一种通过增加热处理过程改善CIS白色像素点的方法

摘要

本发明涉及一种通过增加热处理过程改善CIS白色像素点的方法，包括以下步骤：步骤S1、提供一用于形成图像传感器的半导体衬底，所述半导体衬底至少具有栅极和源、漏结构；步骤S2、在所述半导体衬底表面形成一阻挡层；步骤S3、对所述阻挡层进行第一高温退火处理；步骤S4、对进行第一高温退火处理后的所述阻挡层进行第二高温退火处理。其优点在于，通过在沉积阻挡层与快速高温退火之间增加一道高温退火工序，可以增强阻挡层捕获浸入的金属离子，有效防止其他电子污染像素区，同时修复等离子体损伤；有效降低图像传感器在图像信号传输过程中的失真度，减少白色像素点；在像素其他性能不变的情况下，有效提高白色像素点性能。

权利要求

1.一种通过增加热处理过程改善CIS白色像素点的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、提供一用于形成图像传感器的半导体衬底，所述半导体衬底至少具有栅极和源、漏结构；

步骤S2、通过等离子体加强化学沉积法在所述半导体衬底表面沉积形成氧化硅层；

步骤S3、对氧化硅层进行第一高温退火处理，处理温度为660℃，处理时间为80min，处理氛围为氮气；

步骤S4、对氧化硅层进行快速高温退火处理。

说明书

一种通过增加热处理过程改善CIS白色像素点的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种通过增加热处理过程改善 CIS白色像素点的方法。

背景技术

[0002] 随着集成电路设计技术和工艺水平的提高，互补金属氧化物半导体图像传感器 (CMOS Image Sensor)因其固有的诸如低功耗，低成本，体积小，可随机读取，集成度高等优
点得到广泛地应用。

[0003] 白色像素(White Pixel，WP)是指在无光照条件下CIS器件输出的DN值>64的像素数量，是评估CIS器件性能的一个重要指标，直接反应器件的成像质量。因此，提高 CIS器件
WP性能，即改善白色像素点(WP Count)是CIS器件制造工艺的一个长期目标。

[0004] 在55nm制程的CIS制造工艺中，白色像素点的数目是非常重要的参数，大量的白色污点会影响整个图像的质量。而金属杂质离子和界面的缺陷对于白色像素点的形成具有重
大的贡献作用。CIS芯片分为像素区和逻辑区。理论上，像素区存储的电子应该全部都是光
电二极管中的光子转化而来。但是芯片中受到金属污染或是其他电子的浸入，都会产生白
色像素点。因此需要采取措施防止金属离子的污染。

[0005] 中国发明专利CN201610835441.2，公开日为2017.05.10，并具体公开了一种半导体器件的制造方法，对半导体衬底进行单次离子注入，所注入杂质的原子半径大于半导体
衬底材料的原子半径；然后使用电磁包对半导体衬底进行数次退火再解决工艺，每次使用
不同波长的电磁波，电磁波包括可见光和红外光波段。通过在传统的退火工艺基础上，增加
红外光波段的退火工艺，可以抵达硅片表面以下更深的区域，从而提高衬底的再结晶恢复
能力，有效减少晶格位错，抑制金属杂质向衬底扩散。但是该发明仅仅依靠扩大可见光波段
范围，从而深入芯片内部，提高陈定结晶恢复能力，减少深掺杂区域的品格位错，抑制金属
杂质向半导体衬底扩散，而无法减少界面的缺陷。

[0006] 因此，亟需一种能够抑制金属杂质离子污染，修复界面缺陷的改善CIS白色像素点的方法，而目前关于这种方法还未见报道。

发明内容

[0007] 本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种通过增加热处理过程改善CIS白色像素点的方法。

