CN105321970A - 制造固态图像传感器的方法和固态图像传感器 - Google Patents
制造固态图像传感器的方法和固态图像传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105321970A CN105321970A CN201510320636.9A CN201510320636A CN105321970A CN 105321970 A CN105321970 A CN 105321970A CN 201510320636 A CN201510320636 A CN 201510320636A CN 105321970 A CN105321970 A CN 105321970A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dielectric film
- mos transistor
- pixel region
- region
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 35
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 25
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 23
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 20
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 54
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 25
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 23
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 9
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 108010022579 ATP dependent 26S protease Proteins 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14689—MOS based technologies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
- H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14632—Wafer-level processed structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14636—Interconnect structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14641—Electronic components shared by two or more pixel-elements, e.g. one amplifier shared by two pixel elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
公开了一种制造固态图像传感器的方法和固态图像传感器。该方法包括准备晶片，所述晶片包括设置了光电转化元件的像素区、设置了用于构成周边电路的周边MOS晶体管的栅电极的周边电路区、和划片区。所述方法包括形成覆盖像素区、周边电路区和划片区的绝缘膜，以及通过蚀刻绝缘膜在栅电极的侧表面上形成侧壁间隔物使得部分绝缘膜保留以覆盖像素区和划片区，以及通过使用覆盖像素区和划片区的绝缘膜作为用于保护以不受硅化影响的掩模在周边电路区中形成金属硅化物层。
Description
技术领域
本发明涉及制造固态图像传感器的方法和固态图像传感器。
背景技术
传统上，CCD图像传感器、CMOS图像传感器和类似物被认为是固态图像传感器。CMOS图像传感器在功耗和多功能方面优于CCD图像传感器，并且CMOS图像传感器的应用范围最近在扩大。用于CMOS图像传感器的芯片包括像素区和周边电路区，所述像素区包括在利用光照射时产生电荷的光接收部分(光电二极管)，所述周边电路区中在像素区产生的电荷作为电信号被读出。用在图像传感器中的芯片通过按照设置在晶片上的划片区(划片线)执行切块来制作。
在像素区中，形成多个像素。在像素中，形成光接收部分，和用来将在光接收部分中产生的电荷转移到周边电路的晶体管。在周边电路区中，形成用来处理从像素读出的信号的晶体管。最近，固态图像传感器的驱动速度提升。随着固态图像传感器的驱动速度的提升，周边电路区中的晶体管的驱动速度也需要提升。为了达到这个要求，提出了在用作晶体管的栅电极以及源区和漏区的电极的各自区域的表面部分上由硅Si和高熔点金属(诸如钛Ti或钴Co)的化合物形成金属硅化物层(金属半导体化合物层)的技术。
