CN110957340A - Cmos图像传感器的制造方法及cmos图像传感器 - Google Patents

Cmos图像传感器的制造方法及cmos图像传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN110957340A
CN110957340A CN201911360932.6A CN201911360932A CN110957340A CN 110957340 A CN110957340 A CN 110957340A CN 201911360932 A CN201911360932 A CN 201911360932A CN 110957340 A CN110957340 A CN 110957340A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxide layer
polysilicon gate
gate
image sensor
cmos image
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
Application number
CN201911360932.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李晓玉
秋沉沉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huali Microelectronics Corp
Original Assignee
Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huali Microelectronics Corp filed Critical Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority to CN201911360932.6A priority Critical patent/CN110957340A/zh
Publication of CN110957340A publication Critical patent/CN110957340A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689MOS based technologies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers

Abstract

本发明提供了一种CMOS图像传感器的制造方法,包括:提供一衬底,所述衬底上形成有栅氧化层和多晶硅栅极,所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处形成有氧空位;对所述多晶硅栅极进行P型离子注入;对所述多晶硅栅极进行氟离子注入以使氟离子占据所述氧空位,并去除所述掩膜层。进一步的,本发明还提供一种CMOS图像传感器,包括:衬底、栅氧化层以及多晶硅栅极,其中,所述多晶硅栅极中注入的氟离子占据所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处的氧空位。对所述多晶硅栅极进行氟离子注入可以使得所述氟离子占据所述氧空位并与所述多晶硅栅极的硅原子形成共价键,改善多晶硅栅极和所述栅氧化层交界处的晶格缺陷,从而改善CMOS图像传感器的随机噪声缺陷。

Description

CMOS图像传感器的制造方法及CMOS图像传感器
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,特别涉及一种CMOS图像传感器的制造方法及CMOS图像传感器。
背景技术
互补金属氧化物半导体(CMOS,Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器因其制造工艺与信号处理芯片等制造工艺相兼容,易于集成片上系统,同时功耗相较于电荷耦合器件类传感器有较大优势,利用图像处理降噪算法可以提高信噪比,因此其在图像传感器应用领域占有优势地位。
但是现有的CMOS图像传感器存在随机噪声(RTS noise)缺陷,该随机噪声缺陷表现为CMOS图像传感器在曝光时画面上随机产生的噪点,影响画面质量,所以现需要一种新的CMOS图像传感器的制造方法来改善随机噪声缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CMOS图像传感器的制造方法及CMOS图像传感器,以解决CMOS图像传感器存在随机噪声缺陷的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种CMOS图像传感器的制造方法,所述CMOS图像传感器具有像素区,所述CMOS图像传感器的制造方法包括:
提供一衬底,其中,所述像素区中所述衬底上形成有栅氧化层和位于所述栅氧化层上的多晶硅栅极,所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处形成有氧空位;
形成掩膜层,所述掩膜层覆盖所述多晶硅栅极和所述栅氧化层;
对所述多晶硅栅极进行P型离子注入;以及,
对所述多晶硅栅极进行氟离子注入以使所述氟离子占据所述氧空位,并去除所述掩膜层。
