[发明专利]抑制热簇集的半导体结构、制作抑制热簇集半导体元件的方法与抑制热簇集的方法

说明书

技术领域

本发明大致上涉及一种抑制热簇集的半导体结构、制作抑制热簇集半导体元件的方法以及抑制热簇集的方法。特别是，本发明特别针对一种制作具有反向扩散型的掺质梯度区，以及包围住浅沟渠隔离的隔离掺杂区的半导体结构，使得所得的半导体结构中，浅沟渠隔离区实质上邻近掺质梯度区，以抑制半导体元件可能产生的热簇集。

背景技术

互补式金氧半导体影像传感器（CIS）在许多的场合中，例如行动装置、网络摄影机、监视器、玩具或是医疗器材中，都有广泛的用途。如同任何成功的消费性电子产品一样，一个成功的互补式金氧半导体影像传感器也必须要有高感度，才能够在竞争日渐激烈的艰困市场中保持竞争力。

对于高感度而言，目前最致命的问题之一在于：热簇集失效（hot cluster failure）的状况。热簇集失效的状况像是传染病一样，不仅会摧毁原本像素的功能，同时还会波及邻近的像素，使得一群正常（normal）与不正常像素（abnormal）都一起变成坏掉（bad）的像素。这些坏掉的像素因为热簇集失效的缘故，又会集合成为十字形（cross）或是块状（block）的簇集（cluster）。

依据现今严格的产品要求，在许多应用中，只要一个热簇集失效就算是整个晶粒（die）失效，无论其它部份是有多好。解决热簇集的症结在于，有多种可能的根源，遍及各种制程阶段，而且通常还与厂务问题（fab-related）有关。所以目前解决热簇集失效的作法，仍然局限于各个击破（case by case），而没有一个釜底抽薪的办法。

发明内容

本发明于是提出一种抑制热簇集的半导体结构、制作抑制热簇集半导体元件的方法以及用来抑制热簇集的方法。本发明方法可以抑制不正常像素的问题局限于局部，而不致于扩散开来成为热簇集，有效解决了不正常像素倾向形成热簇集的问题，亦避免了单一热簇集造成整个晶粒都失效的灾难。

本发明首先提出一种半导体元件的制作方法，以抑制热簇集的发生。首先，在基材上形成磊晶层而直接接触此基材。其次，在形成磊晶层后进行热步骤，以在磊晶层中形成掺质梯度区，且掺质梯度区具有从基材向磊晶层方向渐减的掺质梯度。然后，在掺质梯度区完成后进行至少一元件步骤，而形成位于磊晶层中的复数个元件区。复数个元件区可以包括第一元件区、第二元件区、以及位于第一元件区以及第二元件区间的浅沟渠隔离区。浅沟渠隔离区包括浅沟渠隔离以及包围浅沟渠隔离的隔离掺杂区，使得隔离掺杂区实质上接近掺质梯度区。

在本发明半导体元件的制作方法中，基材、磊晶层与浅沟渠隔离区具有第一导电型，而第一元件区与第二元件区具有第二导电型。

在本发明半导体元件的制作方法中，基材可以具有第一掺质浓度，磊晶层可以具有第二掺质浓度，而且第一掺质浓度大于第二掺质浓度。

在本发明半导体元件的制作方法中，在由轮廓模拟（profile simulation）所决定的第一温度与第一时间下进行热步骤。

在本发明半导体元件的制作方法中，位于第一元件区中的第一元件，与位于第二元件区中的第二元件，分别独立为影像传感器。

在本发明半导体元件的制作方法中，浅沟渠隔离区与掺质梯度区一起建立位能障碍（potential barrier），以抑制从第一元件区经由磊晶层流向第二元件区的暗电流所造成的热簇集。

在本发明半导体元件的制作方法中，浅沟渠隔离区实质上与掺质梯度区重叠，以抑制从第一元件区经由磊晶层流向第二元件区的暗电流所造成的热簇集。

在本发明半导体元件的制作方法中，浅沟渠隔离区实质上与掺质梯度区重叠，以阻断暗电流。

在本发明半导体元件的制作方法中，第一元件区与第二元件区中还分别形成有第一元件区以及第二元件区，且浅沟渠隔离区较第一元件区与第二元件区的其中至少一个更接近掺质梯度区。

在本发明半导体元件的制作方法中，掺质梯度区为反向扩散（back diffusion）区。

在本发明半导体元件的制作方法中，元件步骤包括退火步骤以调整掺质梯度。