在日本专利待审公开No.2008-98373中公开的固态图像传感器属于硅化物层形成在电极上的固态图像传感器。为了提高固态图像传感器的夹层绝缘膜的表面的平坦度，在划片区布置栅电极的仿制物和保护性绝缘膜的仿制物，因而减小了全局段差(globalstep)。
金属硅化物层通过使硅和高熔点金属在源区和漏区的表面上相互反应来形成。然而，硅和高熔点金属不完全相互反应，则未反应的高熔点金属以一定概率在半导体中扩散，造成金属污染。这可以导致图像传感器的特性退化，诸如白缺陷。在日本专利待审公开No.2008-98373中公开的技术中，硅暴露在划片区的大多数部分。考虑到一般划片区具有大概50μm到200μm的宽度，大量金属硅化物的层在形成金属硅化物层时在划片区中形成。作为结果，大量未反应的高熔点金属在划片区中产生并扩散。即使绝缘膜覆盖像素区，所述金属在绝缘膜中扩散并且到达硅晶片的表面。这导致图像传感器的特性退化，诸如白缺陷。
发明内容
本发明的第一方面，本发明提供制造固态图像传感器的方法，包括准备晶片，所述晶片包括设置了光电转化元件的像素区、设置了用于构成周边电路的周边MOS晶体管的栅电极的周边电路区和划片区。所述方法包括形成覆盖像素区、周边电路区和划片区的绝缘膜，以及通过蚀刻绝缘膜在栅电极的侧表面上形成侧壁间隔物以使得部分绝缘膜保留以覆盖像素区和划片区，以及通过使用覆盖像素区和划片区的绝缘膜以作为用于保护以不受硅化影响的掩模，在周边电路区中形成金属硅化物层，其中在金属硅化物层的形成中，覆盖划片区的绝缘膜的面积不低于划片区的面积的99％。
制造固态图像传感器的方法的第二方面包括准备晶片，所述晶片包括设置了光电转化元件的像素区、设置了用于构成周边电路的周边MOS晶体管的栅电极的周边电路区和划片区。所述方法包括形成覆盖像素区、周边电路区和划片区的绝缘膜，以及通过蚀刻绝缘膜在栅电极的侧表面上形成侧壁间隔物以使得部分绝缘膜保留以覆盖像素区和划片区)，以及通过使用覆盖像素区和划片区的绝缘膜以作为用于保护以不受硅化影响的掩模，在周边MOS晶体管中形成金属硅化物层，以及通过按照划片区将晶片切块来制作芯片，其中通过切块，金属硅化物层未暴露在芯片的端面上。
本发明的第三方面提供包括芯片的固态图像传感器，所述芯片包括像素区(所述像素区包括多个像素，每个像素包括光电转化元件)，以及布置在像素区周围并且包括MOS晶体管的周边电路区，其中MOS晶体管包括金属硅化物层，侧壁间隔物被置于MOS晶体管的栅电极的侧表面上，光电转化元件被由与侧壁间隔物的材料相同的材料形成的第一绝缘膜覆盖，由与侧壁间隔物的材料相同的材料形成的第二绝缘膜被暴露在芯片的端面上。第二绝缘膜的厚度在第一绝缘膜的厚度的99％(包括99％)到101％(包括101％)的范围中。
参照附图，本发明的进一步特征将在下列对示例性实施例的描述中变得明显。
附图说明
图1A和1B是根据本发明的实施例，例示固态图像传感器的布置的图；
图2A到2C是根据本发明的实施例，展示固态图像传感器的布置的示意剖面图；
图3是展示晶片上的对准标记的图；和
图4A到4G是根据本发明的实施例，展示固态图像传感器的示例的制造过程流程的示意剖面图。
具体实施方式
根据本发明的实施例，构成固态图像传感器的晶片包括像素区，而所述像素区典型地包括布置成一维或二维的多个像素。每个像素可以包括光电转化元件和MOS晶体管。包括在像素中的MOS晶体管可以包括将在光电转化元件中产生的电荷转移到浮动扩散(浮动扩散层)的转移MOS晶体管。每个像素可以还包括放大MOS晶体管，所述放大MOS晶体管用于放大对应于已在光电转化元件中产生并且被转移到浮动扩散的电荷的信号。放大MOS晶体管可以在多个像素之间共享。每个像素可以还包括重置MOS晶体管，所述重置MOS晶体管将在光电转化元件中产生的电荷重置并且将浮动扩散的电势重置。每个像素可以还包括选择MOS晶体管，所述选择MOS晶体管用于选择对应于在光电转化元件中产生的电荷并且从放大MOS晶体管输出的信号的输出。包括在像素中的这些MOS晶体管将总称为像素MOS晶体管。固态图像传感器可以包括容纳芯片的封装，但是此封装可以被忽略。
像素101在光电转化设备中的布置将参照图1A被示例性地解释。像素101至少包括将接收的光转化成电荷的光电转化元件1和将电荷转移到浮动扩散3的转移MOS晶体管2。例如，光电转化元件1是光电二极管并且将入射光转化为电荷。光电转化元件中产生的电荷被转移到浮动扩散3以改变浮动扩散3的电势。在此示例中，像素101还包括将浮动扩散3或类似物的电势重置的重置MOS晶体管4以及放大MOS晶体管6。放大MOS晶体管6的栅电极被电连接到浮动扩散3。放大MOS晶体管6将对应于浮动扩散3的电势变化的信号输出到信号线7。
