通过C离子注入降低CMOS图像传感器白像素的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过C离子注入降低CMOS图像传感器白像素的方法，针对传统CMOS图像传感器白像素较高的问题，通过采用离子注入工艺，在光电二极管周围的P+型隔离区中注入一定浓度的C离子，并通过高温退火工艺，促进P+型隔离区中C离子对氧气的聚集，以及氧聚集形成的氧沉淀对光电二极管中金属离子污染的吸附，从而可有效地降低CMOS图像传感器的白像素。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制造
，更具体地，涉及一种通过C离子注入降低CMOS图像传感器白像素的工艺集成方法。
技术介绍
伴随着移动互联网的飞速发展，人们对智能终端的需求愈来愈庞大，而有着智能终端“眼睛”之称的图像传感器也迎来了前所未有的发展空间。传统的CCD图像传感器由于其功耗较大，市场局限在高性能的数码相机中；CM0S图像传感器不仅功耗低，速率快，而且易于与现有的半导体工艺相兼容，生产成本较低，这使得CMOS图像传感器占据了图像传感器市场的半壁江山。未来CMOS图像传感器发展的方向是高像素、低功耗、高像质。高像素和低功耗要求像素尺寸不断地缩小，然而随着像素尺寸的不断缩小，像素的质量却急剧下降，特别是量子效率和噪声。量子效率是指光电二极管将光子转变成为光生载流子的能力，它与光电二极管的结构密切相光，可以通过调整光电二极管的深度来弥补小尺寸像素量子效率低的问题。但是噪声的降低却非常的困难。表征像素噪声的一个重要参数是暗光下的白像素个数，白像素是指那些亮度相对于周围像素亮度异常偏高的像素点，暗光下白像素个数越多图像的质量就越差。目前，绝大多数的CMOS图像传感器厂商都采用特定的逻辑运算电路来修复白像素。但是修复前的白像素在通过逻辑运算修复之后，或多或少会对周围像素的原始色彩产生一定的影响。因此，减少修复前的白像素个数仍是提高图像质量的重要方面。白像素主要来自于光电二极管中的金属污染或晶格缺陷。工艺上降低CMOS图像传感器白像素的主要方法是控制工艺过程中金属污染和晶格缺陷的引入，例如机台端的作业部件尽量选用不含金属元素的材质，晶圆尽量选用带外延层的硅片，等等。虽然这些措施能够减少白像素的个数，但是工艺过程控制非常困难，因为很低的金属离子污染浓度就能够引起白像素的急剧升尚。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种通过C离子注入降低CMOS图像传感器白像素的方法，可有效降低因金属离子污染引起的白像素数量升高问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:一种通过C离子注入降低CMOS图像传感器白像素的方法，包括以下步骤:步骤SOl:提供一硅基体，在所述基体上以光刻胶作为阻挡层，通过离子注入工艺在所述基体中形成光电二极管的缓变PN结；步骤S02:以光刻胶作为阻挡层，通过离子注入工艺在所述基体中形成光电二极管的侧面P+型隔离，并接着通过离子注入工艺向侧面P+型隔离区中注入C离子；步骤S03:在所述基体上制备多晶硅传输栅，然后，以光刻胶作为阻挡层，通过离子注入工艺形成光电二极管在基体硅表面的P+型隔离，并接着通过离子注入工艺向表面P+型隔离区中注入C离子；步骤S04:进行高温退火工艺；步骤S05:制备栅极侧墙，并进行浅层离子注入，以及制备层间电介质、金属和通孔层。优选地，步骤SOl与步骤S02的顺序互换进行。优选地，步骤S02中，采用多道离子注入工艺在光电二极管的侧面P+型隔离区中注入C离子。优选地，步骤S02中，采用三道离子注入工艺在光电二极管的侧面P+型隔离区中注入C离子。优选地，步骤S02中，向侧面P+型隔离区中注入C离子时的离子注入剂量为5E13?5E14/cm2，注入能量为4?60Kev。优选地，步骤S03中，向表面P+型隔离区中注入C离子时的离子注入剂量为5E13?5E14/cm2，注入能量为2?1Kev0优选地，步骤S04中，进行高温退火工艺时的退火温度为700?1000摄氏度，退火时间为10?60分钟。优选地，步骤S03中，采用化学气相沉积工艺生长多晶硅层，并通过光刻以及刻蚀工艺制备形成多晶硅传输栅。优选地，步骤SOl中，所述光电二极管由缓变PN结构成，基体为P型，从深到浅施主型杂质浓度逐渐增加，依次从N型过渡到N+型。优选地，步骤S05中，采用浅层离子注入方式，形成N+型浮动扩散区，作为传输栅的漏。