[发明专利]一种改善CIS器件白色像素污点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种改善CIS器件白色像素污点的方法。

背景技术

伴随着移动互联网的飞速发展，人们对智能终端的需求愈来愈庞大，而有着智能终端“眼睛”之称的图像传感器也迎来了前所未有的发展空间。传统的CCD图像传感器由于其功耗较大，市场局限在高性能的数码相机中；CMOS图像传感器不仅功耗低，速率快，而且易于与现有的半导体工艺相兼容，生产成本较低，这使得CMOS图像传感器占据了图像传感器市场的半壁江山。

未来CMOS图像传感器发展的方向是高像素、低功耗、高像质。高像素和低功耗要求像素尺寸不断地缩小，然而随着像素尺寸的不断缩小，像素的质量却急剧下降，特别是量子效率和噪声。量子效率是指光电二极管将光子转变成为光生载流子的能力，它与光电二极管的结构密切相光，可以通过调整光电二极管的深度来弥补小尺寸像素量子效率低的问题。但是噪声的降低却非常的困难。表征像素噪声的一个重要参数是暗光下的白像素个数，白像素是指那些亮度相对于周围像素亮度异常偏高的像素点，暗光下白像素个数越多图像的质量就越差。

白像素主要来自于光电二极管中的金属污染或晶格缺陷。工艺上降低CMOS图像传感器白像素的主要方法是控制工艺过程中金属污染和晶格缺陷的引入，例如机台端的作业部件尽量选用不含金属元素的材质，晶圆尽量选用带外延层的硅片，等等。虽然这些措施能够减少白像素的个数，但是工艺过程控制非常困难，因为很低的金属离子污染浓度就能够引起白像素的急剧升高。

在图像传感器制造工艺中，只要工艺少有不慎(金属污染，维修，保养)，特别是在前段有源区离子阱注入区域，容易在图像中产生大量的白色像素污点，影响整个图像的质量。在CIS制备工艺中，白像素污点(White Pixel)是至关重要的性能指标，如何隔离金属元素对像素的污染是控制WP表现的重要因素。传统工艺中像素区域PP层为BF2离子注入，可能受洛伦兹力的影响，容易引入荷质比接近的其他金属离子杂质(如WF⁺⁺)。现有的PP IMP注入工艺通过一层光罩，完成B、BF2和F离子的注入，其中在像素区域注入BF2很容易引入其他金属离子影响CIS成像质量，因为IMP机台是通过洛伦兹力进行离子筛选注入。根据离子旋转半径公式：WF⁺⁺离子旋转半径为50.7与BF2⁺离子有着相近的离子半径。一些CIS产品设计中在像素区域会有PP离子注入，经过能量筛选后很容易将WF⁺⁺引入在像素区域，引起良率损失。

发明内容

本发明提出一种改善CIS器件白色像素污点的方法，降低了像素区域引入金属离子的风险，提高了产品良率。

为了达到上述目的，本发明提出一种改善CIS器件白色像素污点的方法，其特征在于，包括下列步骤：

通过第一光罩对器件逻辑区域进行PP离子注入；

通过第二光罩对器件像素区域进行PP离子注入；

其中所述逻辑区域的PP离子注入采用B、BF2和F离子注入，所述像素区域的PP离子注入采用B离子注入。

进一步的，所述逻辑区域的PP离子注入中B离子注入的注入能量范围为5～500keV，其注入剂量为10¹¹～10¹⁶/cm²。

进一步的，所述逻辑区域的PP离子注入中BF2离子注入的注入能量范围为5～500keV，其注入剂量为10¹¹～10¹⁶/cm²。

进一步的，所述逻辑区域的PP离子注入中F离子注入的注入能量范围为5～500keV，其注入剂量为10¹¹～10¹⁶/cm²。

进一步的，所述像素区域的PP离子注入中B离子注入的注入能量范围为5～500keV，其注入剂量为10¹¹～10¹⁶/cm²。

本发明提出的改善CIS器件白色像素污点的方法，通过改变现有PP IMP一次性注入工艺，通过两张光罩分逻辑区域和像素区域两步法进行PP离子注入。在像素区域使用B离子替代BF2注入，逻辑区域注入保持不变，从而规避了风险，提高了产品良率。采用本发明的工艺方法可以在原有设备和技术节点进行，不涉及设备的更换和生产线更新，明显降低了WP良率损失的风险，提高了芯片良率，在同等生产工艺下获得更多利润。

附图说明