电源(电源线)Vdd、放大MOS晶体管6、信号线7和恒定电流源8构成源极跟随器电路。选择MOS晶体管5被布置在电源Vdd和放大MOS晶体管6之间或者在放大MOS晶体管6和信号线7之间。当选择MOS晶体管5被接通时，像素101被选择并且光电转化元件1的信号可以被输出到信号线7。选择MOS晶体管5可以被忽略，而重置MOS晶体管4可以控制浮动扩散的重置电势以选择像素。
光电转化设备的布置将参照图1B被示例性地解释。光电转化设备包括包含像素101的像素区201、位于像素区201周围的周边电路区202和位于周边电路区202周围的划片区203。在像素区201中，多个像素101被布置。周边电路区202包括驱动像素并且处理从像素读出的信号的MOS晶体管。周边电路区202可以包括产生用于选择像素区201中的像素101的控制信号的扫描电路204和处理从被选择的像素101输出的信号的处理电路(读出电路)205。而且，当A/D转化在光电转化设备中被执行时，周边电路区可以包括A/D转化电路。包括在周边电路区的用于构成这些电路(周边电路)的MOS晶体管将被总称为周边MOS晶体管。
图2A到2C是根据本实施例，展示光电转化设备的布置的剖面图。图2A是展示对应于图1B中的像素区201的像素区111中的像素的部分的剖面图。图2B是展示对应于图1B中的周边电路区202的周边电路区112中的周边电路的部分的剖面图。图2C是展示对应于图1B中的划片区203的划片区113的部分的剖面图。在晶片11a、11b和11c上形成元件。按照划片区113中，晶片被切块并且切断。在图2C中，A和B分别代表出自按照划片区中被切断的两个芯片的一个端面A和另一个端面B。在端面A和端面B之间的具有大概几十μm到几百μm的宽度的部分被切割并且被除去以暴露活性区。元件通过元件隔离部分13a、13b和13c被隔离。分离元件的方法是LOCOS、STI、mesa或类似方法，并且任何方法均可以被采用。
接下来，像素区111的布置将参照图2A被解释。构成光电转化元件1的部分的第一传导性类型的半导体区15在阱12a中形成。阱12a是与第一传导性类型相反的第二传导性类型的半导体区。第一传导性类型是当作信号处理的电荷被用作主要载流子的传导性类型。在本实施例中，当作信号处理的电荷是电子，因此第一传导性类型是n型。相反地，在当作信号处理的电荷是空穴时，第一传导性类型是p型。半导体区16是第二传导性类型的半导体区，用于在光电转化元件1中形成第一传导性类型的半导体区15以具有埋式结构。当光进入半导体区15时，电荷被产生。在本实施例中，电子在半导体区15中被产生。
转移MOS晶体管2被设置为与光电转化元件1相邻。转移MOS晶体管2具有栅电极14a而且转移MOS晶体管2的开/关状态被输入到栅电极14a的信号控制。转移MOS晶体管2控制光电转化元件1中产生的电荷到浮动扩散3的转移。如图1A所示，浮动扩散3被连接到重置MOS晶体管4。浮动扩散或类似物的电势被输入到重置MOS晶体管4的栅电极14b的信号重置。第一传导性类型的半导体区17a接收重置电势并且起到重置MOS晶体管4的漏极的功能。注意到MOS晶体管的栅绝缘层9在栅电极14a和14b的每一个的下面形成。虽然图2A将重置MOS晶体管4展示为像素MOS晶体管而不是转移MOS晶体管2，放大MOS晶体管6和选择MOS晶体管5也可以具有和重置MOS晶体管4的结构相同的结构。用作通过层压多个绝缘层获得的多层膜的绝缘膜在像素区111的表面上形成。在本实施例中，绝缘膜的下绝缘层是硅氧化物层18a，而上绝缘层是硅氮化物层19a。绝缘膜被形成以覆盖至少形成光电转化元件的区域。此多层膜起到防反射膜的作用，所述防反射膜减少在光电转化元件的表面上的入射光的反射。另外，此多层膜在形成周边电路区112的周边MOS晶体管102中的硅化物层的电极时，例如，在使用钴硅化物形成电极时，保护像素101不受金属的污染。而且，此多层膜还起到蚀刻停止物的作用，用于在通过蚀刻接触孔以用于形成接触栓时获得蚀刻选择性。
图2B是展示布置在周边电路区202或112中的多个周边MOS晶体管中的至少一个MOS晶体管的剖面图。此处，例示了第一传导性类型(n型)的周边MOS晶体管102的布置。第二传导性类型(p型)的周边MOS晶体管也被布置在周边电路区202或112中。布置在周边电路中的p型和n型MOS晶体管可以形成CMOS电路。周边MOS晶体管102包括栅电极14c和每个用作源极或漏极的第一传导性类型的高杂质浓度半导体区(扩散区)20。栅绝缘层9在栅电极14c下面形成。周边MOS晶体管102具有LDD结构，并且第一传导性类型的低杂质浓度半导体区17b被布置在栅电极14c下部的区域和半导体区20之间。半导体区17b的杂质浓度低于半导体区20的杂质浓度。由与栅电极14c的侧表面接触的绝缘膜来形成侧壁间隔物。在本实施例中，构成侧壁间隔物的绝缘膜是通过层压硅氧化物层18b和硅氮化物层19b获得的绝缘膜。在本实施例中，电极21在半导体区20的表面(每个半导体区20的表面用作源极或者漏极)和周边电路区112中的栅电极14c的表面上形成。电极21由诸如钴硅化物的金属化合物形成。