可选的,在所述CMOS图像传感器的制造方法中,在对所述多晶硅栅极进行氟离子注入以占据所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处的氧空位中,所述氟离子的注入剂量介于1E12atoms/cm2~1E13atoms/cm2;注入能量介于50kev~80kev。
可选的,在所述CMOS图像传感器的制造方法中,对所述多晶硅栅极进行P型离子注入中,所述P型离子为硼离子,所述硼离子的注入剂量介于1E15atoms/cm2~5E16atoms/cm2,注入能量介于5K eV至50K eV。
可选的,在所述CMOS图像传感器的制造方法中,所述掩膜层为光刻胶层或者氮化硅层。
可选的,在所述CMOS图像传感器的制造方法中,所述掩膜层的厚度介于
Figure BDA0002337142520000021
可选的,在所述CMOS图像传感器的制造方法中,通过化学气相沉积工艺形成所述栅氧化层。
可选的,在所述CMOS图像传感器的制造方法中,所述栅氧化层的厚度介于
Figure BDA0002337142520000022
所述栅氧化层的材质为二氧化硅。
基于同一发明构思,本发明还提供一种CMOS图像传感器,所述CMOS图像传感器具有像素区,所述CMOS图像传感器包括:衬底、覆盖所述像素区中衬底的栅氧化层以及位于所述栅氧化层上的多晶硅栅极,所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处形成有氧空位,其中,所述多晶硅栅极中注入有P型离子和氟离子,所述氟离子占据所述氧空位。
可选的,在所述CMOS图像传感器中,所述多晶硅栅极中的所述氟离子的注入剂量介于1E12atoms/cm2~1E13atoms/cm2;注入能量介于50kev~80kev。
可选的,在所述CMOS图像传感器中,所述多晶硅栅极中的所述P型离子为硼离子,所述硼离子的注入剂量介于1E15atoms/cm2~5E16atoms/cm2,注入能量介于5K eV至50KeV。
综上,本发明提供一种CMOS图像传感器的制造方法,包括:提供一衬底,所述衬底上形成有栅氧化层和多晶硅栅极,所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处形成有氧空位;形成掩膜层,所述掩膜层覆盖所述多晶硅栅极和所述栅氧化层;对所述多晶硅栅极进行P型离子注入;对所述多晶硅栅极进行氟离子注入以使氟离子占据所述氧空位,并去除所述掩膜层。进一步的,本发明还提供一种CMOS图像传感器,包括:衬底、栅氧化层以及多晶硅栅极,其中,所述多晶硅栅极中注入有氟离子,所述氟离子占据所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处的氧空位。对所述多晶硅栅极进行氟离子注入可以使得所述氟离子占据所述氧空位并与所述多晶硅栅极的硅原子形成共价键,从而改善多晶硅栅极和所述栅氧化层交界处的晶格缺陷,从而改善CMOS图像传感器的随机噪声缺陷。
附图说明
图1是现有技术中栅氧化层与多晶硅栅极界面处的分子结构示意图;
图2是本发明实施例的CMOS图像传感器的制造方法流程图;
图3-图7是本发明实施例的制造CMOS图像传感器的各步骤中的半导体结构示意图;
其中,附图标记说明如下:
11-硅原子,12-氧原子,200-氧空位;
100-衬底,110-栅氧化层,120-多晶硅栅极,130-掩膜层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的CMOS图像传感器的制造方法及CMOS图像传感器作进一步详细说明。根据下面说明,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外,附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的,各附图需要展示的侧重点不同,有时会采用不同的比例。
发明人研究发现,CMOS图像传感器分为像素区和逻辑区,若像素区的多晶硅栅极和所述栅氧化层的相互接触的表面存在晶格缺陷(通常表现为多晶硅栅极和栅氧化层的交界处有氧空位),则会为电子跃迁提供中间能级,导致CMOS图像传感器产生随机噪声,表现为CIS在曝光时画面上随机产生的噪点,影响画面质量。参考图1,图1是现有技术中栅氧化层与多晶硅栅极界面处的分子结构示意图,从图中可以看出,所述多晶硅栅极中的硅原子和栅氧化层中的氧原子之间可以形成共价键,但是可以看出多晶硅栅极和栅氧化层的交界处仍然有氧空位,这就是像素区的晶格缺陷,所以针对上述缺陷,发明人提出一种新的CMOS图像传感器的制造方法以改善像素区的晶格缺陷。
本发明提供一种CMOS图像传感器的制造方法,所述CMOS图像传感器具有像素区,参考图2,图2是本发明实施例的CMOS图像传感器的制造方法流程图,所述CMOS图像传感器的制造方法包括:
S10:提供一衬底,其中,所述像素区中所述衬底上形成有栅氧化层和位于所述栅氧化层上的多晶硅栅极,所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处形成有氧空位;
S20:形成掩膜层,所述掩膜层覆盖所述多晶硅栅极和所述栅氧化层;
S30:对所述多晶硅栅极进行P型离子注入;以及,
S40:对所述多晶硅栅极进行氟离子注入以使所述氟离子占据所述氧空位,并去除所述掩膜层。
具体的,参考图3-图7,图3-图7是本发明实施例的制造CMOS图像传感器的各步骤中的半导体结构示意图。
