一种增强BSI图像传感器对抗暗电流的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种增强BSI图像传感器对抗暗电流的方法。

背景技术

在BSI产品制造过程中，器件光学电性参数暗电流(Dark Current,DC)是产品光学性能的重要参数之一，DC直接影响产品的光学性能(White Pixel,WP)。DC是由于像素区中的光敏二极管在零光照下由热激发产生的电流，当电流积累足够高时就会在局部成像区域产生可见发亮的白点，而此时像素区域的其他部分是完全黑暗的，所以白色亮点称之为白像素，即White Pixel。暗电流的形成最主要是界面处的缺陷和金属离子污染，这些使原本的禁带中出现了中间能级，为电子的跃迁提供了渠道，使原本只有在光照条件才产生的器件在无光的条件下也产生了漏电流。

在确保没有金属离子污染的情况下，提升界面处薄膜生长的质量，降低缺陷就成为改善BSI产品DC的重要方向。现有BSI产品是在常温低压，连续模式CW(Continuous Mode)等离子体环境下进行硅界面氧化后沉积氧化铝、氧化钽等进行隔开不同颜色像素区域。这种成膜方法速率低，等离子体损伤大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种增强BSI图像传感器对抗暗电流的方法，用于解决现有技术中BSI产品制造中界面处薄膜质量低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种增强BSI图像传感器对抗暗电流的方法，该方法至少包括以下步骤：

步骤一、提供基底，所述基底上表面具有自然氧化层；

步骤二、去除所述基底上的所述自然氧化层；

步骤三、利用解耦等离子体氧化法在所述基底上表面生长一层薄膜氧化层；该解耦等离子体氧化法在氧化过程中的温度为200～500℃；该解耦等离子氧化法利用连续脉冲的模式，并且以氧气为解离气体；

步骤四、在所述薄膜氧化层上生长一层氧化铝薄膜；

步骤五、在所述氧化铝薄膜上生长一层氧化钽薄膜；

步骤六、在所述氧化钽薄膜上生长一层氧化物层。

优选地，步骤二中利用湿法预清洗机台对所述基底上表面的所述自然氧化层进行酸洗去除。

优选地，步骤三中生长所述薄膜氧化层的生长时间为1～60分钟。

优选地，步骤三中生长的所述薄膜氧化层的厚度大于步骤一中的所述自然氧化层的厚度。

优选地，步骤三中利用DPO机台进行所述解耦等离子体氧化法。

优选地，步骤四中利用氧化铝沉积机台在所述薄膜氧化层上生长一层所述氧化铝薄膜。

优选地，步骤四中生长的所述氧化铝薄膜的厚度小于100埃。

优选地，步骤五中利用氧化钽沉积机台在所述氧化铝薄膜上生长一层所述氧化钽薄膜。

优选地，步骤五中生长的所述氧化钽薄膜的厚度小于1000埃。

优选地，步骤六中利用氧化物沉积机台在所述氧化钽薄膜上生长一层所述氧化物层。

优选地，步骤六中生长的所述氧化物层的厚度小于2000埃。

如上所述，本发明的增强BSI图像传感器对抗暗电流的方法，具有以下有益效果：本发明利用高温生长环境以及连续脉冲模式下解耦等离子体氧化法生长的薄膜氧化层，与现有技术相比，生长相同厚度的薄膜氧化层，其薄膜表面的缺陷浓度降低，并且器件的光学电性参数暗电流降低，从而提升了界面处薄膜的质量。

附图说明

图1显示为本发明中具有自然氧化层的基底纵截面结构示意图；

图2显示为本发明中去除自然氧化层后的基底纵截面结构示意图；

图3显示为本发明中在基底上生长一层薄膜氧化层后的结构示意图；

图4显示为本发明中在薄膜氧化层上生长一层氧化铝薄膜后的结构示意图；

图5显示为本发明中在氧化铝薄膜上生长一层氧化钽薄膜后的结构示意图；

图6显示为本发明中在氧化钽薄膜上生长一层氧化物层后的结构示意图；

图7显示为本发明高温连续脉冲模式下生长薄膜氧化层的缺陷浓度；

图8显示为现有技术常温连续等离子体模式下生长薄膜氧化层的缺陷浓度；

图9显示为本发明和现有技术中的暗电流与百分比关系对比图；

图10显示为本发明的增强BSI图像传感器对抗暗电流的方法流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图10。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种增强BSI图像传感器对抗暗电流的方法，如图10所示，图10显示为本发明的增强BSI图像传感器对抗暗电流的方法流程图，该方法至少包括以下步骤：

