CIS的刻蚀方法与流程

专利2022-05-09  74


本申请涉及半导体制造技术领域,具体涉及一种互补金属氧化物半导体图像传感器(complementarymetaloxidesemiconductorcontactimagesensor,cis)的刻蚀方法。



背景技术:

cis是采用互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor,cmos)制作的图像传感器,由于其具有集成度高、供电电压低和技术门槛低等优势,广泛应用于摄影摄像、安防系统、智能便携电话以及医疗电子等领域。

在制作cis的刻蚀工序中,由于新的刻蚀设备腔室内壁的金属离子含量较高,在刻蚀过程中,金属离子被反应气体带到cis晶圆上,从而导致cis的金属离子含量较高。相关技术中,针对上述问题,通常采用定期或不定期的设备维护(preventivemaintenance,pm)以消除金属离子对晶圆的污染。

然而,通过pm降低金属离子对晶圆的污染耗时较长,降低了制造效率。



技术实现要素:

本申请提供了一种cis的刻蚀方法,可以解决相关技术中通过pm降低金属离子对晶圆的污染耗时较长、制造效率较低的问题。

一方面,本申请实施例提供了一种cis的刻蚀方法,包括:

采用光刻工艺在晶圆上除目标区域以外的其它区域覆盖光阻,所述目标区域是需要进行刻蚀的区域,所述晶圆是用于制作所述cis的晶圆;

进行刻蚀,刻蚀至目标深度;

通入氧气进行清洗以降低所述晶圆中的金属杂质含量;

去除所述光阻。

可选的,所述通入氧气进行清洗的过程中,通过控制氧气的流量和/或压力以降低所述金属杂质在所述晶圆表面的停留时间。

可选的,所述清洗过程中氧气的流量为刻蚀设备流量最大量程的2%至10%。

可选的,所述清洗过程中氧气的压力为刻蚀设备压力最大量程的75%至95%。

可选的,所述刻蚀方法应用于所述cis的浅槽隔离(shallowtrenchisolation,sti)结构的刻蚀工艺中。

可选的,所述刻蚀方法应用于所述cis的栅极的刻蚀工艺中。

可选的,所述刻蚀方法应用于所述cis的隔离层(space)的刻蚀工艺中。

本申请技术方案,至少包括如下优点:

在cis的刻蚀工艺中,进行刻蚀后通过通入氧气进行清洗以降低晶圆中的金属杂质含量,解决了相关技术中通过pm降低金属离子对晶圆的污染耗时较长的问题,在提高了制造效率的同时降低了制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个示例性实施例提供的cis的刻蚀方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电气连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外,下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

金属杂质含量是影响cis芯片良率的一个重要参数,金属杂质含量过高,会导致芯片在不通电的情况下产生“暗电流(darkcurrent)”,在进行像素单元(pixel)的测试(currentprobe,cp)时,暗电流会导致“白色像素(whitepixel,又称为“粘滞像素”)”的形成,从而使得测试失效,降低了产品的良率。

在cis的制作过程中,新装的刻蚀设备内部管壁的金属离子含量高,在刻蚀过程中,金属离子被反应气体带入晶圆,从而导致cis芯片的金属杂质含量过高。例如,在cis的sti结构的刻蚀工艺中,测试时通常会有铬(cr)、锰(mn)元素含量较高的现象;在cis的栅极的刻蚀工艺中,测试时通常会有铬、锰、镍(ni)元素含量较高的现象;在cis的隔离层中,测试时通常会有锰、钼(mo)元素含量较高的现象。

鉴于此,相关技术中,通常采用定期或不定期的pm以消除金属离子对晶圆的污染,然而通过pm降低金属离子对晶圆的污染耗时较长,降低了制造效率。

参考图1,其示出了本申请一个示例性实施例提供的cis的刻蚀方法的流程图,该方法可应用于cis的sti结构的刻蚀工艺中,cis的栅极的刻蚀工艺中或cis的隔离层的刻蚀工艺中,该方法包括:

步骤101,采用光刻工艺在晶圆上除目标区域以外的其它覆盖光阻,该目标区域是需要进行刻蚀的区域,该晶圆是用于制作cis的晶圆。

示例性的,可在晶圆上旋涂光阻,通过掩模板对光阻中除目标区域以外的其它光阻进行曝光,进行显影,去除曝光后的光阻,保留目标区域的光阻。

步骤102,进行刻蚀,刻蚀至目标深度。

示例性的,可采用离子刻蚀工艺进行刻蚀直至达到目标深度,停止。

步骤103,通入氧气进行清洗以降低晶圆中的金属杂质含量。

申请人发现,在通入氧气进行清洗的过程中,可通过控制氧气的流量和/或压力可以降低金属杂质在所述晶圆表面的停留时间,从而能够降低晶圆中的金属杂质含量。由于本申请实施例只需要在刻蚀工艺中增加氧气清洗步骤,因此不需要进行高频率的pm,在一定程度上提高了制造效率,降低了维护成本。

在通入氧气进行清洗的过程中,采取较小的压力和较大的流量能够提升气体带走金属杂质的能力。示例性的,清洗过程中氧气的流量为刻蚀设备流量最大量程的2%至10%,清洗过程中氧气的压力为刻蚀设备压力最大量程的75%至95%。

步骤104,去除光阻。

示例性的,可通过灰化(ashing)工艺去除光阻。

综上所述,本申请实施例中,在cis的刻蚀工艺中,进行刻蚀后通过通入氧气进行清洗以降低晶圆中的金属杂质含量,解决了相关技术中通过pm降低金属离子对晶圆的污染耗时较长的问题,在提高了制造效率的同时降低了制造成本。

显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。


技术特征:

1.一种cis的刻蚀方法,其特征在于,包括:

采用光刻工艺在晶圆上除目标区域以外的其它区域覆盖光阻,所述目标区域是需要进行刻蚀的区域,所述晶圆是用于制作所述cis的晶圆;

进行刻蚀,刻蚀至目标深度;

通入氧气进行清洗以降低所述晶圆中的金属杂质含量;

去除所述光阻。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通入氧气进行清洗的过程中,通过控制氧气的流量和/或压力以降低所述金属杂质在所述晶圆表面的停留时间。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述清洗过程中氧气的流量为刻蚀设备流量最大量程的2%至10%。

4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述清洗过程中氧气的压力为刻蚀设备压力最大量程的75%至95%。

5.根据权利要求1至4任一所述的方法,其特征在于,所述刻蚀方法应用于所述cis的sti结构的刻蚀工艺中。

6.根据权利要求1至4任一所述的方法,其特征在于,所述刻蚀方法应用于所述cis的栅极的刻蚀工艺中。

7.根据权利要求1至4任一所述的方法,其特征在于,所述刻蚀方法应用于所述cis的隔离层的刻蚀工艺中。

技术总结
本申请公开了一种CIS的刻蚀方法,包括:采用光刻工艺在晶圆上除目标区域以外的其它区域覆盖光阻,该目标区域是需要进行刻蚀的区域,该晶圆是用于制作CIS的晶圆;进行刻蚀,刻蚀至目标深度;通入氧气进行清洗以降低晶圆中的金属杂质含量;去除光阻。本申请在CIS的刻蚀工艺中,进行刻蚀后通过通入氧气进行清洗以降低晶圆中的金属杂质含量,解决了相关技术中通过PM降低金属离子对晶圆的污染耗时较长的问题,在提高了制造效率的同时降低了制造成本。

技术研发人员:贺学兵;吴长明;冯大贵;王玉新;余鹏;沈宇栎
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:2021.04.14
技术公布日:2021.08.03

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