图2C展示了划片区113中的晶片的一部分的剖面。划片线的宽度是大致50μm到200μm。通过层压硅氧化物层18c和硅氮化物层19c获得的绝缘膜在划片区113的半导体区的表面上形成。用作多层膜的绝缘膜起到保护膜的作用，用于在周边电路区112中由金属硅化物层形成电极21时防止诸如钴硅化物的金属硅化物在划片区203或113中的形成。在本实施例中，用作保护膜的绝缘膜是通过层压硅氧化物层18c和硅氮化物层19c获得的多层膜。如图3所示，多个芯片32在切块之前在晶片31上形成。诸如对准标记33的附属物在芯片之间的划片区中形成。形成附属物的部分可以不用保护膜覆盖。然而，用保护膜广泛覆盖划片区以防止金属硅化物的形成是有利的。因此，在划片区203中的保护膜的面积对划片区203的面积的占有率可以等于或高于99％。
在本实施例中，覆盖像素区111的绝缘膜、构成周边电路区112的MOS晶体管的侧壁间隔物的绝缘膜和覆盖划片区113的绝缘膜在相同步骤中形成。出于这个原因，构成它们的绝缘膜的材料是相同类型的。在本实施例中，形成绝缘膜的硅氧化物层18a、18b和18c的厚度的范围从大约5nm到20nm。硅氮化物层19a、19b和19c的厚度的范围从10nm到100nm。然而，形成绝缘膜的层的材料和层的厚度不局限于此构成。覆盖像素区111和划片区113的绝缘膜的厚度彼此相等，因为它们在相同步骤中形成。即使在制造步骤中有误差，覆盖像素区111的绝缘膜的厚度也落入到覆盖划片区113的绝缘膜的厚度的99％(包括99％)到101％(包括101％)的范围内。
接下来，将参照展示流程的图4A到4G的剖面图解释制造光电转化设备的方法。注意到众所周知的光电转化设备制造方法可以被用于在本实施例中描述的步骤以外的制造步骤。
图4A展示了准备预定的晶片的步骤。在晶片中形成的各个区域不局限于此示例，而是如图2A到2C所示的那样被说明。在由硅或类似物构成的晶片11a、11b和11c上，形成通过STI、硅的局部氧化(LOCOS)或类似方法形成的元件隔离区13a、13b和13c以及第二传导性类型(p型)的阱12a和12b。而且，形成用作第一传导性类型(n型)的光电转化元件1的部分的半导体区15。也形成转移MOS晶体管2的栅电极14a、重置MOS晶体管4的栅电极14b和周边电路区112的周边MOS晶体管102的栅电极14c。为了将光电转化元件1形成为埋式结构，在晶片的表面上形成第二传导性类型的半导体区16，并且也形成浮动扩散3。在像素区111的MOS晶体管中，在像素区111的MOS晶体管中形成具有单漏极结构的第一传导性类型(n型)的低杂质浓度半导体区17a。在周边电路区的周边MOS晶体管102中形成具有LDD结构的第一传导性类型(n型)的低杂质浓度半导体区17b。当晶片是n型的时，如划片区113的剖面所呈现的，划片区113中的阱12c可以具有相同的极性并且是n型的。
随后，如图4B所示，通过层压硅氧化物层18a、18b和18c和硅氮化物层19a、19b和19c获得的绝缘膜被形成为覆盖晶片11的表面，包括栅电极的上表面。构成此时形成的绝缘膜的层的材料不局限于硅氧化物层和硅氮化物层。为了调整侧壁间隔物的宽度以使其在周边电路区112的周边MOS晶体管102的栅电极14c的侧表面上被形成，通过沉积硅氧化物层获得的多层膜也可以直接在硅氮化物层19a、19b和19c上形成。
如图4C所示，像素区111和划片区113被抗蚀剂30掩盖。在这种状态下，通过层压硅氧化物层18b和硅氮化物层19b获得的绝缘膜被回刻。结果，由硅氧化物层18b和硅氮化物层19b的至少部分构成的侧壁间隔物在周边电路区112的周边MOS晶体管102的栅电极14c的侧表面上被形成。此时，由硅氧化物层18a和硅氮化物层19a构成的绝缘膜保持在像素区111。绝缘膜起到防止入射光的反射、在高熔点金属反应时的保护以及在形成接触栓时的蚀刻停止物的作用。在划片区113中，通过层压硅氧化物层18c和硅氮化物层19c获得的绝缘膜保留。此绝缘膜在高熔点金属反应时保护划片区。尽管未示出，高电阻的扩散电阻元件也可以在通过层压硅氧化物层18b和硅氮化物层19b获得的膜保留在周边电路区的同时形成。在形成侧壁间隔物时，对准标记33可以通过除去覆盖划片线区113的部分绝缘膜来形成。对准标记33可以在接下来的步骤中被硅化。
此后，如图4D所示，使用作为离子注入掩模的周边电路区112的周边MOS晶体管102的栅电极14c和侧壁间隔物(由硅氧化物层18b和硅氮化物层19b形成)引入第一传导性类型(n型)的杂质。作为结果，形成自对准于侧壁间隔物的高杂质浓度半导体区20。每个半导体区20用作MOS晶体管的源极或漏极。此流程通过例示周边电路区112的n型周边MOS晶体管102解释了制造方法。然而，一般而言，甚至p型MOS晶体管也同时存在于周边电路区202或112中。在形成p型MOS晶体管时，将p型高浓度的杂质层注入半导体区，用作源极和漏极。随后，执行退火步骤以激活源区和漏区的高浓度的杂质层。
