晶圆表面处理方法以及CMOS图像传感器的制备方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆表面处理方法以及CMOS图像传感器的制备方法。

背景技术

CMOS图像传感器与CCD图像传感器相比，可以与成熟的CMOS工艺兼容，具有集成度高、成本低、功耗小等优点，CMOS图像传感器经商业化后，更受社会青睐，其发展迅速，应用前景广阔，逐步取代CCD图像传感器应用于车载、手机、相机、安防、医疗影像、航天军工领域以及工业生产中。

CMOS图形传感器的一个重要性能指标是白色像素（White pixel，WP），是指在无光照条件下被测像素单元输出值与周围像素单元平均输出值相差超过某一数值，判定为WP，该性能直接反映CMOS图像传感器的成像质量，与CMOS图像传感器的设计、表面电荷、离子注入造成的损伤、金属污染等密切相关。降低WP成为提升CMOS图像传感器成像质量的重要方法，尤其是小尺寸高像素图像传感器。

随着CMOS图像传感器像素尺寸的不断缩小，为了提高满阱容量，通常，深层N-type（DDN）离子注入的能量也随之增加，为了更好的隔离，相应的深层P-type（PB）离子注入的能量也相应增加。为了能够阻挡高能离子注入，DDN和PB的光刻都采用厚胶工艺，而该工艺会导致光刻胶显影曝光后，在硅片表面留下较多的电荷。硅片上形成的大量电荷会改变后续离子注入时离子束中的电荷平衡，使束斑扩大，注入剂量分布不均匀，从而影响WP的分布，同时过多的电荷也会使WP 性能变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆表面处理方法以及CMOS图像传感器的制备方法，用于消除晶圆表面因静电放电而积聚的电荷，改善图像传感器的白色像素性能。

基于以上考虑，本发明提供一种晶圆表面处理方法，包括：

采用等离子体处理工艺对晶圆表面进行处理，消除晶圆表面因静电放电而积聚的电荷。

可选地，等离子体处理工艺的工艺气体为可与光刻胶反应的气体。

可选地，所述工艺气体为O2、O3、NO、NO2中的任意一种或两种或多种组合。

可选地，所述等离子体处理工艺还包括抽气过程。

可选地，等离子体处理工艺的功率为50~1000W。

可选地，等离子体处理工艺的处理时间为10~100s。

可选地，等离子体处理工艺的气体流量为10~1000sccm。

可选地，等离子体处理工艺的压力为100~1000mTorr。

可选地，还包括版图设计的步骤，在进行版图设计时，版图设计尺寸根据等离子气体对光刻胶的消耗量进行补偿。

可选地，等离子气体对光刻胶侧边的消耗量为 1~50nm。

本发明还提供一种CMOS图像传感器的制备方法，包括：

采用光刻工艺于晶圆表面形成图形化光阻层；

采用如上任一项所述的晶圆表面处理方法对晶圆表面进行处理，消除晶圆表面因静电放电而积聚的电荷。

可选地，还包括离子注入工艺；于等离子体处理工艺完成后，以图形化光阻层为掩膜层进行离子注入，于所述晶圆内分别形成光生载流子收集区以及隔离区。

本发明提供的晶圆表面处理方法以及CMOS图像传感器的制备方法，具有以下有益效果：

通过等离子体处理工艺，在不增加新的光罩版，不增加成本的情况下，消除晶圆表面电荷，进而减少图像传感器的白色像素；

采用可与光刻胶反应的气体作为工艺气体，可以解决光阻残胶（PR residue）的问题，使光刻窗口变大；

采用O2、O3、NO、NO2中的任意一种或两种或多种组合作为工艺气体，可以消除晶圆表面因静电放电而积累的电荷，同时不会对晶圆表面造成损伤；

等离子体处理工艺还包括抽气过程，将与光刻胶反应的副产物抽出等离子体腔体，可更好的消除晶圆表面的电荷。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1显示为本发明提供的晶圆表面处理方法处理前后的光刻胶结构示意图；

