[發(fā)明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410464770.1
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104465684B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 神野健
• 申請（專利權(quán)）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/027
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 馮玉清

本公開涉及半導體器件及其制造方法。半導體器件的性能得到了改善。半導體器件具有在像素區(qū)域中形成的光電二極管和轉(zhuǎn)移晶體管。此外，半導體器件具有在外圍電路區(qū)域中形成的第二晶體管。轉(zhuǎn)移晶體管包括第一柵電極以及由在第一柵電極上方形成的厚的硬掩模膜形成的膜部件。第二晶體管包括第二柵電極、源極/漏極區(qū)域、在第二柵電極的上表面以及源極/漏極區(qū)域的上表面處形成的硅化物層。

相關(guān)申請的交叉引用

2013年9月13日提交的日本專利申請No.2013-190808的公開內(nèi)容，包括說明書、附圖和摘要，通過引用整體合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體器件及其制造方法，并且優(yōu)選適用于包括例如固態(tài)圖像感測元件的半導體器件及其制造方法。

背景技術(shù)

作為固態(tài)圖像感測元件，已經(jīng)發(fā)展了使用CMOS(互補金屬氧化物半導體)的CMOS圖像傳感器。CMOS圖像傳感器包括多個像素，每個像素具有光電二極管和轉(zhuǎn)移晶體管。在半導體襯底的像素區(qū)域形成光電二極管和轉(zhuǎn)移晶體管。另一方面，在半導體襯底的外圍電路區(qū)域，有用于形成邏輯電路的晶體管，即，邏輯晶體管。

包括作為固態(tài)圖像感測元件的CMOS圖像傳感器的半導體器件的制造步驟具有向半導體襯底中摻入離子的步驟，以在像素區(qū)域形成光電二極管。在離子摻入步驟中，例如，向在半導體襯底的上表面一側(cè)形成的p型阱中，例如，從半導體襯底的上表面一側(cè)摻入n型雜質(zhì)離子，由此在p型阱內(nèi)部形成n型阱。這導致具有在p型阱和n型阱之間的pn結(jié)的光電二極管的形成。

此外，包括CMOS圖像傳感器的半導體器件的制造步驟具有在像素區(qū)域和外圍電路區(qū)域中形成硅化物層的步驟。在硅化物層形成步驟中，在像素區(qū)域中形成光電二極管之后，在外圍電路區(qū)域，在邏輯晶體管的柵電極的上表面和柵電極相對兩側(cè)的源極/漏極區(qū)域的上表面處形成硅化物層。

日本未審專利公開No.2010-40636(專利文獻1)公開了下列技術(shù)：以在像素區(qū)域中的轉(zhuǎn)移晶體管的柵電極上方留下的抗蝕劑圖案作為掩模，向半導體襯底中摻入離子，由此形成光電二極管。

專利文獻

[專利文獻1]

日本未審專利公開No.2010-40636

發(fā)明內(nèi)容

在CMOS圖像傳感器中，為了接收包括紅光的光，有效率地生成電子，并且有效率地捕獲所生成的電子，光電二極管的pn結(jié)期望布置在離半導體襯底的上表面深的位置處。因此，關(guān)于形成光電二極管的pn結(jié)的p型阱和n型阱，對于在p型阱的上層部分處形成的n型阱，n型阱的下表面期望布置在盡可能深的位置。

然而，當與柵電極對準地摻入離子時，離子可能穿透柵電極，摻入到柵電極下方的柵極絕緣膜和半導體襯底中。在這種情況下，為了防止或抑制離子被摻入到柵電極下方的柵極絕緣膜和半導體襯底中，例如，可以考慮在柵電極上形成有絕緣膜時進行離子摻雜。

然而，在外圍電路區(qū)域，在柵電極的上表面以及源極/漏極區(qū)域的上表面處形成硅化物層。因此，在摻入離子和形成光電二極管之后，需要去除外圍電路區(qū)域中的柵電極上方的絕緣膜。然而，當通過例如濕法蝕刻來去除外圍電路區(qū)域的柵電極上方的厚絕緣膜時，可能部分地去除元件隔離區(qū)域或柵極絕緣膜。因此，在形成光電二極管之后，難以去除外圍電路區(qū)域的柵電極上方的絕緣膜。

即，為了容易地形成硅化物層，不能在柵電極上方形成厚絕緣膜，并且不能將n型雜質(zhì)離子摻入到距離光電二極管形成區(qū)域的半導體襯底的上表面深的位置。結(jié)果，在距離半導體襯底的上表面淺的位置處形成光電二極管。相應地，在半導體襯底的上表面的附近形成的p⁺型半導體區(qū)域的雜質(zhì)離子擴散到光電二極管內(nèi)部。于是，降低光電二極管中的飽和電子數(shù)，這可能會降低CMOS圖像傳感器的靈敏度，導致半導體器件的性能退化。