随后，如图4E所示，使用通过层压硅氧化物层18a和18c和硅氮化物层19a和19c获得的绝缘膜被用作掩模以保护像素区和划片区不受硅化的影响，因此将电极硅化。通过使硅和高熔点金属在周边电路区112的周边MOS晶体管102的源区和漏区的表面以及栅电极的表面上互相反应形成金属硅化物层。作为结果，在周边电路区112的周边MOS晶体管102中形成硅化物电极21。相反，由于在划片区203中的保护膜的面积对划片区203的面积的占有率可以等于或高于99％，像素区111和划片区113被绝缘膜保护，因此金属硅化物的形成被抑制在这些区中。
接下来，如图4F所示，形成硅氮化物层22以覆盖周边电路区112的周边MOS晶体管102。硅氮化物层22在通过蚀刻形成接触孔时起到蚀刻停止物的作用。如图4G所示，在形成夹层绝缘膜23之后，形成接触孔并且形成接触栓24。随后，将晶片按照划片区切块，因而制作芯片。为了抑制特性退化，可以将晶片切块，使得金属硅化物不暴露在用作晶片的切割边缘的芯片的端面上。图4G展示了出自通过切块得到的两个芯片的用作一个芯片的端面A和另一个芯片的端面B的部分。晶片的在端面A和端面B之间的具有大概几十μm到几百μm的宽度的部分被切块刀切割并且被除去。由于在划片区113中硅化被抑制，即使活性区在切块后出现在芯片的端面上，固态图像传感器的退化也能被抑制。
根据本实施例，在周边电路区的MOS晶体管的电极的金属硅化之时，可以避免不需要的金属硅化物在划片区的形成。而且，可以在不增加步骤的数量的情况下形成保护划片区的绝缘膜。作为结果，可能导致图像传感器的特性退化(诸如白缺陷)的未反应的高熔点金属扩散到像素区造成的金属污染可以被抑制。固态图像传感器中的缺陷的产生可以因此被抑制。
尽管已参照示例性实施例描述了本发明，要理解的是本发明不局限于公开的示例性实施例。下列权利要求的范围将符合最宽泛的解释，目的在于包括所有这样的修改和等同的结构和功能。
Claims (16)
1.一种制造固态图像传感器的方法，其特征在于，所述方法包括：
准备晶片，所述晶片包含其中设置光电转化元件的像素区、其中设置用于构成周边电路的周边MOS晶体管的栅电极的周边电路区，和划片区；
形成绝缘膜，所述绝缘膜覆盖所述像素区、所述周边电路区和所述划片区；
通过蚀刻所述绝缘膜以使得所述绝缘膜的部分保留以覆盖所述像素区和所述划片区，在所述栅电极的侧表面上形成形成侧壁间隔物；以及
通过使用所述绝缘膜作为用于保护以不受硅化影响的掩模来覆盖所述像素区和所述划片区，在所述周边电路区中形成金属硅化物层，
其中在所述金属硅化物层的形成中，覆盖所述划片区的绝缘膜的面积不低于所述划片区的面积的99％。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述绝缘膜是包含硅氧化物层和硅氮化物层的多层膜。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括，形成用于连接到设置在所述像素区中的像素MOS晶体管的接触孔，
其中在形成所述接触孔时，保留在所述像素区中的绝缘膜被用作蚀刻停止物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在形成所述侧壁间隔物时，覆盖至少所述光电转化元件的所述绝缘膜的部分保留。
5.根据权利要求1所述的方法，其中
将像素MOS晶体管的栅电极设置在所准备的晶片的所述像素区中，所述像素MOS晶体管用于重置所述光电转化元件中产生的电荷或者放大基于所述光电转化元件的所述电荷的信号，并且
在形成所述侧壁间隔物时，覆盖所述像素MOS晶体管的所述栅电极的侧表面的所述绝缘膜的部分保留。
6.根据权利要求1到5的任何一个所述的方法，其中，在形成所述侧壁间隔物时，除去覆盖部分划片区的绝缘膜的部分，并且在形成所述金属硅化物层时，在所述划片区中形成包含所述金属硅化物层的对准标记。
7.一种制造固态图像传感器的方法，其特征在于，所述方法包括：
准备晶片，所述晶片包含其中设置光电转化元件的像素区、其中设置用于构成周边电路的周边MOS晶体管的栅电极的周边电路区和划片区；
形成绝缘膜，所述绝缘膜覆盖所述像素区、所述周边电路区和所述划片区；
通过蚀刻所述绝缘膜以使得所述绝缘膜的部分保留以覆盖所述像素区和所述划片区，在所述栅电极的侧表面上形成形成侧壁间隔物；
通过使用所述绝缘膜作为用于保护以不受硅化影响的掩模来覆盖所述像素区和所述划片区，在所述周边MOS晶体管中形成金属硅化物层；以及
通过按照所述划片区将所述晶片切块来制作芯片，
其中通过所述切块，所述金属硅化物层在所述芯片的端面上不暴露。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述绝缘膜是包含硅氧化物层和硅氮化物层的多层膜。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括，形成用于连接到设置在所述像素区中的像素MOS晶体管的接触孔，
其中在形成所述接触孔时，保留在所述像素区中的所述绝缘膜被用作蚀刻停止物。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，在形成所述侧壁间隔物时，覆盖至少所述光电转化元件的所述绝缘膜的部分保留。
