1.本技术涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种图像传感器及其制备方法。
背景技术：2.随着cmos图像传感器(cis)光电二极管(pd)尺寸的日益减小，电荷更容易逸出界面产生暗电流，产生白像素(white pixel)，影响成像质量。
3.cis产品一般在在栅极侧墙形成之后会对衬底的pd的n well上进行一道p型离子注入(例如b implant)工艺以形成电荷钳位层(耗尽层)，通过形成耗尽层隔离阻止电荷逸出，从而降低暗电流对产品性能的影响。但由于后续在rta过程中会加剧p型离子(例如硼离子)的扩散和逸出，影响隔离效果，导致pd中光电子逸出硅表面产生white pixel。因此，需要一种新的工艺来解决cmos图像传感器的电荷逸出的问题。
技术实现要素：4.本技术提供了一种图像传感器及其制备方法，可以解决cmos图像传感器的电荷逸出的问题。
5.一方面，本技术实施例提供了一种图像传感器的制备方法，包括：
6.提供一衬底，所述衬底中形成有光电二极管区，所述衬底上形成有牺牲氧化层和栅极，其中，所述牺牲氧化层覆盖所述衬底表面，所述栅极位于所述牺牲氧化层上并且所述栅极在衬底表面投影上覆盖部分所述光电二极管区；
7.形成第一钳位区，所述第一钳位区位于所述衬底中的所述光电二极管区上；
8.形成第一侧墙层和第二侧墙层，所述第一侧墙层覆盖所述栅极和所述衬底的表面，所述第二侧墙层位于所述栅极侧面的所述第一侧墙层上；
9.形成第一图案化的光刻胶层，所述第一图案化的光刻胶层在所述光电二极管区上的所述第二侧墙层上打开第一窗口；
10.根据所述第一窗口，对所述衬底执行离子注入工艺以在所述第一钳位区上形成第二钳位区；
11.继续根据所述第一窗口，对所述衬底执行离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层；
12.去除所述第一图案化的光刻胶层；
13.对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺。
14.可选的，在所述图像传感器的制备方法中，继续根据所述第一窗口，对所述衬底执行co-c离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层。
15.可选的，在所述图像传感器的制备方法中，对所述衬底执行co-c离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层的过程中，所述co-c离子注入工艺的注入能量为4kev～8kev；注入碳离子的剂量为0.5e15atoms/cm2～1e15 atoms/cm2。
16.可选的，在所述图像传感器的制备方法中，利用o2和h2n2的混合气体灰化去除所述
第一图案化的光刻胶层。
17.可选的，在所述图像传感器的制备方法中，利用spm和sc1对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺，以去除残留的金属离子和所述第一图案化的光刻胶层。
18.可选的，在所述图像传感器的制备方法中，所述第一图案化的光刻胶层的厚度为
19.可选的，在所述图像传感器的制备方法中，在对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺之后，所述图像传感器的制备方法还包括：
20.对形成所述阻挡层之后的图像传感器进行热退火工艺。
21.可选的，在所述图像传感器的制备方法中，所述形成第一钳位区，所述第一钳位区位于所述衬底中的所述光电二极管区上的步骤包括：
22.形成第二图案化的光刻胶层，所述第二图案化的光刻胶层在所述光电二极管区上的所述栅极侧打开第二窗口；
23.根据所述第二窗口，对所述衬底执行离子注入工艺以在所述光电二极管区上形成第一钳位区；
24.去除所述第二图案化的光刻胶层。
25.可选的，在所述图像传感器的制备方法中，在对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺之后，所述图像传感器的制备方法还包括：
26.对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行晶圆刷洗工艺，以去除残留的聚合物颗粒。
27.另一方面，本技术实施例还提供了一种图像传感器，包括：