首先,如图3所示,提供一衬底100,其中,所述像素区中所述衬底100上形成有栅氧化层110和位于所述栅氧化层110上的多晶硅栅极120,所述多晶硅栅极110和所述栅氧化层120的交界处形成有氧空位200。具体的,在本实施例中,通过化学气相沉积工艺形成所述栅氧化层110,所述栅氧化层110的厚度一般介于
Figure BDA0002337142520000041
所述栅氧化层110的材质包括但不限于二氧化硅。所述衬底100中通常还形成有制造CMOS图像传感器所需的浅沟槽隔离结构、深P阱、深N阱以及轻掺杂漏区等等,对所述衬底100进行的各种离子注入工艺均是半导体制造技术领域中制造CMOS图像传感器的常用技术手段,这里不再一一赘述。
然后,如图4所示,形成掩膜层130,所述掩膜层130覆盖所述多晶硅栅极120和所述栅氧化层110。具体的,所述掩膜层120的厚度一般介于
Figure BDA0002337142520000042
Figure BDA0002337142520000043
所述掩膜层120可以光刻胶层或者氮化硅层或者氮氧化硅等等,所述掩膜层120用于在后续对所述多晶硅栅极注入P型离子以及氟离子的过程中,保护所述栅氧化层110以及所述多晶硅栅极120的表面,避免了所述栅氧化层110以及所述多晶硅栅极120被损坏的情况。
接着,如图5所示,对所述多晶硅栅极120进行P型离子注入。具体的,所述P型离子为硼离子,所述硼离子的注入剂量介于1E15atoms/cm2~5E16atoms/cm2,注入能量介于5KeV至50K eV。对所述多晶硅栅极120进行P型离子注入使得所述多晶硅栅极120成为掺杂离子的多晶硅栅极(P+型多晶硅栅极)。
最后,参考图6和图7,对所述多晶硅栅极120进行氟离子注入以使所述氟离子占据所述氧空位200,并去除所述掩膜层130。具体的,所述氟离子的注入剂量介于1E12atoms/cm2~1E13atoms/cm2;注入能量介于50kev~80kev,在本实施例中,氟离子的注入角度为90°,其中,对所述多晶硅栅极120进行氟离子注入可以使得所述氟离子占据所述氧空位200并与所述多晶硅栅极120的硅原子形成共价键,这样可以改善多晶硅栅极120和所述栅氧化层110交界处的晶格缺陷,从而改善CMOS图像传感器的随机噪声缺陷,即减少了CMOS图像传感器在曝光时画面上随机产生的噪点,改善了画面质量。
基于同一发明构思,本发明还提供一种CMOS图像传感器,所述CMOS图像传感器具有像素区,如图7所示,所述CMOS图像传感器包括:衬底100、覆盖所述像素区中衬底100的栅氧化层110以及位于所述栅氧化层110上的多晶硅栅极120,所述多晶硅栅极120和所述栅氧化层110的交界处形成有氧空位200,其中,所述多晶硅栅极120中注入有P型离子和氟离子,所述氟离子占据所述氧空位200。
其中,所述多晶硅栅极中的所述P型离子为硼离子,所述硼离子的注入剂量介于1E15atoms/cm2~5E16atoms/cm2,注入能量介于5K eV至50K eV。进一步的,所述多晶硅栅极120中的所述氟离子的注入剂量介于1E12atoms/cm2~1E13atoms/cm2;注入能量介于50kev~80kev。所述多晶硅栅极120中注入的氟离子可以占据所述氧空位200并与所述多晶硅栅极120的硅原子形成共价键,这样可以改善多晶硅栅极120和所述栅氧化层110交界处的晶格缺陷,从而改善CMOS图像传感器的随机噪声缺陷,即减少了CMOS图像传感器在曝光时画面上随机产生的噪点,改善了画面质量。
综上,本发明提供一种CMOS图像传感器的制造方法,包括:提供一衬底,所述衬底上形成有栅氧化层和多晶硅栅极,所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处形成有氧空位;形成掩膜层,所述掩膜层覆盖所述多晶硅栅极和所述栅氧化层;对所述多晶硅栅极进行P型离子注入;对所述多晶硅栅极进行氟离子注入以占据所述氧空位,并去除所述掩膜层。进一步的,本发明还提供一种CMOS图像传感器,包括:衬底、栅氧化层以及多晶硅栅极,其中,所述多晶硅栅极中注入有氟离子,所述氟离子占据所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处的氧空位。对所述多晶硅栅极进行氟离子注入可以使得所述氟离子占据所述氧空位并与所述多晶硅栅极的硅原子形成共价键,改善多晶硅栅极和所述栅氧化层交界处的晶格缺陷,从而改善CMOS图像传感器的随机噪声缺陷。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种CMOS图像传感器的制造方法,所述CMOS图像传感器具有像素区,其特征在于,所述CMOS图像传感器的制造方法包括:
提供一衬底,其中,所述像素区中所述衬底上形成有栅氧化层和位于所述栅氧化层上的多晶硅栅极,所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处形成有氧空位;
形成掩膜层,所述掩膜层覆盖所述多晶硅栅极和所述栅氧化层;
对所述多晶硅栅极进行P型离子注入;以及,
对所述多晶硅栅极进行氟离子注入以使所述氟离子占据所述氧空位,并去除所述掩膜层。
2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法,其特征在于,在对所述多晶硅栅极进行氟离子注入以占据所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处的氧空位中,所述氟离子的注入剂量介于1E12atoms/cm2~1E13atoms/cm2;注入能量介于50kev~80kev。
