[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

本发明公开了一种半导体器件的制造方法，通过在退火再结晶工艺中，将电磁波波长范围从可见光波段扩展到了红外光波段，在注入杂质的原子半径大于半导体衬底元素的原子半径时，在传统的退火工艺基础上，本发明所增加的红外波段的退火工艺效力可以抵达硅片表面以下更深的区域，从而提高了衬底的再结晶恢复能力，可有效减少深掺杂区域的晶格位错，抑制金属杂质向半导体衬底的扩散，能够有效消除白色像素缺陷问题。

技术领域

本发明涉及半导体生产工艺，更具体地，涉及制造图像传感器时的注入和退火工艺。

背景技术

本发明与图像传感器生产中的离子注入和退火再结晶工艺相关。

传统的，在图像传感器的集成电路制造工艺中，通常采用离子注入和退火热处理工艺形成图像传感器器件中的特定杂质分布，其要求具有电活性的高掺杂结。

一般的，使用各种离子源进行离子注入，并使用传统方法完成后续退火激活工艺形成杂质层。在传统的退火再结晶工艺中，一般采用可见光波段的电磁波进行照射。在这种工艺条件下，通常会出现白色像素缺陷问题，且暗电流偏大，导致图像出现较多噪点，使得芯片的成品率偏低。尤其在低光照情况下进行图像采集时，由于感光度不足通常会施加比较高的增益，从而噪点也被同步放大，使得画面效果更差。

已知产生白色像素缺陷问题的主要原因，是由于杂质元素（例如P）的原子半径同半导体衬底材料（例如Si）的原子半径不一致所导致的晶格位错，以及处于晶格间隙的金属（Metal）杂质离子的沾污，如图4a～图4c所示。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种半导体器件的制造方法，以消除白色像素缺陷问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种半导体器件的制造方法，包括：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；然后使用电磁波对半导体衬底进行数次退火再结晶工艺，每次使用不同波长的电磁波，所使用的电磁波包括可见光和红外光波段。

优选地，所述半导体衬底材料为硅，所注入杂质的种类为砷、锑、铝、镓或铟。

优选地，所使用的电磁波的波长范围为350～2500纳米。

优选地，所使用的电磁波的发射源包括激光、氙气灯、氙气汞灯、氙气闪光灯或LED灯。

优选地，通过定义离子注入区域，并进行单次离子注入和数次退火再结晶工艺，在所述半导体衬底中形成光电二极管，并继续通过在所述半导体衬底上制备栅极和多层介质层，以及制备接触孔和形成金属硅化物、金属布线工程、层间介质层及平坦化过程，从而制备出所需的半导体器件。

一种半导体器件的制造方法，包括：对半导体衬底进行多次离子注入，每次的注入深度不同，所注入杂质的原子半径大于半导体衬底材料的原子半径；然后使用电磁波对半导体衬底进行数次退火再结晶工艺，每次使用不同波长的电磁波，所使用的电磁波包括可见光和红外光波段。

优选地，所述半导体衬底材料为硅，所注入杂质的种类为砷、锑、铝、镓或铟。

优选地，所使用的电磁波的波长范围为350～2500纳米。

优选地，所使用的电磁波的发射源包括激光、氙气灯、氙气汞灯、氙气闪光灯或LED灯。

优选地，通过定义离子注入区域，并进行多次离子注入和数次退火再结晶工艺，在所述半导体衬底中形成光电二极管，并继续通过在所述半导体衬底上制备栅极和多层介质层，以及制备接触孔和形成金属硅化物、金属布线工程、层间介质层及平坦化过程，从而制备出所需的半导体器件。