CN111029358A - Cmos图像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CMOS图像传感器，包括感光区和逻辑区，感光区的各像素单元形成在第一有源区中，各像素单元包括感光二极管和多个MOS晶体管；逻辑区的MOS晶体管形成于对应的第二有源区中；在第一有源区的表面形成有SAB层，在各第二有源区的表面形成有第一自对准硅化物层；在穿过层间膜的接触孔的开口的底部表面和侧面依次形成有Ti层、第一TiN层和第二TiN层的叠加结构；Ti层和第一TiN层进行了RTP处理并在第一有源区的表面形成有TiSi，第二TiN将RTP处理后在第一TiN表面露出的Ti覆盖；在各接触孔的开口中填充有W层。本发明还公开了一种CMOS图像传感器的制造方法。本发明能在感光区的有源区表面不形成自对准硅化物的条件下，降低感光二极管的电流通路的电阻。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种CMOS图像传感器；本发明还涉及一种CMOS图像传感器的制造方法。
背景技术
现有CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)由像素(Pixel)单元电路和CMOS逻辑电路构成，相对于CCD图像传感器，CMOS图像传感器因为采用CMOS标准制作工艺，因此具有更好的可集成度，可以与其他数模运算和控制电路集成在同一块芯片上，更适应未来的发展。
根据现有CMOS图像传感器的像素单元电路所含晶体管数目，其主要分为3T型结构和4T型结构。
如图1所示，是现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路包括感光二极管D1和CMOS像素读出电路。所述CMOS像素读出电路为3T型像素电路，包括复位管M1、放大管M2、选择管M3，三者都为NMOS管。
所述感光二极管D1的N型区和所述复位管M1的源极相连。
所述复位管M1的栅极接复位信号Reset，所述复位信号Reset为一电位脉冲，当所述复位信号Reset为高电平时，所述复位管M1导通并将所述感光二极管D1的电子吸收到读出电路的电源Vdd中实现复位。当光照射的时候所述感光二极管D1产生光生电子，电位升高，经过放大电路将电信号传出。所述选择管M3的栅极接行选择信号Rs，用于选择将放大后的电信号输出即输出信号Vout。
如图2所示，是现有4T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；和图1所示结构的区别之处为，图2所示结构中多了一个转移晶体管或称为传输管M4，所述转移晶体管4的源区为连接所述感光二极管D1的N型区，所述转移晶体管4的漏区为浮空有源区也即悬浮扩散区(Floating Diffusion，FD)，所述转移晶体管4的栅极连接传输控制信号Tx。所述感光二极管D1产生光生电子后，通过所述转移晶体管4转移到浮空有源区中，然后通过浮空有源区连接到放大管M2的栅极实现信号的放大。
通常，感光二极管D1采用N型针扎型光电二极管(Pinned Photo Diode，PPD)即NPPD；NPPD主要由N型注入区和N型注入区底部的P型半导体衬底之间形成的PN结二极管组成，同时在N型注入区的表面还形成有P+层，实现针扎型光电二极管结构；N型注入区在感光二极管感光后存储光生电子。NPPD型的感光二极管D1中的N型区四周被P型区包围包围，能使CIS得到较好的满阱容量(Full Well Capacity，FWC)，从而提高CIS的性能。
如图3所示，是现有CMOS图像传感器的剖面结构图，图3仅显示到接触孔的开口11；现有CMOS图像传感器形成于硅衬底1上，所述CMOS图像传感器包括感光区和逻辑区，图3中，虚线AA左侧为感光区，虚线AA右侧为逻辑区。
所述感光区中形成有由多个像素单元组成的阵列结构，所述逻辑区中形成有由NMOS管和PMOS管组成的逻辑电路。
各所述像素单元形成在第一有源区中，各所述像素单元包括感光二极管和多个MOS晶体管。