11.根据权利要求7所述的方法，其中
将像素MOS晶体管的栅电极设置在所准备的晶片的所述像素区中，所述像素MOS晶体管用于重置所述光电转化元件中产生的电荷或者放大基于所述光电转化元件的所述电荷的信号，并且
在形成所述侧壁间隔物时，覆盖所述像素MOS晶体管的所述栅电极的侧表面的所述绝缘膜的部分保留。
12.根据权利要求7到11中的任何一个所述的方法，其中，在形成所述侧壁间隔物时，除去覆盖部分划片区的绝缘膜的部分，并且在形成所述金属硅化物层时，在所述划片区中形成包含所述金属硅化物层的对准标记。
13.一种固态图像传感器，其特征在于，包括芯片，所述芯片包含像素区和周边电路区，所述像素区包含多个像素，所述多个像素的每个包含光电转化元件，所述周边电路区被布置在所述像素区周围并且包含MOS晶体管，
其中所述MOS晶体管包含金属硅化物层，
侧壁间隔物被置于所述MOS晶体管的栅电极的侧表面上，
所述光电转化元件用第一绝缘膜覆盖，所述第一绝缘膜由与所述侧壁间隔物的材料相同的材料形成，
第二绝缘膜在所述芯片的端面上暴露，所述第二绝缘膜由与所述侧壁间隔物的材料相同的材料形成，并且
所述第二绝缘膜的厚度在所述第一绝缘膜的厚度的99％到101％的范围内，包括99％和101％。
14.根据权利要求13所述的传感器，其中，金属硅化物不暴露在所述芯片的所述端面上。
15.根据权利要求13所述的传感器，其中，
在所述像素区中的所述第一绝缘膜是包含硅氧化物层和硅氮化物层的多层膜，并且
所述多层膜起到防反射膜的作用，被配置为减少所述光电转化元件的表面上的入射光的反射。
16.根据权利要求13到15中的任何一个所述的传感器，其中，在所述像素区中的所述第一绝缘膜接触连接到所述像素区中的MOS晶体管的接触栓。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014122747A JP6362093B2 (ja) | 2014-06-13 | 2014-06-13 | 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 |
| JP2014-122747 | 2014-06-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105321970A true CN105321970A (zh) | 2016-02-10 |
Family
ID=54836838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510320636.9A Pending CN105321970A (zh) | 2014-06-13 | 2015-06-12 | 制造固态图像传感器的方法和固态图像传感器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10026774B2 (zh) |
| JP (1) | JP6362093B2 (zh) |
| CN (1) | CN105321970A (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9935140B2 (en) | 2015-05-19 | 2018-04-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state imaging device, manufacturing method of solid state imaging device, and imaging system |
| KR102432776B1 (ko) * | 2015-10-08 | 2022-08-17 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 장치의 제조방법 |
| JP2018006443A (ja) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2019004029A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| CN108063146A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-22 | 上海华力微电子有限公司 | Cmos图像传感器的制造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04188832A (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US20070063317A1 (en) * | 2005-06-24 | 2007-03-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Overlay key, method of forming the overlay key, semiconductor device including the overlay key and method of manufacturing the semiconductor device |