步骤一、提供基底，所述基底上表面具有自然氧化层；如图1所示，图1显示为本发明中具有自然氧化层的基底纵截面结构示意图。该步骤一提供所述基底01，所述基底01上表面具有所述自然氧化层02。

步骤二、去除所述基底上的所述自然氧化层；步骤二中利用湿法预清洗机台对所述基底上表面的所述自然氧化层进行酸洗去除。如图2所示，图2显示为本发明中去除自然氧化层后的基底纵截面结构示意图。本发明进一步地，本实施例中步骤二中利用湿法预清洗机台对所述基底01上表面的所述自然氧化层02进行酸洗去除。

步骤三、利用解耦等离子体氧化法在所述基底上表面生长一层薄膜氧化层；该解耦等离子体氧化法在氧化过程中的温度为200～500℃；该解耦等离子氧化法利用连续脉冲的模式，并且以氧气为解离气体；如图3所示，图3显示为本发明中在基底上生长一层薄膜氧化层后的结构示意图，该步骤三中利用解耦等离子体氧化法(DPO)，并且在连续脉冲的模式下，以氧气为解离气体在所述基底上生长所述薄膜氧化层03，氧化过程中的环境温度为200～500℃。

本发明进一步地，本实施例的步骤三中生长所述薄膜氧化层的生长时间为1～60分钟。本发明再进一步地，本实施例的步骤三中生长的所述薄膜氧化层的厚度大于步骤一中的所述自然氧化层的厚度。更进一步地，步骤三中利用DPO机台进行所述解耦等离子体氧化法。

步骤四、在所述薄膜氧化层上生长一层氧化铝薄膜；如图4所示，图4显示为本发明中在薄膜氧化层上生长一层氧化铝薄膜后的结构示意图。

本发明进一步地，本实施例的步骤四中利用氧化铝沉积机台在所述薄膜氧化层03上生长一层所述氧化铝薄膜04。再进一步地，步骤四中生长的所述氧化铝薄膜的厚度小于100埃。

步骤五、在所述氧化铝薄膜上生长一层氧化钽薄膜；如图5所示，图5显示为本发明中在氧化铝薄膜上生长一层氧化钽薄膜后的结构示意图。

本发明进一步地，步骤五中利用氧化钽沉积机台在所述氧化铝薄膜04上生长一层所述氧化钽薄膜05。步骤五中生长的所述氧化钽薄膜的厚度小于1000埃。

步骤六、在所述氧化钽薄膜上生长一层氧化物层。如图6所示，图6显示为本发明中在氧化钽薄膜上生长一层氧化物层后的结构示意图。

本发明进一步地，本实施例的步骤六中利用氧化物沉积机台在所述氧化钽薄膜上生长一层所述氧化物层06。步骤六中生长的所述氧化物层06的厚度小于2000埃。

参阅图7和图8，其中图7显示为本发明高温连续脉冲模式下生长薄膜氧化层的缺陷浓度；图8显示为现有技术常温连续等离子体模式下生长薄膜氧化层的缺陷浓度，其中图7和图8中生长的薄膜氧化层的厚度相同，图7中的缺陷浓度(DIT)为2.73E+12，图8中的缺陷浓度(DIT)为2.99E+13。由此可见，本发明的DIT较现有技术中降低近一个数量级。

参阅图9，图9显示为本发明和现有技术中的暗电流与百分比关系对比图。其中位于左侧的为本发明中的暗电流与百分比的关系曲线，位于右侧的为现有技术中暗电流与百分比的关系曲线。图9中现有技术中采用常温连续等离子的模式生长与本发明相同厚度的薄膜氧化层。由此可见，本发明高温条件下器件在光学测量结果中有优于现有技术器件性能的表现。

综上所述，本发明利用高温生长环境以及连续脉冲模式下解耦等离子体氧化法生长的薄膜氧化层，与现有技术相比，生长相同厚度的薄膜氧化层，其薄膜表面的缺陷浓度降低，并且器件的光学电性参数暗电流降低，从而提升了界面处薄膜的质量。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。