專利名稱：一種圖像傳感器及用于形成圖像傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種圖像傳感器及用于形成圖像傳感 器的方法。
背景技術(shù)：
固態(tài)成像器件(Solid-statelmagingDevice)在當(dāng)代成像系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，通常
應(yīng)用于數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、移動電話和安全系統(tǒng)中等。固態(tài)成像器件將以光 子能形式傳送的光轉(zhuǎn)換成電信號，并且將電信號轉(zhuǎn)換成可以呈現(xiàn)在顯示器件上或其他能 用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理的信息。目前常見的固態(tài)成像系統(tǒng)包括電荷耦合器件(CCD)和 CMOS圖像傳感器(CIS)。作為感光元件的光電二極管(photo-reception element)是圖像傳感器的重要器
件，通過光電二極管將光子轉(zhuǎn)換為電子，因而若傳送至光電二極管的光子數(shù)量小于閾值 數(shù)量，則會導(dǎo)致圖像傳感器失效。多晶硅柵極結(jié)構(gòu)形成于與光電二極管相鄰的襯底區(qū)域 之上，為了改善多晶硅柵極結(jié)構(gòu)的電性，現(xiàn)有工藝中通常還在多晶硅柵極結(jié)構(gòu)上形成一 層金屬硅化物，如硅化鈦、硅化鈷等。但若金屬硅化物在形成于多晶硅柵極結(jié)構(gòu)上的同 時也形成于光電二極管的表面，則會導(dǎo)致光電二極管生成暗電流(dark current)，降低其 信號-噪聲(S/N)的比值，從而影響到圖像傳感器生成圖像的質(zhì)量。為了防止在光電二 極管的表面生成金屬硅化物，通常會在光電二極管區(qū)域的上方淀積一層遮蔽層如SiO2, 以阻止硅化物的產(chǎn)生。然后再在該介質(zhì)層之上形成抗反射層，以減少入射到光電二極管 上的光子的反射數(shù)量，從而提高光電二極管的光電能量轉(zhuǎn)換效率。但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，形成于 光電二極管上的遮蔽層的折射率對于光電二極管的光電能量轉(zhuǎn)換效率有直接的影響，進(jìn) 而會影響到圖像傳感器的良率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種圖像傳感器及用于形成圖像傳感器的方 法，以解決圖像傳感器中的光敏器件上形成的遮蔽層對圖像傳感器良率的影響問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于形成圖像傳感器的方法，包括在半導(dǎo)體襯底中形成光敏器件，所述光敏器件包括光敏區(qū)域；在所述光敏區(qū)域上形成遮蔽層，所述遮蔽層用于阻止在所述光敏區(qū)域之上形成 硅化物，所述遮蔽層為硅氧化物，所述遮蔽層具有范圍在1.51至1.55之間的折射率?？蛇x的，所述遮蔽層的厚度為340-360A?？蛇x的，形成所述遮蔽層的方法包括等離子體的化學(xué)氣相沉積?？蛇x的，所述等離子體的化學(xué)氣相沉積包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積?？蛇x的，進(jìn)行所述等離子提化學(xué)氣相沉積的反應(yīng)氣體包括SiH4、N2O和N2。可選的，所述SiH4的氣體流量為90-110SCCm，N2O的氣體流量為 700-800sccm, N2 的氣體流量為 1150_1350sccm。
可選的，進(jìn)行所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積時，高頻射頻功率為120-160W， 溫度為 360-440°C，壓力為 2.2-2.6Torr。本發(fā)明提供一種圖像傳感器，包括在半導(dǎo)體襯底中形成有光敏器件，所述光敏器件包括光敏區(qū)域；所述光敏區(qū)域 上形成有遮蔽層，所述遮蔽層用于阻止在所述光敏區(qū)域之上形成 硅化物，所述遮蔽層為硅氧化物，所述遮蔽層具有范圍在1.51至1.55之間的折射率?？蛇x的，所述遮蔽層的厚度為340-360人。本發(fā)明提供的用于形成圖像傳感器的方法在圖像傳感器的光敏器件上淀積高折 射率的遮蔽層，使入射在遮蔽層上的光子的折射角度位于光敏器件的光敏區(qū)域之內(nèi)，從 而增加了入射在光敏器件上的光子數(shù)量，提高了光敏器件的光電能量轉(zhuǎn)換效率，改善了 圖像傳感器的良率。


