[發明專利]一種改善CIS器件白色像素污點的方法

在審

• 申請號: 201711108542.0
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107910341A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 馬宏運;孫賽;李曉玉
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 智云

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，且特別涉及一種改善CIS器件白色像素污點的方法。

背景技術

伴隨著移動互聯網的飛速發展，人們對智能終端的需求愈來愈龐大，而有著智能終端“眼睛”之稱的圖像傳感器也迎來了前所未有的發展空間。傳統的CCD圖像傳感器由于其功耗較大，市場局限在高性能的數碼相機中；CMOS圖像傳感器不僅功耗低，速率快，而且易于與現有的半導體工藝相兼容，生產成本較低，這使得CMOS圖像傳感器占據了圖像傳感器市場的半壁江山。

未來CMOS圖像傳感器發展的方向是高像素、低功耗、高像質。高像素和低功耗要求像素尺寸不斷地縮小，然而隨著像素尺寸的不斷縮小，像素的質量卻急劇下降，特別是量子效率和噪聲。量子效率是指光電二極管將光子轉變成為光生載流子的能力，它與光電二極管的結構密切相光，可以通過調整光電二極管的深度來彌補小尺寸像素量子效率低的問題。但是噪聲的降低卻非常的困難。表征像素噪聲的一個重要參數是暗光下的白像素個數，白像素是指那些亮度相對于周圍像素亮度異常偏高的像素點，暗光下白像素個數越多圖像的質量就越差。

白像素主要來自于光電二極管中的金屬污染或晶格缺陷。工藝上降低CMOS圖像傳感器白像素的主要方法是控制工藝過程中金屬污染和晶格缺陷的引入，例如機臺端的作業部件盡量選用不含金屬元素的材質，晶圓盡量選用帶外延層的硅片，等等。雖然這些措施能夠減少白像素的個數，但是工藝過程控制非常困難，因為很低的金屬離子污染濃度就能夠引起白像素的急劇升高。

在圖像傳感器制造工藝中，只要工藝少有不慎(金屬污染，維修，保養)，特別是在前段有源區離子阱注入區域，容易在圖像中產生大量的白色像素污點，影響整個圖像的質量。在CIS制備工藝中，白像素污點(White Pixel)是至關重要的性能指標，如何隔離金屬元素對像素的污染是控制WP表現的重要因素。傳統工藝中像素區域PP層為BF2離子注入，可能受洛倫茲力的影響，容易引入荷質比接近的其他金屬離子雜質(如WF⁺⁺)。現有的PP IMP注入工藝通過一層光罩，完成B、BF2和F離子的注入，其中在像素區域注入BF2很容易引入其他金屬離子影響CIS成像質量，因為IMP機臺是通過洛倫茲力進行離子篩選注入。根據離子旋轉半徑公式：WF⁺⁺離子旋轉半徑為50.7與BF2⁺離子有著相近的離子半徑。一些CIS產品設計中在像素區域會有PP離子注入，經過能量篩選后很容易將WF⁺⁺引入在像素區域，引起良率損失。

發明內容

本發明提出一種改善CIS器件白色像素污點的方法，降低了像素區域引入金屬離子的風險，提高了產品良率。

為了達到上述目的，本發明提出一種改善CIS器件白色像素污點的方法，其特征在于，包括下列步驟：

通過第一光罩對器件邏輯區域進行PP離子注入；

通過第二光罩對器件像素區域進行PP離子注入；

其中所述邏輯區域的PP離子注入采用B、BF2和F離子注入，所述像素區域的PP離子注入采用B離子注入。

進一步的，所述邏輯區域的PP離子注入中B離子注入的注入能量范圍為5～500keV，其注入劑量為10¹¹～10¹⁶/cm²。

進一步的，所述邏輯區域的PP離子注入中BF2離子注入的注入能量范圍為5～500keV，其注入劑量為10¹¹～10¹⁶/cm²。

進一步的，所述邏輯區域的PP離子注入中F離子注入的注入能量范圍為5～500keV，其注入劑量為10¹¹～10¹⁶/cm²。

進一步的，所述像素區域的PP離子注入中B離子注入的注入能量范圍為5～500keV，其注入劑量為10¹¹～10¹⁶/cm²。

本發明提出的改善CIS器件白色像素污點的方法，通過改變現有PP IMP一次性注入工藝，通過兩張光罩分邏輯區域和像素區域兩步法進行PP離子注入。在像素區域使用B離子替代BF2注入，邏輯區域注入保持不變，從而規避了風險，提高了產品良率。采用本發明的工藝方法可以在原有設備和技術節點進行，不涉及設備的更換和生產線更新，明顯降低了WP良率損失的風險，提高了芯片良率，在同等生產工藝下獲得更多利潤。

附圖說明