图3中，所述感光区中的第一有源区由场氧5隔离，场氧5通常采用浅沟槽场氧。通常，硅衬底1为P型掺杂或者在硅衬底1的表面形成有P型掺杂的外延层；感光二极管的主体结构由N型掺杂区2和底部的P型掺杂的硅衬底1形成的PN结组成；在所述N型掺杂区2的表面还形成有P+层组成的扎针层3，扎针层3能防止表面缺陷的影响。
在所述N型掺杂区2的周侧还形成由P型阱4。
通常，对于3T型像素单元，所述像素单元通常还包括复位管、放大管、选择管，三者都为NMOS管。
对于4T型像素单元，在3T型像素单元的基础上，所述像素单元还包括转移晶体管和浮空有源区。图3中，对复位管、放大管、选择管和转移晶体管和浮空有源区的结构不做具体描述。
所述逻辑区的各NMOS管和各PMOS管形成于对应的第二有源区中。
图3中，所述逻辑区中的所述第二有源区通过场氧105隔离，场氧105通常为浅沟槽场氧。图3中显示了一个形成于N型阱101中的PMOS管和形成于P型阱102中的NMOS管。
PMOS管包括形成于N型阱101中的沟道区103，覆盖所述沟道区103的栅极结构110，栅极结构110通常由栅介质层如栅氧化层和多晶硅栅叠加而成，源区106和漏区107分别自对准形成在栅极结构110的两侧。
NMOS管包括形成于P型阱102中的沟道区104，覆盖所述沟道区104的栅极结构110，源区108和漏区109分别自对准形成在栅极结构110的两侧。
在所述第一有源区的表面形成有SAB层7，在各所述第二有源区的表面形成有第一自对准硅化物层8。由于，所述SAB层7是在栅极结构110形成之后形成，所述SAB层7将所述逻辑区打开后，所述栅极结构110的多晶硅栅的表面也暴露，故所述定义自对准硅化物层8也形成在所述栅极结构110的多晶硅栅的表面。
所述SAB层7的材料为SiN，所述第一自对准硅化物层8的材料为CoSi或NiSi。
层间膜10覆盖在所述像素单元区和所述逻辑区。通常，在所述层间膜10的底部还形成有接触刻蚀停止层(CESL)9。
在所述像素单元区和所述逻辑区中都形成有穿过所述层间膜10的接触孔的开口11；所述像素单元区中的所述接触孔的开口11将所述第一有源区的表面打开，所述逻辑区中的所述接触孔的开口11将所述第一自对准硅化物层8表面打开。
现有方法中，完成后续的接触孔的开口11的填充工艺后，由于所述第一有源区的表面未形成所述第一自对准硅化物层8，故所述感光区的所述接触孔具有较大的接触电阻(Rc)，会影响到的感光二极管的电信号的读取。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器，能在保证感光区的有源区表面不形成自对准硅化物以及逻辑区的有源区表面形成自对准硅化物的条件下，降低感光区中光电二极管即感光二极管的电流通路的电阻，从而能有效读取电信号。为此，本发明还提供一种CMOS图像传感器的制造方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的CMOS图像传感器形成于硅衬底上，所述CMOS图像传感器包括感光区和逻辑区，所述感光区中形成有由多个像素单元组成的阵列结构，所述逻辑区中形成有由NMOS管和PMOS管组成的逻辑电路。
各所述像素单元形成在第一有源区中，各所述像素单元包括感光二极管和多个MOS晶体管。
所述逻辑区的各NMOS管和各PMOS管形成于对应的第二有源区中。
在所述第一有源区的表面形成有SAB层，在各所述第二有源区的表面形成有第一自对准硅化物层。
层间膜覆盖在所述像素单元区和所述逻辑区。
在所述像素单元区和所述逻辑区中都形成有穿过所述层间膜的接触孔的开口；所述像素单元区中的所述接触孔的开口将所述第一有源区的表面打开，所述逻辑区中的所述接触孔的开口将所述第一自对准硅化物层表面打开。
所述接触孔的开口的底部表面和侧面依次形成有Ti层、第一TiN层和第二TiN层的叠加结构。
所述Ti层和所述第一TiN层进行了RTP处理并在所述第一有源区的表面形成有由TiSi组成的第二自对准硅化物层。
所述RTP处理过程所述第一TiN层的表面会有Ti露出，所述第二TiN将所述第一TiN表面露出的Ti覆盖。
在各所述接触孔的开口中填充有W层，所述第二自对准硅化物层用于降低所述像素单元区中接触电阻。