28.衬底，所述衬底中形成有光电二极管区，所述衬底上还形成有牺牲氧化层和栅极，其中，所述牺牲氧化层覆盖所述衬底表面，所述栅极位于所述牺牲氧化层上并且所述栅极在衬底表面投影上覆盖部分所述光电二极管区；
29.第一钳位区，所述第一钳位区位于所述衬底中的所述光电二极管区上；
30.第一侧墙层和第二侧墙层，所述第一侧墙层覆盖所述栅极和所述衬底的表面，所述第二侧墙层位于所述栅极侧面的所述第一侧墙层上；
31.第二钳位区，所述第二钳位区位于所述衬底中的所述第一钳位区上；
32.阻挡层，所述阻挡层位于所述衬底中的所述第二钳位区上。
33.本技术技术方案，至少包括如下优点：
34.本发明提供了一种图像传感器的制备方法，包括：提供一衬底，所述衬底中形成有光电二极管区，所述衬底上还形成有牺牲氧化层和栅极；形成第一钳位区；形成第一侧墙层和第二侧墙层；形成第一图案化的光刻胶层以在所述光电二极管区上打开第一窗口；执行离子注入工艺以在所述第一钳位区上形成第二钳位区；继续执行离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层；去除所述第一图案化的光刻胶层；对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺。本技术通过对所述衬底执行离子注入工艺以在所述第一钳位区上形成第二钳位区，以及继续执行离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层，所述第二钳位区可以起到良好的隔离作用，并且所述第二钳位区中的氟离子可以俘获缺陷，抑制住衬底中掺杂的导电离子的扩散。进一步的，所述阻挡层一方面可以抑制所述第
二钳位区中的离子扩散，另一方面可以俘获间隙硅原子和其他缺陷位，从而可以抑制后续热退火工艺导致的硼/氟离子的扩散和逸出，进而抑制光电子的逸出，改善白噪点，从而解决了cmos图像传感器的电荷逸出的问题。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本发明实施例的图像传感器的制备方法的流程图；
37.图2-11是本发明实施例的制备图像传感器的各工艺步骤中的半导体示意图；
38.其中，附图标记说明如下：
39.11-衬底，12-深阱区，13-光电二极管区，14-第一钳位区，15-第二钳位区，16-阻挡层，17-源漏区，20-牺牲氧化层，31-栅极，32-第一侧墙层，33-第二侧墙层，40-第二图案化的光刻胶层，50-第一图案化的光刻胶层。
具体实施方式
40.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
41.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
44.本技术实施例提供了一种图像传感器的制备方法，参考图1，图1是本发明实施例的图像传感器的制备方法的流程图，图像传感器的制备方法包括：
45.步骤s10：提供一衬底，所述衬底中形成有光电二极管区，所述衬底上形成有牺牲氧化层和栅极，其中，所述牺牲氧化层覆盖所述衬底表面，所述栅极位于所述牺牲氧化层上并且所述栅极在所述衬底表面投影上覆盖部分所述光电二极管区；
46.步骤s20：形成第一钳位区，所述第一钳位区位于所述衬底中的所述光电二极管区
上；
47.步骤s30：形成第一侧墙层和第二侧墙层，所述第一侧墙层覆盖所述栅极和所述衬底的表面，所述第二侧墙层位于所述栅极侧面的所述第一侧墙层上；
48.步骤s40：形成第一图案化的光刻胶层，所述第一图案化的光刻胶层在所述光电二极管区上的所述第二侧墙层上打开第一窗口；
49.步骤s50：根据所述第一窗口，对所述衬底执行离子注入工艺以在所述第一钳位区上形成第二钳位区；
50.步骤s60：继续根据所述第一窗口，对所述衬底执行离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层；
51.步骤s70：去除所述第一图案化的光刻胶层；
52.步骤s80：对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺。
53.具体的，参考图2-图11，图2-11是本发明实施例的制备图像传感器的各工艺步骤中的半导体示意图。
