用於製造圖像傳感器的方法

2023-05-29 04:44:31 2

專利名稱：：用於製造圖像傳感器的方法
技術領域：
：本發明涉及一種半導體器件，並且更具體地，涉及一種用於製造圖像傳感器的方法。
背景技術：
：互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器(其是圖像傳感器實施方式的一個實例)使用包括作為外圍電路的控制電路和信號處理電-各兩者的CMOS衝支術。在典型的實施方式中，根據所期望的像素的數目，CMOS圖像傳感器包括多個光電二極體和MOS電晶體。在操作中，傳感器通過轉換順序檢測由每一個單元像素(單位^f象素，unitpixel)輸出的電信號，乂人而生成圖^f象。在這樣的CMOS圖像傳感器中，光敏性(其是決定CMOS圖像傳感器性能的重要因素)受到稱為"暗電流"的現象的影響。暗電流通常是由半導體器件中的各種缺陷產生的，如線缺陷和點缺陷，其可以散布在半導體襯底表面與氧化物層之間或通過懸空鍵(懸掛鍵，danglingbond)分散。這樣的缺陷導致暗電流，因此劣化了圖像傳感器的性能。
發明內容通常，本發明的示例性具體實施方式涉及一種用於製造圖Y象傳感器的方法。特別地，提出的具體實施方式試圖提供一種具有改善的光敏性的圖像傳感器。另外，披露的具體實施方式提供了一種能夠在光刻工藝中才是高對準識另'J(alignmentrecognition)的圖^象傳感器。在一個示例性的具體實施方式中，用於製造圖像傳感器的方法包括在半導體襯底上形成包括光電二極體和柵極的單元像素。在包括單元〗象素的半導體襯底上形成層間絕》彖層。平坦化該層間絕緣層以《更在該層間絕糹彖層上^f吏用例如SiH4形成^f呆護層。可以平坦化該j呆護層。在另一個示例性的具體實施方式中，用於製造圖像傳感器的方法包括在半導體襯底上形成像素區域和劃線(劃痕線，位置線，scribeline)的步驟。在像素區域上形成包括光電二極體和柵極的單元像素。在像素區域和劃線上形成層間絕緣層，並且在層間絕緣層上使用例如SiH4形成保護層。在像素區域上通過蝕刻保護層和層間絕緣層來形成4妾觸塞(contactplug),並且在劃線上形成乂十準標記(對準點，alignmentkey)。通常，所披露的具體實施方式通過在層間絕緣層上設置保護層來降低暗電流的發生。這產生了具有改善的光敏性的圖像傳感器。另外，層間絕^彖層和^f呆護層的均勾厚度有助於4妻觸塞和對準標記具有均勻的剖面(均勻的分布，uniformprofile),從而提高了在光刻工藝過#呈中的X十準識別。提供本內容以便以簡化的形式引入下面在詳細描述中進一步描述的概念的選擇。本內容並不用於確定所要求保護的主題的主要特徵或必要特性，也不旨在用作幫助確定所要求保護的主題範圍。此外，應當理解，本發明的上述總體描述和以下詳細描述都是示例性和說明性的，並且用於提供對所要求保護的本發明的進一步解釋。包括的用於提供對本發明的進一步理解以及結合到本申請中並構成本申"i青的一部分的附圖描述了本發明的示例性具體實施方式並連同描述用來解釋本發明的原理。在附圖中圖l至圖5是示出了#4居一個示例性具體實施方式的圖像傳感器的製造過程的剖視圖；圖6是示出了與圖4的接觸孔的結構一致形成的接觸塞的電阻特性的曲線圖；厚度一致的暗信號特性的曲線圖；以及圖8是示出了根據所披露！厚度一致的白線特性的曲線圖。具體實施方式在以下具體實施方式的詳細描述中，現在將詳細提到本發明的特定具體實施方式，其實施例示出在附圖中。無i侖在什麼可能的情況下，在附圖中，將^f吏用相同的參考標號以表示相同或相似的部件。對這些具體實施方式進4亍足夠詳細地描述，以使本領域^支術人員能夠實踐本發明。在不背離本發明的範圍的情況下，可以採用其他具體實施方式，並且可以進4於結構上、邏輯上和電學上的改變。此外，應該理解，本發明的各種具體實施方式儘管是不同的，但未必是相互排斥的。例如，在一個具體實施方式中描述的特定特徵、結構、或特性可以-故包含在其他具體實施方式內。