTO工艺生长形成第二介质层的氧化层;第二介质层的氧化层覆盖在感光区和像素传输区位置处的硅衬底表面和栅极结构的上表面,以及第一侧墙的表面;通过HCD工艺在第二介质层的氧化层上沉积形成第二介质层的氮化硅层;通过等离子体干法刻蚀工艺选择性刻蚀第二介质层形成第二侧墙。

技术研发人员:于明道,王晨旭,郑晓辉,张栋,范晓,王函
受保护的技术使用者:华虹半导体(无锡)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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