[0008] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

[0009] 一种通过增加热处理过程改善CIS白色像素点的方法，包括以下步骤：

[0010] 步骤S1、提供一用于形成图像传感器的半导体衬底，所述半导体衬底至少具有栅极和源、漏结构；

[0011] 步骤S2、在所述半导体衬底表面形成一阻挡层；

[0012] 步骤S3、对所述阻挡层进行第一高温退火处理；

[0013] 步骤S4、对进行第一高温退火处理后的所述阻挡层进行第二高温退火处理。

[0014] 优选的，所述步骤S3中，所述第一高温退火处理采用的温度为650～700℃。

[0015] 优选的，所述步骤S3中，所述第一高温退火处理采用的温度为680℃。

[0016] 优选的，所述步骤S3中，所述第一高温退火处理进行的时间为10～120min。

[0017] 优选的，所述步骤S3中，所述第一高温退火处理进行的时间为60min。

[0018] 优选的，所述步骤S3中，所述第一高温退火处理是在氮气氛围下进行的。

[0019] 优选的，所述步骤S4中，所述第二高温退火处理为快速高温退火处理。

[0020] 优选的，所述步骤S2中，形成所述阻挡层的方法为等离子体加强化学沉积法。

[0021] 优选的，所述步骤S2中，形成所述阻挡层的方法为炉管工艺。

[0022] 本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

[0023] 本发明的一种通过增加热处理过程改善CIS白色像素点的方法，通过在沉积阻挡层与快速高温退火之间增加一道高温退火工序，可以增强阻挡层捕获浸入的金属离子，有
效防止其他电子污染像素区，同时修复等离子体损伤；有效降低图像传感器在图像信号传
输过程中的失真度，减少白色像素点；在像素其他性能不变的情况下，有效提高白色像素点
性能。

附图说明

[0024] 图1是本发明的一个优选实施例的工艺流程图。

具体实施方式

[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其
他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0027] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

[0028] 作为一个优选的实施例，如图1所示，一种通过增加热处理过程改善CIS白色像素点的方法，包括以下步骤：

[0029] 步骤S1、提供一用于形成图像传感器的半导体衬底，所述半导体衬底至少具有栅极和源、漏结构；

[0030] 步骤S2、在所述半导体衬底表面形成一阻挡层；

[0031] 步骤S3、对所述阻挡层进行第一高温退火处理；

[0032] 步骤S4、对进行第一高温退火处理后的所述阻挡层进行第二高温退火处理。

[0033] 采用上述技术方案，通过在形成阻挡层与第二高温退火处理之间增加一道高温退火工序，可以增强阻挡层捕获浸入的金属离子，有效防止其他电子污染像素区，同时修复等
离子体损伤；有效降低图像传感器在图像信号传输过程中的失真度，减少白色像素点；在像
素其他性能不变的情况下，有效提高白色像素点性能。

[0034] 作为一个优选的实施例，所述阻挡层为氧化物层。

[0035] 其中，优选的，所述氧化物层为氧化硅层。

[0036] 作为一个优选的实施例，所述步骤S3中，所述第一高温退火处理采用的温度为 650～700℃。

[0037] 作为一个优选的实施例，所述步骤S3中，所述第一高温退火处理进行的时间为 10～120min。

[0038] 作为一个优选的实施例，所述步骤S3中，所述第一高温退火处理是在氮气氛围下进行的。

[0039] 作为一个优选的实施例，所述步骤S4中，所述第二高温退火处理为快速高温退火处理(RTA)。

[0040] 作为一个优选的实施例，所述步骤S2中，形成所述阻挡层的方法为等离子体加强化学沉积法(PECVD)。

[0041] 作为一个优选的实施例，所述步骤S2中，形成所述阻挡层的方法为炉管工艺。

[0042] 实施例1

[0043] 本实施例为一种通过增加热处理过程改善CIS白色像素点的方法，包括以下步骤：

[0044] 步骤S1、提供一用于形成图像传感器的半导体衬底，所述半导体衬底至少具有栅极和源、漏结构；

[0045] 步骤S2、通过等离子体加强化学沉积法在所述半导体衬底表面沉积形成氧化硅层；

[0046] 步骤S3、对氧化硅层进行第一高温退火处理，处理温度为660℃，处理时间为80min，处理氛围为氮气；

[0047] 步骤S4、对氧化硅层进行快速高温退火处理。

[0048] 采用上述技术方案，利用PECVD能够在衬底表面形成致密的氧化硅层，但是PECVD 会带来等离子体损伤，因此，在快速高温退火之前通过680℃长时间高温退火，能够修复等
离子体损伤，并且可以增强氧化硅层捕获进入的金属离子，防止其他电子污染CIS的像素
区，从而减少白色像素点。

[0049] 实施例2

[0050] 本实施例为一种通过增加热处理过程改善CIS白色像素点的方法，包括以下步骤：

[0051] 步骤S1、提供一用于形成图像传感器的半导体衬底，所述半导体衬底至少具有栅极和源、漏结构；

[0052] 步骤S2、通过炉管工艺在所述半导体衬底表面沉积形成氧化硅层；

[0053] 步骤S3、对氧化硅层进行第一高温退火处理，处理温度为680℃，处理时间为60min，处理氛围为氮气；

[0054] 步骤S4、对氧化硅层进行快速高温退火处理。

[0055] 采用上述技术方案，在快速高温退火之前通过680℃长时间高温退火，可以增强氧化硅层捕获进入的金属离子，防止其他电子污染CIS的像素区，从而减少白色像素点。

[0056] 以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的
等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。