因此，以下的詳細描述並不應被理解成限制的意義，並且本發明的範圍僅由所附的權利要求連同這些4又利要求所4受一又的等同物的全部範圍一起來限定。通常，本發明的具體實施方式涉及用於製造圖像傳感器的方法，其產生了具有改善的性能特性的圖像傳感器。在以下的描述中，應當理解，當一個元^H皮描述為在另一個元件的"上面，，或"之上"時，該元件可以是指直接形成在另一個元件上或通過另一個層的々某介，即間*接地形成在另一個元件上。另夕卜，在附圖中，為了方使_說明，每一個層在厚度和尺寸上可以被增大，或者某些元件被簡要地描述，或者甚至被省略。因此，附圖並不反映元件的實際尺寸。參照圖1至圖5，示出了用於製造圖像傳感器的方法的一個實例。首先，如圖l所示，半導體襯底IO包括]象素區域A和劃線B。4象素區域A是指其上形成有元件的半導體襯底10的一部分。劃線B是指其上形成有光刻所需要的對準標記的一部分。像素區域A分為有源區和場區，並且形成元件隔離層20以在<象素區域A上限定單元^f象素。此外，在像素區域A上形成單元像素，包括用於檢測光的光電二極體30和電晶體電路的柵極40。儘管沒有示出，電晶體電路可以包括，例如傳輸電晶體(轉移曰^1體管，transfertransistor)、復4立曰^i體管(重置曰、體管，resettransistor)、驅動電晶體以及選4奪電晶體。在所示出的具體實施方式中，柵極40包括柵極介電層和柵電才及。例如，棚-才及40可以通過在^象素區域A上形成氧化物層和多晶矽層，然後通過蝕刻形成柵極氧化物層和柵電極來製造。這裡，柵極40可以是與光電二極體30鄰接的傳輸電晶體的柵極。在所示出的具體實施方式中，光電二4及管30緊鄰(nextto)4冊才及40的一側形成，而浮動擴散區(floatingdiffusionregion)50緊鄰棚-4及40的另一側形成。柵極40和浮動擴散區50在其上可以分別包括矽化物層60和61。提供矽化物層60和61以減輕施加於柵極40和浮動擴散區50的接觸電阻。在所示出的實例中，矽化物層60和61可以通過在柵極40和浮動擴散區50上沉積如鈷、鎳和鈦的導電金屬並進行熱處理來形成。如圖2中所示的，然後，在l象素區i或A和劃線B上形成層間絕糹彖層70。層間絕緣層70在電晶體與電線之間提供絕緣，並且可以例如通過前金屬電介質(子貞金屬電介質，PreMetalDielectric,PMD)層或層間電介質(ILD)層來實施。例如，層間絕^彖層70可以包括以單層或多層構造的石岸石圭酸鹽玻璃(PSG)，硼-石粦^圭酸鹽玻璃(BPSG)以及PE-TEOS。在一個實例中，層間絕糹彖層70可以通過經由化學氣相沉積(CVD)工藝沉積BPSG層以及隨後通過化學機械拋光(CMP)工藝平坦化所沉積的層來形成。層間絕糹彖層70的厚度可以在約2000-5000A的範圍內。如圖3中所示的，保護層80形成在層間絕^彖層70上以保護層間絕緣層70的表面。在一個實例中，保護層80可以包括SiH4。例如，保護層80可以通過在約200~500°C的溫度下通過CVD工藝沉積SiH4來製造。此外，-f呆護層80可以具有約1000-5000A的厚度。在所披露的具體實施方式中，在保護層80的製造過程中產生H2。通過、滲透到半導體襯底10中，H2將形成在半導體襯底10上的懸空鍵的結構轉化為Si-H結構。由於通過在半導體襯底上反覆進行蝕刻以形成元件(element)^t壞了襯底表面的結合，所以獲得懸空鍵。另外，由於懸空鍵易於熱產生電荷甚至無需光學輸入，因此特別是在許多懸空4建存在的情況下，可以產生暗電流。因此，圖像傳感器可以異常地才喿作，即，甚至當沒有光存在時，也可以如4^收光一樣起作用。因此，通過在半導體—十底10中注入H2，可以減少懸空4建並因此可以防止暗電流的產生。在所糹皮露的具體實施方式中，實施CMP工藝以平坦化保護層80。例如，在CMP工藝之後，可以將保護層80減少到約1500-2500A的厚度。