圖1為一種圖像傳感器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為遮蔽層折射率與圖像傳感器良率之間的關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā) 明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。本發(fā)明所述的一種圖像傳感器及用于形成圖像傳感器的方法可利用多種替換方 式實(shí)現(xiàn)，下面是通過較佳的實(shí)施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例， 本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替換無疑涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時，為了便于 說明，示意圖不依一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。請參閱圖1，圖1為一種圖像傳感器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，光敏器件 2如光電二極管形成于襯底1中，與所述光敏器件2相鄰，形成有P型阱區(qū)域3。在所述 P型阱區(qū)域3上形成柵極結(jié)構(gòu)4，所述柵極結(jié)構(gòu)4包括柵極介電層41和多晶硅柵極42，所 述柵極介電層41可以為SiO2或氧-氮-氧(ONO)。在所述柵極結(jié)構(gòu)4的側(cè)壁形成有邊 墻5，所述邊墻5可以為氮氧化硅。上述的光敏器件2、P型阱區(qū)域3、柵極介電層41、 多晶硅柵極42以及邊墻5的形成工藝均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳述。為改善所述多晶硅柵極42的電性特征，降低其接觸電阻值，在所述多晶硅柵極 42上還需淀積形成金屬硅化物層6。但若金屬硅化物層6同時形成于多晶硅柵極42和 光敏器件2的表面光敏區(qū)域，則會導(dǎo)致光敏器件2生成暗電流(darkcurrent)，降低其信 號-噪聲(S/N)的比值，從而影響到圖像傳感器生成圖像的質(zhì)量。因此，在所述多晶硅 柵極42上形成金屬硅化物層6之前，在所述光敏器件2的表面光敏區(qū)域需形成遮蔽層7 以阻止光敏器件2表面光敏區(qū)域產(chǎn)生硅化物。完成遮蔽層7的淀積后，再在所述多晶硅 柵極42上淀積形成金屬硅化物層6。形成所述金屬硅化物層6的金屬可以是鈦(Ti)、鈷 (Co)或鎳(Ni)，最終形成的金屬硅化物層6可以是硅化鈦、硅化鈷或硅化鎳。氮氧化硅層8則形成于上述所得結(jié)構(gòu)之上，所述氮氧化硅層8用以用于隔絕在半導(dǎo)體后段制造過程中產(chǎn)生的等離子對光敏器件2表面光敏區(qū)域的傷害。層間介質(zhì)層9形 成于所述氮氧化硅層8之上并對通過如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)對其進(jìn)行平坦化。在平坦化 后的層間介質(zhì)層9上形成微透鏡(micoriens)，通過微透鏡將入射光聚焦到光敏器件2的光 敏區(qū)域之上。 由于圖像傳感器器件尺寸的日益縮小，光敏器件2光敏區(qū)域上所獲得的光子的 數(shù)量減少，必然會限制圖像傳感器的靈敏度。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，遮蔽層7的折射率對于 光敏器件2光敏區(qū)域能夠接受的光子數(shù)量也有著直接的影響。若遮蔽層7的折射率低于 1.5，則入射到遮蔽層7上的光子就不能通過折射入射至光敏器件2的區(qū)域之內(nèi)，從而會 引起圖像傳感器器件的失效。所述遮蔽層7為硅氧化物，所述遮蔽層7內(nèi)的硅氧數(shù)量之比影響所述遮蔽層 7的折射率的高低，硅氧數(shù)量之比越大則所述介質(zhì)層的折射率較高，相較于二氧化硅 (SiO2),氧化硅(SiO)的硅氧數(shù)量之比更高，因而為提高遮蔽層7的折射率，在淀積形成 遮蔽層7時需提高遮蔽層7內(nèi)的氧化硅含量，使其硅氧數(shù)量之比提高，且使所述生成的遮 蔽層7的折射率在1.51-1.55間?，F(xiàn)有技術(shù)在通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積淀積遮蔽層時，通常使用的反應(yīng)氣 體SiH4的流量通常為70-90SCCm (標(biāo)準(zhǔn)狀況下毫升/分鐘)，高頻射頻功率為240-300W， 得到的硅氧化物遮蔽層的折射率通常小于等于1.5。為形成本發(fā)明所述的折射率在 1.51-1.55間遮蔽層7，本發(fā)明采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)，沉積時，在 高頻射頻功率為 120-160W，溫度為 360-440°C，壓力為 2.2-2.6Torr(托，Horr^l33.322 帕)的條件下通過SiH4、N2O和N2反應(yīng)生成。