54.首先，参考图2，提供一衬底11，所述衬底11中形成有深阱区12，所述深阱区上形成有光电二极管区13，所述衬底11上形成有牺牲氧化层20和栅极31，其中，所述牺牲氧化层20覆盖所述衬底11表面，所述栅极31位于所述牺牲氧化层20上并且所述栅极31在所述衬底11的表面由上往下的投影上覆盖部分所述光电二极管区13。在本实施例中，所述衬底11的材质可以是单晶硅，所述衬底11可以包括一基底和位于该基底上的外延层，所述深阱区12和所述光电二极管区13均可以形成于所述外延层中。所述深阱区12可以是n型深阱区，所述光电二极管区13可以为n+型光电二极管区。其中，n型深阱区12和n+型光电二极管区13中的掺杂离子可以是砷离子，磷离子等n型导电离子。本实施例所述光电二极管区13上的所述栅极31可以是传输栅(tx)。
55.然后，参考图3，形成第二图案化的光刻胶层40，所述第二图案化的光刻胶层40在所述光电二极管区13上的所述栅极31侧打开第二窗口。
56.接着，参考图4，根据所述第二窗口，对所述衬底11执行离子注入工艺以在所述光电二极管区13上形成第一钳位区14。对所述衬底11注入p型导电离子(例如硼离子)以在所述光电二极管区13上形成第一钳位区14。
57.进一步的，参考图5，去除所述第二图案化的光刻胶层40。
58.接着，参考图6，形成第一侧墙层32和第二侧墙层33，所述第一侧墙层32覆盖所述栅极31和所述衬底11的表面，所述第二侧墙层33位于所述栅极31侧面的所述第一侧墙层32上。其中，所述第一侧墙层32的材质可以是氧化硅，所述第二侧墙层33的材质可以是氮化硅。
59.进一步的，参考图7，形成第一图案化的光刻胶层50，所述第一图案化的光刻胶层50在所述光电二极管区13(所述第一钳位区14)上的所述第二侧墙层33上打开第一窗口。较佳的，所述第一图案化的光刻胶层50的厚度可以为例如
60.接着，参考图8，根据所述第一窗口，对所述衬底11执行离子注入工艺以在所述第一钳位区14上形成第二钳位区15。在本实施例中，对所述衬底11注入p型导电离子(例如硼离子，使用的可以是bf2)以在所述第一钳位区14上形成第二钳位区15。其中，所述第二钳位区15可以起到良好的隔离作用，并且氟离子可以俘获缺陷，抑制住衬底11中掺杂的导电离
子的扩散。
61.进一步的，参考图9，继续根据所述第一窗口，对所述衬底11执行离子注入工艺以在所述第二钳位区15上形成阻挡层16。
62.较佳的，本技术实施例继续根据所述第一窗口，对所述衬底执行co-c离子注入工艺以在所述第二钳位区15上形成阻挡层16。具体的，对所述衬底执行co-c离子注入工艺以在所述第二钳位区15上形成阻挡层16的过程中，所述co-c离子注入工艺的注入能量可以为4kev～8kev；注入碳离子的剂量可以为0.5e15atoms/cm2～1e15 atoms/cm2。
63.接着，参考图10，去除所述第一图案化的光刻胶层50。具体的，本实施例可以利用o2和h2n2的混合气体灰化去除所述第一图案化的光刻胶层50。
64.最后，对所述第一侧墙层32表面和所述第二侧墙层33表面(已形成的半导体结构)进行湿法清洗工艺。在本实施例中，利用spm和sc1对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺，以去除残留的金属离子和所述第一图案化的光刻胶层50。
65.进一步的，参考图11，在对所述第一侧墙层32表面和所述第二侧墙层33表面进行湿法清洗工艺之后，本技术实施例的所述图像传感器的制备方法还可以包括：形成源漏区17，在本实施例中，所述源漏区17为浮置扩散区(fd)。所述源漏区17的导电类型可以为n型。
66.在本实施例中，还可以包括形成复位栅、源跟随器栅、选通管栅以及形成各自底部有源区等图像传感器常规工艺步骤，以及制备cis常规所需的aa、photo、imp、poly、ct和metal等制备工艺。
67.优选的，在对所述第一侧墙层32表面和所述第二侧墙层33表面进行湿法清洗工艺或者在形成所述源漏区17之后，本技术实施例的所述图像传感器的制备方法还可以包括：对形成所述阻挡层16之后的半导体结构进行热退火工艺。从图10中可以看出，热退火工艺过程中，衬底11表层(硅表层)的晶格修复会促进硼离子/氟离子向硅表面扩散，在co-c离子(碳共离子)注入后，富含碳离子的所述阻挡层16能够抑制硼离子/氟离子扩散；进一步的，碳离子可以俘获间隙硅原子和其他缺陷位，从而抑制退火导致的硼离子/氟离子的扩散和逸出，进而抑制光电子的逸出，改善white pixel(白噪)。发明人研究发现，随着碳离子剂量的增加，衬底7nm深度附近的硼离子浓度从1.3x10