| CN101752396A (zh) * | 2008-12-10 | 2010-06-23 | 索尼株式会社 | 固态成像器件及其制造方法、电子设备、以及半导体器件 |
| CN102254921A (zh) * | 2010-05-18 | 2011-11-23 | 佳能株式会社 | 光电转换装置和照相机 |
| CN102637708A (zh) * | 2011-02-09 | 2012-08-15 | 佳能株式会社 | 固态图像拾取装置、其制造方法和图像拾取系统 |
| US20130277756A1 (en) * | 2012-04-18 | 2013-10-24 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003017557A (ja) * | 2001-07-04 | 2003-01-17 | Denso Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP5110820B2 (ja) | 2006-08-02 | 2012-12-26 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び撮像システム |
| JP2008098373A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| JP2010161236A (ja) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Canon Inc | 光電変換装置の製造方法 |
| JP5428395B2 (ja) * | 2009-03-04 | 2014-02-26 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法、および撮像装置 |
| JP5704848B2 (ja) * | 2010-06-30 | 2015-04-22 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
| JP2012094718A (ja) | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置 |
| JP5933953B2 (ja) * | 2011-10-06 | 2016-06-15 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
2014
- 2014-06-13 JP JP2014122747A patent/JP6362093B2/ja active Active
-
2015
- 2015-05-27 US US14/722,681 patent/US10026774B2/en active Active
- 2015-06-12 CN CN201510320636.9A patent/CN105321970A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04188832A (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US20070063317A1 (en) * | 2005-06-24 | 2007-03-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Overlay key, method of forming the overlay key, semiconductor device including the overlay key and method of manufacturing the semiconductor device |
| CN101752396A (zh) * | 2008-12-10 | 2010-06-23 | 索尼株式会社 | 固态成像器件及其制造方法、电子设备、以及半导体器件 |
| CN102254921A (zh) * | 2010-05-18 | 2011-11-23 | 佳能株式会社 | 光电转换装置和照相机 |
| US20110285892A1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-11-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and camera |