3.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法,其特征在于,对所述多晶硅栅极进行P型离子注入中,所述P型离子为硼离子,所述硼离子的注入剂量介于1E15atoms/cm2~5E16atoms/cm2,注入能量介于5K eV至50K eV。
4.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法,其特征在于,所述掩膜层为光刻胶层或者氮化硅层。
5.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法,其特征在于,所述掩膜层的厚度介于
Figure FDA0002337142510000011
6.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法,其特征在于,通过化学气相沉积工艺形成所述栅氧化层。
7.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法,其特征在于,所述栅氧化层的厚度介于
Figure FDA0002337142510000012
所述栅氧化层的材质为二氧化硅。
8.一种CMOS图像传感器,所述CMOS图像传感器具有像素区,其特征在于,所述CMOS图像传感器包括:衬底、覆盖所述像素区中衬底的栅氧化层以及位于所述栅氧化层上的多晶硅栅极,所述多晶硅栅极和所述栅氧化层的交界处形成有氧空位,其中,所述多晶硅栅极中注入有P型离子和氟离子,所述氟离子占据所述氧空位。
9.根据权利要求8所述的CMOS图像传感器,其特征在于,所述多晶硅栅极中的所述氟离子的注入剂量介于1E12atoms/cm2~1E13atoms/cm2;注入能量介于50kev~80kev。
10.根据权利要求8所述的CMOS图像传感器,其特征在于,所述多晶硅栅极中的所述P型离子为硼离子,所述硼离子的注入剂量介于1E15atoms/cm2~5E16atoms/cm2,注入能量介于5K eV至50K eV。
CN201911360932.6A 2019-12-25 2019-12-25 Cmos图像传感器的制造方法及cmos图像传感器 Pending CN110957340A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911360932.6A CN110957340A (zh) 2019-12-25 2019-12-25 Cmos图像传感器的制造方法及cmos图像传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911360932.6A CN110957340A (zh) 2019-12-25 2019-12-25 Cmos图像传感器的制造方法及cmos图像传感器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110957340A true CN110957340A (zh) 2020-04-03

Family

ID=69984246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911360932.6A Pending CN110957340A (zh) 2019-12-25 2019-12-25 Cmos图像传感器的制造方法及cmos图像传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110957340A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112992936A (zh) * 2021-02-09 2021-06-18 京东方科技集团股份有限公司 一种显示背板的制作方法、显示背板及显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101207026A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体器件的栅极形成方法
CN101593683A (zh) * 2008-05-29 2009-12-02 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 栅极及其形成方法
CN102420190A (zh) * 2011-06-15 2012-04-18 上海华力微电子有限公司 一种改善先栅极工艺高k栅电介质cmos可靠性的方法
CN104347370A (zh) * 2013-07-23 2015-02-11 上海华虹宏力半导体制造有限公司 提高pmos器件栅极的负偏压温度稳定性方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101207026A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体器件的栅极形成方法
CN101593683A (zh) * 2008-05-29 2009-12-02 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 栅极及其形成方法