20
atoms/cm3增加至1.9x10
20 atoms/cm3,这证明c co-implant可以有效抑制所述第二钳位区中的硼离子扩散。进一步的，发明人还发现，在执行co-c离子(碳共离子)注入工艺之后,nmos的ion相同时，漏电流得到了有效的降低。
68.较佳的，在对所述第一侧墙层32表面和所述第二侧墙层33表面进行湿法清洗工艺或者在形成所述源漏区17之后，本技术实施例的所述图像传感器的制备方法还可以包括：对所述第一侧墙层32表面和所述第二侧墙层33表面进行晶圆刷洗工艺，以彻底去除器件表面残留的聚合物颗粒。
69.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种图像传感器，如图10所示，所述图像传感器包括：
70.衬底11，所述衬底11中形成有光电二极管区13，所述衬底11上还形成有牺牲氧化层20和栅极31，其中，所述牺牲氧化层20覆盖所述衬底11表面，所述栅极31位于所述牺牲氧化层20上并且所述栅极31在衬底11表面投影上覆盖部分所述光电二极管区13；
71.第一钳位区14，所述第一钳位区14位于所述衬底11中的所述光电二极管区13上；
72.第一侧墙层32和第二侧墙层33，所述第一侧墙层32覆盖所述栅极31和所述衬底11的表面，所述第二侧墙层33位于所述栅极31侧面的所述第一侧墙层32上；
73.第二钳位区15，所述第二钳位区15位于所述衬底11中的所述第一钳位区14上；
74.阻挡层16，所述阻挡层16位于所述衬底11中的所述第二钳位区15上。
75.综上所述，本发明提供了一种图像传感器的制备方法，包括：提供一衬底11，所述衬底11中形成有光电二极管区13，所述衬底11上还形成有牺牲氧化层20和栅极31；形成第一钳位区14；形成第一侧墙层32和第二侧墙层33；形成第一图案化的光刻胶层50以在所述光电二极管区13上打开第一窗口；执行离子注入工艺以在所述第一钳位区14上形成第二钳位区15；继续执行离子注入工艺以在所述第二钳位区15上形成阻挡层16；去除所述第一图案化的光刻胶层50；对所述第一侧墙层32表面和所述第二侧墙层33表面进行湿法清洗工艺。本发明还提供了一种图像传感器。本技术通过对所述衬底执行离子注入工艺以在所述第一钳位区14上形成第二钳位区15，以及继续执行离子注入工艺以在所述第二钳位区15上形成阻挡层16，所述第二钳位区15可以起到良好的隔离作用，并且氟离子可以俘获缺陷，抑制住衬底11中掺杂的导电离子的扩散。进一步的，所述阻挡层16一方面可以抑制所述第二钳位区15中的硼离子扩散，另一方面可以俘获间隙硅原子和其他缺陷位，从而可以抑制后续热退火工艺导致的硼/氟离子的扩散和逸出，进而抑制光电子的逸出，改善白噪点，从而解决了cmos图像传感器的电荷逸出的问题。
76.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。
技术特征：1.一种图像传感器的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底中形成有光电二极管区，所述衬底上形成有牺牲氧化层和栅极，其中，所述牺牲氧化层覆盖所述衬底表面，所述栅极位于所述牺牲氧化层上并且所述栅极在衬底表面投影上覆盖部分所述光电二极管区；形成第一钳位区，所述第一钳位区位于所述衬底中的所述光电二极管区上；形成第一侧墙层和第二侧墙层，所述第一侧墙层覆盖所述栅极和所述衬底的表面，所述第二侧墙层位于所述栅极侧面的所述第一侧墙层上；形成第一图案化的光刻胶层，所述第一图案化的光刻胶层在所述光电二极管区上的所述第二侧墙层上打开第一窗口；根据所述第一窗口，对所述衬底执行离子注入工艺以在所述第一钳位区上形成第二钳位区；继续根据所述第一窗口，对所述衬底执行离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层；去除所述第一图案化的光刻胶层；对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺。2.