进一步的改进是，所述Ti层的厚度为
进一步的改进是，所述第一TiN层的厚度为
进一步的改进是，所述第二TiN层的厚度大于等于
进一步的改进是，所述Ti层的沉积方法采用离子化金属电浆(IMP)物理气相沉积(PVD)或射频(RF)PVD。
进一步的改进是，所述第一TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD；所述第二TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD。
进一步的改进是，所述RTP处理的温度为500℃～800℃。
进一步的改进是，所述SAB层的材料为SiN，所述第一自对准硅化物层的材料为CoSi或NiSi。
为解决上述技术问题，本发明提供的CMOS图像传感器的制造方法中，CMOS图像传感器形成于硅衬底上，所述CMOS图像传感器包括感光区和逻辑区，所述感光区中形成有由多个像素单元组成的阵列结构，所述逻辑区中形成有由NMOS管和PMOS管组成的逻辑电路。
各所述像素单元形成在第一有源区中，各所述像素单元包括感光二极管和多个MOS晶体管。
所述逻辑区的各NMOS管和各PMOS管形成于对应的第二有源区中。
在所述第一有源区的表面形成有SAB层，在各所述第二有源区的表面形成有第一自对准硅化物层。
层间膜覆盖在所述像素单元区和所述逻辑区；在形成所述层间膜之后，还包括如下步骤：
步骤一、光刻定义出接触孔的形成区域，进行刻蚀形成所述接触孔的开口，在所述像素单元区和所述逻辑区中都形成有穿过所述层间膜的接触孔的开口；所述像素单元区中的所述接触孔的开口将所述第一有源区的表面打开，所述逻辑区中的所述接触孔的开口将所述第一自对准硅化物层表面打开。
步骤二、依次沉积Ti层和第一TiN层。
步骤三、进行RTP处理，所述RTP处理过程中，所述第一有源区表面露出的硅和所述Ti层发生硅化反应形成TiSi，由TiSi组成第二自对准硅化物层。
所述RTP处理过程所述第一TiN层的表面会有Ti露出。
步骤四、沉淀第二TiN层，所述第二TiN将所述第一TiN表面露出的Ti覆盖。
步骤五、在各所述接触孔的开口中填充有W层，所述第二自对准硅化物层用于降低所述像素单元区中接触电阻。
进一步的改进是，所述Ti层的厚度为
所述第一TiN层的厚度为
所述第二TiN层的厚度大于等于
进一步的改进是，所述Ti层的沉积方法采用IMP PVD或RF PVD。
进一步的改进是，步骤二中，所述第一TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD。
步骤四中，所述第二TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD。
进一步的改进是，步骤四中在沉积所述第二TiN层之前还包括采用原位活性H*进行还原处理的步骤。
进一步的改进是，所述RTP处理的温度为500℃～800℃，所述RTP处理采用灯泡加热处理或者采用激光加热处理。
进一步的改进是，所述RTP处理完成之后将所述硅衬底冷却到100℃以下，所述硅衬底在所述RTP处理的工艺腔中冷却或者在N2气氛的冷却腔体中冷却。
进一步的改进是，所述SAB层的材料为SiN，所述第一自对准硅化物层的材料为CoSi或NiSi。
本发明在感光区的有源区表面不形成自对准硅化物以及逻辑区的有源区表面形成自对准硅化物即第一自对准硅化物层的条件下，在形成接触孔的过程中，对形成于接触孔的开口内侧表面和开口外的表面上的Ti层和TiN层组成的粘附层和阻挡层的工艺结构做了特别的设置，将TiN层分成了两层，在Ti层和第一TiN层形成后进行了一次RTP处理，由于感光区的有源区表面未形成自对准硅化物，故感光区的接触孔的开口能将感光区的有源区表面的硅暴露出来，RTP处理能使Ti层和硅发生硅化反应形成TiSi即第二自对准硅化物层，通过第二自对准硅化物能降低感光区中光电二极管的电流通路的电阻，从而能有效读取电信号。