如果保護層80的厚度小於約1500A，則設置在保護層80之下的層間絕緣層70也可以在CMP工藝過程中被拋光，從而露出層間絕緣層70的BPSG層。由於保護層80和層間絕緣層70由不同的材料形成，因此具有不同的磨損性，設置在保護層80之下的層間絕緣層70可以在保護層80的拋光過程中被露出。在這種情況下，腐蝕或凹陷(dishing)現象可以在後處理過程中，即，在接觸塞或對準標記的形成過程中發生，/人而引起光刻工藝過程中的未對準。在該具體實施方式中，由於保護層80具有1500-2500A的厚度，因此可以防止層間絕緣層70的不期望的拋光或暴露。因此，可以正常i也形成4妻觸塞和乂於準標i己。如圖4中所示的，光刻月交圖案(光致抗蝕劑圖案)200形成在包括4呆護層80的半導體村底10上。在所示出的具體實施方式中，提供光刻膠圖案200以通過在對應於柵極40和浮動擴散區50的位置選4奪性i也除去4呆護層80而暴露在^象素區i或A上形成的4冊才及40和浮動擴散區50。此外，光刻月交圖案200可以用來選衝奪性地除去^f呆護層80以i"更在劃線B上形成對準標記。利用起掩才莫作用的光刻膠圖案200，蝕刻保護層80和層間絕緣層70，從而在〗象素區域A上形成接觸孔91和93並且在劃線B上開^成才示i己孑L95。標"i己孑L95可以形成為大於孑妄觸孔91和93。可^^4灸i也，標i己孑L95以及4妄觸孔91和93可以形成為近似相同的尺寸。這裡，由於保護層80的1500-2500A的厚度，因此可以防止^妄觸孑L91禾口93以及才示i己孑L95的彎曲(bowing)。彎曲表示4妄觸3L的不均勻的蝕刻剖面(蝕刻分布，etchingprofile),其是當不完全實施蝕刻直到4妄觸孔的下部時由於層間絕續^層和保護層的過大厚度而引起的。如所論述的，披露的示例性具體實施方式的保護層80具有適當的厚度，因此，接觸孔91和93以及標i己孑L95可以具有均勻的蝕刻剖面。如圖5中所示出的，去除光刻月交圖案200。然後分別在4妻觸孔91和93以及標i己孔95中形成才妄觸塞100和110以及對準標i己120。在一個具體實施方式中，*接觸塞100和110以及對準標記120可以通過用金屬填充包括接觸孔91和93以及標記孔95的半導體襯底10來形成。關於金屬層的CMP,實施蝕刻一直到〗呆護層80。因為用於形成4妻觸塞和對準標記的CMP是在具有均勻厚度的保護層80處完成的，因此也可以將接觸塞和對準標記的腐蝕和凹陷減到最低。由於對準標i己120可以因此形成為具有均勻的剖面，因此可以改善在以下的光刻中的對準識別。如在表l中所示出的，根據保護層的厚度、電阻特性、暗電流特性、以及白線特性比較了接觸孔的蝕刻剖面。[表l]tableseeoriginaldocumentpage12表1表示根據一個示例性具體實施方式的形成在層間絕緣層上的保護層的厚度。保護層的參考組的厚度是1000A,組1是1500A，組2是2000A，而組3是2500A。圖6是示出了根據表1中的分類的接觸塞的電阻特性的曲線圖。曲線圖的X軸表示分類的組，而Y軸表示以歐姆(Ohms)為單^f立的電阻^直。如圖6所示，參考組的襯底#02和#03的電阻值為約12歐姆，糹且1的衝於底#07、#08和#09為約12.5g欠姆，糹且2的^3"底#12、#13和#14為約13歐姆，而組3的襯底#17、#18和#19為約13.5歐姆。因此，根據由彎曲的臨界尺寸，接觸塞的電阻隨保護層厚度的i曾力口而i曾力口。圖7是示出了根據表1中的分類的暗電流(暗信號(DRK—SIGNAL))特性的曲線圖，其中X軸表示分類的組的襯底號，而Y軸表示產生的暗電流的lt量。如圖7所示，在參考組中出玉見最大值為50的暗電流，在組1中出it見最大l直為30的暗電流，而在組2和《且3中兩者都出J見小於10的暗電流。因此，根據保護層厚度的增加來降低暗電流的產生。這是因為當沉積用於保護層的SiH4時，H2滲入半導體襯底，乂人而改變了懸空4建的結構。因此，可以防止由懸空4定引起的暗電流。