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，继续根据所述第一窗口，对所述衬底执行co-c离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层。3.根据权利要求2所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，对所述衬底执行co-c离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层的过程中，所述co-c离子注入工艺的注入能量为4kev～8kev；注入碳离子的剂量为0.5e15atoms/cm2～1e15 atoms/cm2。4.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，利用o2和h2n2的混合气体灰化去除所述第一图案化的光刻胶层。5.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，利用spm和sc1对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺，以去除残留的金属离子和所述第一图案化的光刻胶层。6.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，所述第一图案化的光刻胶层的厚度为7.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，在对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺之后，所述图像传感器的制备方法还包括：对形成所述阻挡层之后的图像传感器进行热退火工艺。8.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，所述形成第一钳位区，所述第一钳位区位于所述衬底中的所述光电二极管区上的步骤包括：形成第二图案化的光刻胶层，所述第二图案化的光刻胶层在所述光电二极管区上的所述栅极侧打开第二窗口；根据所述第二窗口，对所述衬底执行离子注入工艺以在所述光电二极管区上形成第一钳位区；去除所述第二图案化的光刻胶层。9.根据权利要求1所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，在对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行湿法清洗工艺之后，所述图像传感器的制备方法还包括：
对所述第一侧墙层表面和所述第二侧墙层表面进行晶圆刷洗工艺，以去除残留的聚合物颗粒。10.一种图像传感器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底中形成有光电二极管区，所述衬底上还形成有牺牲氧化层和栅极，其中，所述牺牲氧化层覆盖所述衬底表面，所述栅极位于所述牺牲氧化层上并且所述栅极在衬底表面投影上覆盖部分所述光电二极管区；第一钳位区，所述第一钳位区位于所述衬底中的所述光电二极管区上；第一侧墙层和第二侧墙层，所述第一侧墙层覆盖所述栅极和所述衬底的表面，所述第二侧墙层位于所述栅极侧面的所述第一侧墙层上；第二钳位区，所述第二钳位区位于所述衬底中的所述第一钳位区上；阻挡层，所述阻挡层位于所述衬底中的所述第二钳位区上。
技术总结本发明提供一种图像传感器及其制备方法，其中方法包括：提供一其中形成有光电二极管区、其上形成有牺牲氧化层和栅极的衬底；形成第一侧墙层和第二侧墙层；执行离子注入工艺以在所述第一钳位区上形成第二钳位区；继续执行离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层；对晶圆表面进行湿法清洗工艺。本申请通过在形成第二钳位区之后，继续执行离子注入工艺以在所述第二钳位区上形成阻挡层，所述阻挡层一方面可以抑制所述第二钳位区中的离子扩散，另一方面可以俘获间隙硅原子和其他缺陷位，从而可以抑制后续热退火工艺导致的硼/氟离子的扩散和逸出，进而抑制光电子的逸出，改善白噪点，从而解决了CMOS图像传感器的电荷逸出的问题。题。题。
技术研发人员：洪文彬 邱元元 郭振强 朱作华
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：2022.07.25
技术公布日：2022/11/1
