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CN105023834A - 纵向抗晕ccd制作工艺 - Google Patents

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Publication number
CN105023834A
CN105023834A CN201510487424.XA CN201510487424A CN105023834A CN 105023834 A CN105023834 A CN 105023834A CN 201510487424 A CN201510487424 A CN 201510487424A CN 105023834 A CN105023834 A CN 105023834A
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CN
China
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single crystal
crystal silicon
type single
silicon wafer
vertical anti
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Pending
Application number
CN201510487424.XA
Other languages
English (en)
Inventor
雷仁方
杨洪
韩沛东
钟玉杰
向华兵
高建威
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CETC 44 Research Institute
Original Assignee
CETC 44 Research Institute
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H10P30/204—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10P30/208—

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

一种纵向抗晕CCD制作工艺，其步骤为：1）提供N型单晶硅片；2）在N型单晶硅片表面形成氧化层；3）对N型单晶硅片进行磷离子注入，使N型单晶硅片内形成一定厚度的磷离子注入区；4）对磷离子注入区进行激活处理，激活后的磷离子注入区形成N型夹心层；5）去掉N型单晶硅片表面的氧化层；6）在N型单晶硅片上生长外延层，形成衬底；7）在衬底上依次制作出栅介质、P阱、沟阻、沟道、转移栅、连接孔和金属引线。本发明的有益技术效果是：降低了N型夹心层的电阻率非均匀性，有利于大规模纵向抗晕CCD的均匀性控制，本发明只采用了一次外延工艺，工艺的整体可控性较高。