同时，由于本发明将TiN层分成了两层，这样即使RTP处理会使得Ti会突出在第一TiN层的表面上，第二TiN层形成后依然能将突出在第一TiN层表面上的Ti覆盖，从而能保证形成良好的阻挡效果，能防止接触孔的钨填充过程中F对Ti的攻击，从而能避免出现空洞；以及能防止钨沉积过程中消耗B2H5，能避免钨厚度减少，从而能保证接触孔的填充质量，能防止接触电阻增加。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有3T型结构的CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路结构图；
图2是现有4T型结构的CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路结构图；
图3是现有CMOS图像传感器的剖面结构图；
图4是本发明实施例CMOS图像传感器的剖面结构图；
图5A-图5D是本发明实施例CMOS图像传感器的制造方法各步骤中的器件剖面结构图。
具体实施方式
如图4所示，是本发明实施例CMOS图像传感器的剖面结构图；本发明实施例CMOS图像传感器形成于硅衬底1上，所述CMOS图像传感器包括感光区和逻辑区，图4中，虚线AA左侧为感光区，虚线AA右侧为逻辑区。
所述感光区中形成有由多个像素单元组成的阵列结构，所述逻辑区中形成有由NMOS管和PMOS管组成的逻辑电路。
各所述像素单元形成在第一有源区中，各所述像素单元包括感光二极管和多个MOS晶体管。
图4中，所述感光区中的第一有源区由场氧5隔离，场氧5通常采用浅沟槽场氧。通常，硅衬底1为P型掺杂或者在硅衬底1的表面形成有P型掺杂的外延层；感光二极管的主体结构由N型掺杂区2和底部的P型掺杂的硅衬底1形成的PN结组成；在所述N型掺杂区2的表面还形成有P+层组成的扎针层3，扎针层3能防止表面缺陷的影响。
在所述N型掺杂区2的周侧还形成由P型阱4。
通常，对于3T型像素单元，所述像素单元通常还包括复位管、放大管、选择管，三者都为NMOS管。
对于4T型像素单元，在3T型像素单元的基础上，所述像素单元还包括转移晶体管和浮空有源区。图4中，对复位管、放大管、选择管和转移晶体管和浮空有源区的结构不做具体描述。
所述逻辑区的各NMOS管和各PMOS管形成于对应的第二有源区中。
图4中，所述逻辑区中的所述第二有源区通过场氧105隔离，场氧105通常为浅沟槽场氧。图4中显示了一个形成于N型阱101中的PMOS管和形成于P型阱102中的NMOS管。
PMOS管包括形成于N型阱101中的沟道区103，覆盖所述沟道区103的栅极结构110，栅极结构110通常由栅介质层如栅氧化层和多晶硅栅叠加而成，源区106和漏区107分别自对准形成在栅极结构110的两侧。
NMOS管包括形成于P型阱102中的沟道区104，覆盖所述沟道区104的栅极结构110，源区108和漏区109分别自对准形成在栅极结构110的两侧。
在所述第一有源区的表面形成有SAB层7，在各所述第二有源区的表面形成有第一自对准硅化物层8。由于，所述SAB层7是在栅极结构110形成之后形成，所述SAB层7将所述逻辑区打开后，所述栅极结构110的多晶硅栅的表面也暴露，故所述定义自对准硅化物层8也形成在所述栅极结构110的多晶硅栅的表面。
所述SAB层7的材料为SiN，所述第一自对准硅化物层8的材料为CoSi或NiSi。
层间膜10覆盖在所述像素单元区和所述逻辑区。通常，在所述层间膜10的底部还形成有接触刻蚀停止层(CESL)9。
在所述像素单元区和所述逻辑区中都形成有穿过所述层间膜10的接触孔的开口11；所述像素单元区中的所述接触孔的开口11将所述第一有源区的表面打开，所述逻辑区中的所述接触孔的开口11将所述第一自对准硅化物层8表面打开。
所述接触孔的开口11的底部表面和侧面依次形成有Ti层、第一TiN层和第二TiN层的叠加结构，Ti层、第一TiN层和第二TiN层的叠加结构如标记203所示。
本发明实施例中，所述Ti层的厚度为
所述第一TiN层的厚度为
所述第二TiN层的厚度大于等于
所述Ti层的沉积方法采用离子化金属电浆IMP PVD或RF PVD。
所述第一TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD；所述第二TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD。