CN102420190A (zh) * 2011-06-15 2012-04-18 上海华力微电子有限公司 一种改善先栅极工艺高k栅电介质cmos可靠性的方法
CN104347370A (zh) * 2013-07-23 2015-02-11 上海华虹宏力半导体制造有限公司 提高pmos器件栅极的负偏压温度稳定性方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112992936A (zh) * 2021-02-09 2021-06-18 京东方科技集团股份有限公司 一种显示背板的制作方法、显示背板及显示装置
CN112992936B (zh) * 2021-02-09 2022-07-19 京东方科技集团股份有限公司 一种显示背板的制作方法、显示背板及显示装置
US20220254852A1 (en) * 2021-02-09 2022-08-11 Boe Technology Group Co., Ltd. Method for fabricating displaying backplane, displaying backplane and displaying device
US11864422B2 (en) * 2021-02-09 2024-01-02 Boe Technology Group Co., Ltd. Method for fabricating displaying backplane, displaying backplane and displaying device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6717211B2 (en) Shallow doped junctions with a variable profile gradation of dopants
US20080057612A1 (en) Method for adding an implant at the shallow trench isolation corner in a semiconductor substrate
US20060276014A1 (en) Self-aligned high-energy implantation for deep junction structure
CN108807281B (zh) 半导体器件及其形成方法
JP2005072236A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
EP0771021A2 (en) Transistor fabrication method
JP2004282068A (ja) 半導体装置の形成方法
US9984939B2 (en) Well implantation process for FinFET device
CN110957340A (zh) Cmos图像传感器的制造方法及cmos图像传感器
EP1746656A2 (en) Pixel sensor with raised silicon photodiode
US6541329B1 (en) Method for making an active pixel sensor
JPH07142565A (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN102637600B (zh) Mos器件制备方法
US8722483B2 (en) Method for manufacturing double-layer polysilicon gate
CN115084177A (zh) Cmos图像传感器的制备方法
US5411899A (en) Transistor fabrication of a twin tub using angled implant
US20050145963A1 (en) Manufacturing method of solid-state image pickup device, and solid-state image pickup device
US20080054411A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the device
JP5205779B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
US20080124830A1 (en) Method of manufacturing image sensor
US20070155127A1 (en) Image sensor and method of fabricating the same
KR100807501B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법
JP4041676B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06163971A (ja) 固体撮像装置の製造方法
US8114725B1 (en) Method of manufacturing MOS device having lightly doped drain structure

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200403