圖8是示出了白線特性(白行線(WHT—ROWLINE))的曲線圖，其中X軸表示襯底號，而Y軸表示產生的白線的^t量。如圖8所示，在參考組和組1中的白線的比率^[氐於-5。在組2中，白線^又在^)"底#14中產生。在《且3中，白線的比率急劇增加。才艮據上述，可以理解，乂人當保護層的厚度高於約2000A時產生白線。這是因為如前所述僅當保護層的厚度為高於約2000A時發生彎曲。如可以/人上述理解的，為了改善對準標記的識別並降<氐暗電流和白線(其是用於改善產率的必要因素)，保護層優選具有在約1500~2000A範圍內的厚度。如將從上述描述所理解的，本發明的具體實施方式通過在層間絕緣層上提供保護層來降低暗電流的發生。這產生了具有改善的光敏性的圖像傳感器。此外，層間絕緣層和保護層的均勻厚度有助於接觸塞和對準標記具有均勻的剖面，從而4是高了光刻工藝過程中的對準識別。雖然已經示出和描述了本發明的示例性具體實施方式，但可以對這些示例性具體實施方式進4亍改變。因此，本發明的範圍在所附的權利要求書及其等同物中被限定。權利要求1.一種用於製造圖像傳感器的方法，包括以下步驟在半導體襯底上形成包括光電二極體和柵極的單元像素；在包括所述單元像素的所述半導體襯底上形成層間絕緣層；平坦化所述層間絕緣層；在所述層間絕緣層上使用SiH4形成保護層；以及平坦化所述保護層。2.根據權利要求1所述的製造方法，其中，在約200~500°C下通過4b學氣相;兄積(CVD)來沉積所述^f呆護層。3.根據權利要求1所述的製造方法，其中，所述保護層具有約1500~2500人的厚度。4.根據權利要求1所述的製造方法，其中，所述層間絕緣層包括硼-石粦石圭酸鹽3皮璃(BPSG)。5.根據權利要求1所述的製造方法，進一步包括以下步驟層上形成4妾觸^L;以及通過用金屬填充所述4妾觸孔來形成接觸塞。6.根據權利要求1所述的製造方法，其中，所述光電二極體形成在緊鄰所述4冊才及的一側的所述半導體^]"底的表面上，而浮動擴散區緊鄰所述棚-極的另一側形成。7.根據權利要求6所述的製造方法，其中，所述柵極和所述浮動擴散區各自包括矽化物層。8.根據權利要求7所述的製造方法，其中，所述矽化物層通過熱處理由金屬而形成。9.一種用於製造圖^象傳感器的方法，包《^舌以下步-驟在半導體襯底上形成<象素區域和劃線；在所述像素區域上形成包括光電二極體和柵極的單元像素；在所述^象素區域和所述劃線上形成層間絕血彖層；在所述層間絕》彖層上4吏用SiH4形成保護層；以及在所述<象素區域上通過蝕刻所述保護層和所述層間絕縛_層來形成4妄觸塞，並在所述劃線上形成對準標記。10.才艮據片又利要求9所述的製造方法，其中，所述層間絕緣層包括硼-磷矽酸鹽玻璃(BPSG)。11.根據權利要求9所述的製造方法，其中，在約200500。C下通過化學氣相沉積(CVD)來沉積所述保護層。12.根據權利要求9所述的製造方法，其中，所述保護層具有約1500~2500A的厚度。13.才艮據片又利要求9所述的製造方法，其中，所述接觸塞和所述對準標記具有近似相同的尺寸。14.根據權利要求9所述的製造方法，其中，所述光電二極體形成在緊鄰所述柵極的一側的所述半導體襯底的表面上，而浮動擴散區緊鄰所述4冊4及的另一側形成。15.根據權利要求14所述的製造方法，其中，所述柵極和所述浮動擴散區各自包括矽化物層。16.根據權利要求15所述的製造方法，其中，所述矽化物層通過熱處理由金屬而形成。全文摘要本發明披露了一種用於製造圖像傳感器的方法。該製造方法包括在半導體襯底上形成包括光電二極體和柵極的單元像素，在包括單元像素的半導體襯底上形成層間絕緣層，平坦化層間絕緣層，在層間絕緣層上使用SiH4形成保護層，以及平坦化保護層。文檔編號H01L21/822GK101335238SQ20081012781公開日2008年12月31日申請日期2008年6月25日優先權日2007年6月25日發明者李漢春,鄭暎錫申請人:東部高科股份有限公司