图2显示为本发明提供的版图设计示意图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。

申请人发现通过降低光刻胶旋涂时的转速可以稍微降低晶圆表面电荷，但是不能完全消除，同时，降低转速不仅仅影响产能，还会存在显影不干净等原因导致的光刻窗口不足问题。

此外还可以通过刻蚀+湿法清洗的方式来改善晶圆表面电荷问题，该方法可以完全去除光刻工艺带来的电荷，但是该方法会把光刻胶完全去除，无法进行后续的离子注入。

针对上述问题，本发明提供一种晶圆表面处理方法以及CMOS图像传感器的制备方法，消除晶圆表面因静电放电而积聚的电荷，进而改善图像传感器的白色像素性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，以下结合附图对本发明的方法进行详细描述。

本发明提供一种晶圆表面处理方法，包括：

采用等离子体处理工艺对晶圆表面进行处理，消除晶圆表面因静电放电而积聚的电荷。

在光刻工艺后或清洗工艺后，对晶圆表面进行等离子体处理工艺，从而消除在光刻工艺或清洗工艺中，光刻胶或清洗液等介质与晶圆表面摩擦而静电放电造成的电荷累积。当然，本发明还适用于消除其他工艺中，因静电放电而积聚的电荷。

在本实施例中，等离子体处理工艺的工艺气体为可与光刻胶反应的气体。作为示例，工艺气体可以为O2、O3、NO、NO2中的任意一种或两种或多种组合。在进行等离子体处理时，采用可以与光刻胶反应的气体作为工艺气体，从而在消除晶圆表面电荷的同时，还能够解决光阻残胶（PR residue）的问题，使光刻窗口变大。并且，O2、O3、NO、NO2等气体不会对晶圆表面造成损伤，避免晶圆表面缺陷的发生。

进一步地，等离子体处理工艺还包括抽气过程。将等离子体处理后的气体抽出，特别是将与光刻胶反应的副产物抽出等离子体腔体，可以更好的消除晶圆表面的电荷。

更进一步地，还包括版图设计的步骤，在进行版图设计时，版图设计尺寸根据等离子气体对光刻胶的消耗量进行补偿。请参照图1至图2，由于等离子气体与光刻胶11发生反应，等离子气体对于光刻胶的顶部以及侧边都存在消耗，图1中虚线部分为等离子体处理工艺完成后的光刻胶，将等离子体处理工艺处理后的光刻胶11单边消耗量设定为x。由图1中可以看出，经等离子体处理工艺处理后，光刻胶的开口单边增大x,则在进行版图设计时，需将版图中的离子注入区12的尺寸的单边相应设计缩小x,以保证经过等离子体处理工艺后，光刻胶的开口满足离子注入区的要求。消耗量可以通过控制等离子体处理工艺的工艺条件进行设定。在本实施例中，消耗量x的范围： 1~50nm。

在本实施例中，等离子体处理工艺的功率选为50~1000W，等离子体处理工艺的处理时间选为10~100s，等离子体处理工艺的气体流量选为10~1000sccm，等离子体处理工艺的压力选为100~1000mTorr。当然，可以根据实际需要选择其他参数，在此不做限制。

本发明还提供一种CMOS图像传感器的制备方法，包括：

采用光刻工艺于晶圆表面形成图形化光阻层；

采用上述晶圆表面处理方法对晶圆表面进行处理，消除晶圆表面因静电放电而积聚的电荷。

CMOS图像传感器的制备方法还包括：在等离子体处理工艺完成后，以图形化光阻层为掩膜层进行离子注入，于晶圆内分别形成光生载流子收集区以及隔离区。当然， CMOS图像传感器的制备方法还包括形成传输晶体管、复位晶体管、浮置扩散区以及滤光片和微透镜等步骤，在制备过程中，如晶圆表面积聚电荷，则可以采用上述提供的晶圆表面处理方法对晶圆表面进行处理。

综上所述，本发明提供一种晶圆表面处理方法以及CMOS图像传感器的制备方法，所述方法包括：采用等离子体处理工艺对晶圆表面进行处理，消除晶圆表面因静电放电而积聚的电荷。本发明通过等离子体处理工艺，消除晶圆表面因静电放电积聚的电荷，进而能够改善图像传感器的白色像素性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。