从上述技术方案可以看出，本专利技术针对传统CMOS图像传感器白像素较高的问题，通过采用离子注入工艺，在光电二极管周围的P+型隔离区中注入一定浓度的C离子，并通过高温退火工艺，促进P+型隔离区中C离子对氧气的聚集，以及氧聚集形成的氧沉淀对光电二极管中金属离子污染的吸附，从而可有效地降低CMOS图像传感器的白像素。【附图说明】图1是本专利技术通过C离子注入降低CMOS图像传感器白像素的方法的流程图；图2?图9是本专利技术一较佳实施例中根据图1的方法制作CMOS图像传感器像素单元时的工艺步骤示意图；图1Oa?图1Ob是采用传统的离子注入方式和本专利技术的离子注入方式在制作CMOS图像传感器时的对比示意图；其中，图1Oa代表按传统的离子注入方式形成的CMOS图像传感器，图1Ob代表按本专利技术的离子注入方式形成的CMOS图像传感器。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的【具体实施方式】中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的【具体实施方式】中，请参阅图1，图1是本专利技术通过C离子注入降低CMOS图像传感器白像素的方法的流程图；同时，请结合参阅图2?图9，图2?图9是本专利技术一较佳实施例中根据图1的方法制作CMOS图像传感器像素单元时的工艺步骤示意图。如图1所示，本专利技术的通过C离子注入降低CMOS图像传感器白像素的方法，包括以下步骤:如框01所示，步骤SOl:提供一硅基体，在所述基体上以光刻胶作为阻挡层，通过离子注入工艺在所述基体中形成光电二极管的缓变PN结。请参阅图2。首先，在基体I上涂敷一层光刻胶(图略)，并通过光刻、刻蚀方式对光刻胶进行图形化，将不需要进行离子注入的区域通过光刻胶进行覆盖，去除需要进行离子注入区域的光刻胶。然后，以图形化的光刻胶为阻挡层，通过离子注入工艺(如图示箭头所指，下同)在基体I中形成光电二极管2的缓变PN结。可通过不同的离子注入组合方式来形成此光电二极管结构，以使所形成的光电二极管由缓变PN结构成，基体为P型，从深到浅施主型杂质浓度逐渐增加，依次从N型过渡到N+型。为了控制基体中的晶格缺陷，降低其产生白像素的影响，在本实施例中采用了带外延层的P型硅片I作为基体材料。图中光电二极管2区域的空心圆点表示在离子注入过程中，因电子淋浴作用所挥发的金属元素离子对基体层中的光电二极管所造成的金属污染3。如框02所示，步骤S02:以光刻胶作为阻挡层，通过离子注入工艺在所述基体中形成光电二极管的侧面P+型隔离，并接着通过离子注入工艺向侧面P+型隔离区中注入C离子。请参阅图3。接着，将上步骤的光刻胶去除，然后再用同样的方式，在基体上涂敷一层光刻胶，并以图形化的光刻胶为阻挡层，通过离子注入工艺在基体I中形成光电二极管2的侧面P+型隔离4。请参阅图4。接着，借助本步骤中的光刻胶阻挡层，继续通过离子注入工艺向已形成的侧面P+型隔离区4中注入一定浓度的C离子。作为可选的实施方式，可采用多道离子注入工艺，在光电二极管2的侧面P+型隔离区4中注入C离子。并且，向侧面P+型隔离区中注入C离子时的离子注入剂量可控制在5E13?5E14/cm2，注入能量可控制在4?60Kev。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过C离子注入降低CMOS图像传感器白像素的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：提供一硅基体，在所述基体上以光刻胶作为阻挡层，通过离子注入工艺在所述基体中形成光电二极管的缓变PN结；步骤S02：以光刻胶作为阻挡层，通过离子注入工艺在所述基体中形成光电二极管的侧面P+型隔离，并接着通过离子注入工艺向侧面P+型隔离区中注入C离子；步骤S03：在所述基体上制备多晶硅传输栅，然后，以光刻胶作为阻挡层，通过离子注入工艺形成光电二极管在基体硅表面的P+型隔离，并接着通过离子注入工艺向表面P+型隔离区中注入C离子；步骤S04：进行高温退火工艺；步骤S05：制备栅极侧墙，并进行浅层离子注入，以及制备层间电介质、金属和通孔层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓，陈昊瑜，田志，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31