Description

纵向抗晕CCD制作工艺
技术领域
本发明涉及一种CCD制作工艺，尤其涉及一种纵向抗晕CCD制作工艺。
背景技术
CCD图像传感器处于强光环境下时，由于产生的光生电子超过阱容量，多余的电子会朝临近像元扩散，这种情况称为光晕现象；针对前述问题，现有技术中，一般在CCD图像传感器内设置抗晕结构，抗晕结构能够抽走多余电子，从而对光晕现象起到抑制作用；常见的抗晕结构有横向抗晕结构和纵向抗晕结构，其中，纵向抗晕结构因其不会挤占光敏区面积和降低器件占空比，具有更大的优势。
传统的纵向抗晕结构是在衬底上生长栅介质后进行P阱制作，进而形成纵向的抗晕势垒，通过调节P阱浓度，即可获得不同的抗晕势垒高度，实际应用中，这种纵向抗晕结构的纵向抗晕电压较大，导致器件功耗较大；为了降低抗晕电压，国外厂家针对硅衬底进行了优化，由原来的N型衬底优化为带N型夹心层的外延硅衬底，其结构为：外延层/N型夹心层/衬底层；这种带N型夹心层的外延硅衬底，其上的外延层和N型夹心层均采用外延工艺制作，由于外延工艺控制难度较大，导致所得的N型夹心层电阻率非均匀性≤16%，且受N型夹心层电阻率非均匀性影响，其外延层电阻率非均匀性≤15%，在此情况下，不利于大规模（4096元×4096元及以上）纵向抗晕CCD的均匀性控制。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种纵向抗晕CCD制作工艺，其创新在于：按如下步骤制作纵向抗晕CCD：1）提供N型单晶硅片；
2）在N型单晶硅片表面形成氧化层；
3）对N型单晶硅片进行磷离子注入，使N型单晶硅片内形成一定厚度的磷离子注入区；
4）对磷离子注入区进行激活处理，激活后的磷离子注入区形成N型夹心层；
5）去掉N型单晶硅片表面的氧化层；
6）在N型单晶硅片上生长外延层，形成衬底；
7）在衬底上依次制作出栅介质、P阱、沟阻、沟道、转移栅、连接孔和金属引线。
本发明与现有技术最大的区别在于形成N型夹心层的工艺不同，现有技术中采用外延工艺来形成N型夹心层，本发明中采用离子注入工艺来形成N型夹心层，相比于外延工艺，离子注入工艺的可控性更好，采用离子注入工艺形成的N型夹心层，其电阻率非均匀性≤3%，后续形成的外延层电阻率非均匀性≤10%，对于整个工艺流程而言，本发明中只采用了一次外延工艺（即步骤6）中的生长外延层），使工艺流程的整体可控性得到了提高；另外，本发明步骤7）中所述操作均与现有技术相同。
优选地，步骤2）中氧化层的厚度为10～60nm。
优选地，步骤3）中，磷离子注入条件为：注入能量200~300keV、表面浓度4~6E12cm-2。
优选地，步骤4）中采用如下工艺对磷离子注入区进行激活：将N型单晶硅片置于氮气氛围内，在900℃条件下退火30~60分钟。
优选地，步骤6）中，外延层磷离子浓度为1~3E14cm-3，外延层厚度为3～10μm。
本发明的有益技术效果是：降低了N型夹心层的电阻率非均匀性，有利于大规模纵向抗晕CCD的均匀性控制，本发明只采用了一次外延工艺，工艺的整体可控性较高。
附图说明
图1、由本发明方法所获得的器件的结构示意图；
    图中各个标记所对应的名称分别为：N型单晶硅片1、N型夹心层2、P阱3、沟阻4、栅介质5、沟道6、转移栅7。
具体实施方式
一种纵向抗晕CCD制作工艺，其创新在于：按如下步骤制作纵向抗晕CCD：1）提供N型单晶硅片；
2）在N型单晶硅片表面形成氧化层；
3）对N型单晶硅片进行磷离子注入，使N型单晶硅片内形成一定厚度的磷离子注入区；
4）对磷离子注入区进行激活处理，激活后的磷离子注入区形成N型夹心层；
5）去掉N型单晶硅片表面的氧化层；
6）在N型单晶硅片上生长外延层，形成衬底；
7）在衬底上依次制作出栅介质、P阱、沟阻、沟道、转移栅、连接孔和金属引线。
进一步地，步骤2）中氧化层的厚度为10～60nm。
进一步地，步骤3）中，磷离子注入条件为：注入能量200~300keV、表面浓度4~6E12cm-2。
进一步地，步骤4）中采用如下工艺对磷离子注入区进行激活：将N型单晶硅片置于氮气氛围内，在900℃条件下退火30~60分钟。
进一步地，步骤6）中，外延层磷离子浓度为1~3E14cm-3，外延层厚度为3～10μm。

Claims (5)

1.一种纵向抗晕CCD制作工艺，其特征在于：按如下步骤制作纵向抗晕CCD：1）提供N型单晶硅片；
2）在N型单晶硅片表面形成氧化层；
3）对N型单晶硅片进行磷离子注入，使N型单晶硅片内形成一定厚度的磷离子注入区；
4）对磷离子注入区进行激活处理，激活后的磷离子注入区形成N型夹心层；
5）去掉N型单晶硅片表面的氧化层；
6）在N型单晶硅片上生长外延层，形成衬底；
7）在衬底上依次制作出栅介质、P阱、沟阻、沟道、转移栅、连接孔和金属引线。
2.根据权利要求1所述的纵向抗晕CCD制作工艺，其特征在于：步骤2）中氧化层的厚度为10～60nm。
3.根据权利要求1所述的纵向抗晕CCD制作工艺，其特征在于：步骤3）中，磷离子注入条件为：注入能量200~300keV、表面浓度4~6E12cm-2。
4.根据权利要求1所述的纵向抗晕CCD制作工艺，其特征在于：步骤4）中采用如下工艺对磷离子注入区进行激活：将N型单晶硅片置于氮气氛围内，在900℃条件下退火30~60分钟。
5.根据权利要求1所述的纵向抗晕CCD制作工艺，其特征在于：步骤6）中，外延层磷离子浓度为1~3E14cm-3，外延层厚度为3～10μm。
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