| CN102637708A (zh) * | 2011-02-09 | 2012-08-15 | 佳能株式会社 | 固态图像拾取装置、其制造方法和图像拾取系统 |
| US20130277756A1 (en) * | 2012-04-18 | 2013-10-24 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016004838A (ja) | 2016-01-12 |
| US20150364517A1 (en) | 2015-12-17 |
| JP6362093B2 (ja) | 2018-07-25 |
| US10026774B2 (en) | 2018-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI298200B (en) | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same | |
| US8044478B2 (en) | Image sensor comprising a photodiode in a crystalline semiconductor layer and manufacturing method thereof | |
| US7345330B2 (en) | Local interconnect structure and method for a CMOS image sensor | |
| US7855407B2 (en) | CMOS image sensor and method for manufacturing the same | |
| US11056530B2 (en) | Semiconductor structure with metal connection layer | |
| JP4107488B2 (ja) | サリサイド工程を用いたイメージセンサの製造方法 | |
| JP5991729B2 (ja) | 固体撮像装置の製造方法 | |
| CN105321970A (zh) | 制造固态图像传感器的方法和固态图像传感器 | |
| US9202842B2 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device | |
| JP2010118435A (ja) | 固体撮像装置、その製造方法および撮像装置 | |
| US20080258188A1 (en) | Metal oxide semiconductor device and method of fabricating the same | |
| US9716126B2 (en) | Method of manufacturing solid-state image sensor | |
| US9842871B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| JP2006024934A (ja) | Ｃｍｏｓイメージセンサーの製造方法 | |
| JP2002190586A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| US8349639B2 (en) | Method for manufacturing image sensor | |
| US20160126284A1 (en) | Solid-state imaging device and method of manufacturing solid-state imaging device | |
| KR101116574B1 (ko) | 이미지 센서의 제조 방법 | |
| JP2007299890A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US10163953B2 (en) | Image pickup device and method of manufacturing the same | |
| JP2010219440A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| CN102569316B (zh) | 固态图像传感器、制造该固态图像传感器的方法和照相机 | |
| JP2011176334A (ja) | 画像撮像デバイス及びその製造方法 | |
| US7060550B2 (en) | Method of fabricating a bipolar junction transistor | |
| TWI581409B (zh) | 固態成像裝置，製造固態成像裝置之方法，及成像裝置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160210 |