所述Ti层和所述第一TiN层进行了RTP处理并在所述第一有源区的表面形成有由TiSi组成的第二自对准硅化物层202。
所述RTP处理的温度为500℃～800℃。
所述RTP处理过程所述第一TiN层的表面会有Ti露出，所述第二TiN将所述第一TiN表面露出的Ti覆盖。
在各所述接触孔的开口11中填充有W层204，所述第二自对准硅化物层202用于降低所述像素单元区中接触电阻。
本发明实施例在感光区的有源区表面不形成自对准硅化物以及逻辑区的有源区表面形成自对准硅化物即第一自对准硅化物层8的条件下，在形成接触孔的过程中，对形成于接触孔的开口11内侧表面和开口11外的表面上的Ti层和TiN层组成的粘附层和阻挡层的工艺结构做了特别的设置，将TiN层分成了两层，在Ti层和第一TiN层形成后进行了一次RTP处理，由于感光区的有源区表面未形成自对准硅化物，故感光区的接触孔的开口11能将感光区的有源区表面的硅暴露出来，RTP处理能使Ti层和硅发生硅化反应形成TiSi即第二自对准硅化物层202，通过第二自对准硅化物能降低感光区中光电二极管的电流通路的电阻，从而能有效读取电信号。
同时，由于本发明实施例将TiN层分成了两层，这样即使RTP处理会使得Ti会突出在第一TiN层的表面上，第二TiN层形成后依然能将突出在第一TiN层表面上的Ti覆盖，从而能保证形成良好的阻挡效果，能防止接触孔的钨填充过程中F对Ti的攻击，从而能避免出现空洞；以及能防止钨沉积过程中消耗B2H5，能避免钨厚度减少，从而能保证接触孔的填充质量，能防止接触电阻增加。
如图5A至图5D所示，是本发明实施例CMOS图像传感器的制造方法各步骤中的器件剖面结构图；本发明实施例CMOS图像传感器的制造方法中，如图5A所示，CMOS图像传感器形成于硅衬底1上，所述CMOS图像传感器包括感光区和逻辑区，所述感光区中形成有由多个像素单元组成的阵列结构，所述逻辑区中形成有由NMOS管和PMOS管组成的逻辑电路。
各所述像素单元形成在第一有源区中，各所述像素单元包括感光二极管和多个MOS晶体管。
所述逻辑区的各NMOS管和各PMOS管形成于对应的第二有源区中。
在所述第一有源区的表面形成有SAB层7，在各所述第二有源区的表面形成有第一自对准硅化物层8。
所述SAB层7的材料为SiN，所述第一自对准硅化物层8的材料为CoSi或NiSi。
层间膜10覆盖在所述像素单元区和所述逻辑区；在形成所述层间膜10之后，还包括如下步骤：
步骤一、如图5A所示，光刻定义出接触孔的形成区域，进行刻蚀形成所述接触孔的开口11，在所述像素单元区和所述逻辑区中都形成有穿过所述层间膜10的接触孔的开口11；所述像素单元区中的所述接触孔的开口11将所述第一有源区的表面打开，所述逻辑区中的所述接触孔的开口11将所述第一自对准硅化物层8表面打开。
步骤二、如图5B所示，依次沉积Ti层和第一TiN层。沉积的Ti层和第一TiN层如标记201所示。
所述Ti层的厚度为
所述第一TiN层的厚度为
所述Ti层的沉积方法采用离子化金属电浆IMP PVD或RF PVD。
所述第一TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD。
步骤三、如图5C所示，进行RTP处理，所述RTP处理过程中，所述第一有源区表面露出的硅和所述Ti层发生硅化反应形成TiSi，由TiSi组成第二自对准硅化物层202。
其他区域的所述Ti层未发生硅化反应，依然保留为粘附层。但是所述RTP处理过程所述第一TiN层的表面会有Ti露出。
所述RTP处理的温度为500℃～800℃，所述RTP处理采用灯泡加热处理或者采用激光加热处理。
所述RTP处理完成之后将所述硅衬底1冷却到100℃以下，所述硅衬底1在所述RTP处理的工艺腔中冷却，冷却时间为2分钟～3分钟。
也能在N2气氛的冷却腔体中冷却，且工艺腔体和冷却腔体之间不能与O2等氧化剂接触；一定不能采用传统方法在大气中冷却。
RTP处理工艺在粘附层(glue layer)即Ti层之后进行有利于Ti Salicide即TiSi形成，降低接触电阻，且热预算(thermal budget)比在后续钨填充后的化学机械研磨(WCMP)之后做更好。
