[发明专利]CMOS图像传感器的工艺方法

说明书

本发明公开了一种CMOS图像传感器的工艺方法，在半导体衬底上形成外延嵌入层；通过生长外延嵌入层的过程对所述CMOS图像传感器的形成区域进行预掺杂，提前储备部分需要的掺杂杂质，以降低后续离子注入的注入能量及注入剂量。本发明通过额外进行N型EPI生长的方式对像素区进行预掺杂，提前补充大量的N型杂质，使得该结构在后续的工艺中无需再大能量、大剂量的离子注入，从而可以减轻制程中大能量离子注入对硅晶格的损伤，从而显著改善其白点缺陷的问题。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种CMOS图像传感器的工艺方法。

背景技术

随着CMOS工艺水平的提高，CMOS光学图像传感器（CIS：CMOS Image Sensor）凭借功耗低、成本低、体积小、可随机读取等一系列优点，实现了在平板电脑、智能手机等消费类电子领域的广泛应用。

CIS器件的White Pixel （白像素、白点）是制约其性能、质量和可靠性改善的重要因素。白点是CIS器件中比较常见的一种缺陷，理论上，CMOS光学图像传感器在不受光照时是不产生光电流的，但是各种工艺上的缺陷会导致CMOS光学图像传感器在不受光照时也会产生暗电流，对于一个像素单位来说，当不受光照时的暗电流超过了正常通过捕获光子产生的光电流之后，该像素点就会被控制电路默认为是白像素，所以白像素就是暗电流过大的像素单元。它会严重影响CMOS光学图像传感器的图像效果。如何改善与降低White pixel是提升CIS产品性能的重要方向。

产生白点缺陷的原因很多，比如金属污染产生暗电流。另外，离子注入造成的晶格损伤也是产生White Pixel的重要因素。受损的晶格会导致大量的自由电子从价带穿越费米能级进入导带，从而引起像素点电流异常。大剂量、大能量的离子植入会造成晶格损伤，从而导致比较严重的white pixel问题，因此需要严格控制离子植入的剂量和能量来减少晶格损伤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种CMOS图像感器的形成方法，通过新的工艺方法，减少白点缺陷。

为解决上述问题，本发明所述的一种CMOS图像传感器的形成方法，包含：

提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成外延嵌入层；通过生长外延嵌入层的过程对所述CMOS图像传感器的形成区域进行预掺杂。

进一步地，所述的外延嵌入层，为叠层结构，包含依次形成的P型-N型-P型各外延层所组成的三明治结构。

进一步地，所述的外延嵌入层，在生长过程中对所述CMOS图像传感器的形成区域预掺杂后，能降低后续的离子注入的能量及剂量，以降低高能大剂量的离子注入对晶格造成的损伤。

进一步地，所述的外延嵌入层的制作工艺包含：

在光片晶圆上先沉积第一层P型外延，然后再沉积第二层N型外延，最后再沉积第三层P型外延，形成三明治结构，其最后形成的外延层的总厚度与不采用外延嵌入层的工艺保持一致。

进一步地，所述的第一层P型外延的厚度为3～5微米，第二层N型外延的厚度为1～3微米，第三层P型外延的厚度为0.2～0.5微米。

进一步地，所述的外延嵌入层中，N型掺杂的杂质包含P、As、Sb。

进一步地，所述的外延嵌入层中其N型外延层的掺杂浓度为2E15～3E16CM-³。

进一步地，所述的外延嵌入层中的N型外延层，能省略原制程中的N型杂质的高能注入，以减少对高能注入对晶格的损伤。