為提高所述遮蔽層7的硅氧數(shù)量之比， 通過增加SiH4氣體的流量并控制各反應(yīng)氣體的比例來實(shí)現(xiàn)。具體的，SiH4的氣體流量為 90-1 IOsccm, N2O的氣體流量為700_800sccm，N2的氣體流量為1150_1350sccm。完成 沉積后，施以快速退火步驟，退火溫度為1010-1020°C，退火時間為590-610秒。所得的 所述遮蔽層7的厚度為340-360A (埃)。請參閱圖2，圖2為遮蔽層折射率與圖像傳感器良率之間的關(guān)系示意圖。如圖 2所示，圖中黑色部分表示通過測試得出的在特定的遮蔽層折射率下，圖像傳感器的良 率數(shù)值分布，如圖所示，當(dāng)遮蔽層折射率為1.50，圖像傳感器的良率分布范圍很廣，處 于50%-85%間，良率平均值為71.6619%，且由方差可看出，在該折射率下，圖像傳感 器的良率穩(wěn)定性也比較差，良率的浮動范圍較大；而當(dāng)遮蔽層折射率為1.51以上時，圖 像傳感器的良率均分布于90%以上，圖像傳感器的良率有了很大的提高，平均值甚至可 以達(dá)到98%，且綜合各個遮蔽層折射率下圖像傳感器良率的平均值、最小值和方差可看 出，當(dāng)遮蔽層折射率為1.51以上時，圖像傳感器良率的穩(wěn)定性也很好。由此可看出，本 發(fā)明對傳感器良率的改善效果非常顯著。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的 精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的 范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于形成圖像傳感器的方法，包括在半導(dǎo)體襯底中形成光敏器件，所述光敏器件包括光敏區(qū)域；在所述光敏區(qū)域上形成遮蔽層，所述遮蔽層用于阻止在所述光敏區(qū)域之上形成硅化 物，所述遮蔽層為硅氧化物，所述遮蔽層具有范圍在1.51至1.55之間的折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的用于形成圖像傳感器的方法，其特征在于，所述遮蔽層的厚度 為340-360A。
3.如權(quán)利要求1所述的用于形成圖像傳感器的方法，其特征在于，形成所述遮蔽層的 方法包括等離子體的化學(xué)氣相沉積。
4.如權(quán)利要求3所述的用于形成圖像傳感器的方法，其特征在于，所述等離子體的化 學(xué)氣相沉積包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。
5.如權(quán)利要求3或4所述的用于形成圖像傳感器的方法，其特征在于，進(jìn)行所述等離 子體化學(xué)氣相沉積的反應(yīng)氣體包括SiH4、N2O和N2。
6.如權(quán)利要求5所述的用于形成圖像傳感器的方法，其特征在于，所述SiH4W氣體流 量為90-110sccm，N2O的氣體流量為700_800sccm，N2的氣體流量為1150_1350sccm。
7.如權(quán)利要求6所述的用于形成圖像傳感器的方法，其特征在于，進(jìn)行所述等離 子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積時，高頻射頻功率為120-160W，溫度為360-440°C，壓力為 2.2 2.6Torr。
8.—種圖像傳感器，包括在半導(dǎo)體襯底中形成有光敏器件，所述光敏器件包括光敏區(qū)域；所述光敏區(qū)域上形成有遮蔽層，所述遮蔽層用于阻止在所述光敏區(qū)域之上形成硅化 物，所述遮蔽層為硅氧化物，所述遮蔽層具有范圍在1.51至1.55之間的折射率。
9.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述遮蔽層的厚度為340-360人。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于形成圖像傳感器的方法，包括在半導(dǎo)體襯底中形成光敏器件，該光敏器件包括光敏區(qū)域；在該光敏區(qū)域上形成遮蔽層，所述遮蔽層用于阻止在所述光敏區(qū)域之上形成硅化物，所述遮蔽層為硅氧化物，所述遮蔽層具有范圍在1.51至1.55之間的折射率。本發(fā)明提供的用于形成圖像傳感器的方法在圖像傳感器的光敏器件上淀積高折射率的遮蔽層，使入射在遮蔽層上的光子的折射角度位于光敏器件的光敏區(qū)域之內(nèi)，從而增加了入射在光敏器件上的光子數(shù)量，提高了光敏器件的光電能量轉(zhuǎn)換效率，改善了圖像傳感器的良率。
文檔編號H01L27/146GK102024830SQ20091019583
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者劉麗麗, 曹建發(fā), 杜學(xué)東, 肖春光, 韋磊 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司