但RTP处理过程中，会导致Ti层和第一TiN层一起形成完整的大柱状晶，使Ti暴露出来，并容易氧化形成TiOx或者TiNOx。如果后面直接沉积W，差的结果是，在W沉积过程中，TiOx或者TiNOx对WF6的阻挡(barrier)能力弱，形成小的F攻击(attack)Ti，出现严重空洞缺陷(Void defect)和晶圆允收测试(WAT)的测试结果如电阻成倍增长。次差的结果是，W沉积过程中，消耗B2H6，减少W成核层(nucleation)的实际厚度，影响孔隙填充(gap filling)效果，WAT的接触电阻(Rc)飘高。
步骤四、如图5D所示，沉淀第二TiN层，所述第二TiN将所述第一TiN表面露出的Ti覆盖。
所述第二TiN层的厚度大于等于
所述第二TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD。
通常，在沉积所述第二TiN层之前还包括采用原位活性H*进行还原处理的步骤。
本发明实施例方法通过将TiN沉积拆成两步，可以有效降低机台生产周期(cycletime)从而提高生产效率，且第二次沉积的第二TiN层可以盖住裸露的Ti，有效的降低后续采用WCVD形成W层204时的F attack。
步骤五、如图4所示，在各所述接触孔的开口11中填充有W层204，所述第二自对准硅化物层202用于降低所述像素单元区中接触电阻。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种CMOS图像传感器，其特征在于，CMOS图像传感器形成于硅衬底上，所述CMOS图像传感器包括感光区和逻辑区，所述感光区中形成有由多个像素单元组成的阵列结构，所述逻辑区中形成有由NMOS管和PMOS管组成的逻辑电路；
各所述像素单元形成在第一有源区中，各所述像素单元包括感光二极管和多个MOS晶体管；
所述逻辑区的各NMOS管和各PMOS管形成于对应的第二有源区中；
在所述第一有源区的表面形成有SAB层，在各所述第二有源区的表面形成有第一自对准硅化物层；
层间膜覆盖在所述像素单元区和所述逻辑区；
在所述像素单元区和所述逻辑区中都形成有穿过所述层间膜的接触孔的开口；所述像素单元区中的所述接触孔的开口将所述第一有源区的表面打开，所述逻辑区中的所述接触孔的开口将所述第一自对准硅化物层表面打开；
所述接触孔的开口的底部表面和侧面依次形成有Ti层、第一TiN层和第二TiN层的叠加结构；
所述Ti层和所述第一TiN层进行了RTP处理并在所述第一有源区的表面形成有由TiSi组成的第二自对准硅化物层；
所述RTP处理过程所述第一TiN层的表面会有Ti露出，所述第二TiN将所述第一TiN表面露出的Ti覆盖；
在各所述接触孔的开口中填充有W层，所述第二自对准硅化物层用于降低所述像素单元区中接触电阻。
2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述Ti层的厚度为
3.如权利要求2所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述第一TiN层的厚度为
4.如权利要求3所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述第二TiN层的厚度大于等于
5.如权利要求2所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述Ti层的沉积方法采用离子化金属电浆PVD或射频PVD。
6.如权利要求4所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述第一TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD；所述第二TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD。
7.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述RTP处理的温度为500℃～800℃。
8.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述SAB层的材料为SiN，所述第一自对准硅化物层的材料为CoSi或NiSi。
9.一种CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，CMOS图像传感器形成于硅衬底上，所述CMOS图像传感器包括感光区和逻辑区，所述感光区中形成有由多个像素单元组成的阵列结构，所述逻辑区中形成有由NMOS管和PMOS管组成的逻辑电路；
各所述像素单元形成在第一有源区中，各所述像素单元包括感光二极管和多个MOS晶体管；
所述逻辑区的各NMOS管和各PMOS管形成于对应的第二有源区中；
在所述第一有源区的表面形成有SAB层，在各所述第二有源区的表面形成有第一自对准硅化物层；
层间膜覆盖在所述像素单元区和所述逻辑区；在形成所述层间膜之后，还包括如下步骤：
步骤一、光刻定义出接触孔的形成区域，进行刻蚀形成所述接触孔的开口，在所述像素单元区和所述逻辑区中都形成有穿过所述层间膜的接触孔的开口；所述像素单元区中的所述接触孔的开口将所述第一有源区的表面打开，所述逻辑区中的所述接触孔的开口将所述第一自对准硅化物层表面打开；
步骤二、依次沉积Ti层和第一TiN层；
步骤三、进行RTP处理，所述RTP处理过程中，所述第一有源区表面露出的硅和所述Ti层发生硅化反应形成TiSi，由TiSi组成第二自对准硅化物层；
所述RTP处理过程所述第一TiN层的表面会有Ti露出；
步骤四、沉淀第二TiN层，所述第二TiN将所述第一TiN表面露出的Ti覆盖；
步骤五、在各所述接触孔的开口中填充有W层，所述第二自对准硅化物层用于降低所述像素单元区中接触电阻。
10.如权利要求9所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于：所述Ti层的厚度为
所述第一TiN层的厚度为
所述第二TiN层的厚度大于等于
11.如权利要求10所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于：所述Ti层的沉积方法采用离子化金属电浆PVD或射频PVD；
步骤二中，所述第一TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD；
步骤四中，所述第二TiN层的形成工艺为ALD或MOCVD。
12.如权利要求9所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于：步骤四中在沉积所述第二TiN层之前还包括采用原位活性H*进行还原处理的步骤。
13.如权利要求9所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于：所述RTP处理的温度为500℃～800℃，所述RTP处理采用灯泡加热处理或者采用激光加热处理。
14.如权利要求13所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于：所述RTP处理完成之后将所述硅衬底冷却到100℃以下，所述硅衬底在所述RTP处理的工艺腔中冷却或者在N2气氛的冷却腔体中冷却。
15.如权利要求9所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于：所述SAB层的材料为SiN，所述第一自对准硅化物层的材料为CoSi或NiSi。
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|---|---|---|---|---|
| CN116314234A (zh) * | 2023-05-19 | 2023-06-23 | 合肥晶合集成电路股份有限公司 | 半导体器件的制作方法以及cmos图像传感器 |
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2019
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