[发明专利]一种提高硅原子的悬挂键键合的方法

说明书

本发明公开了一种提高硅原子的悬挂键键合的方法，其属于半导体领域的技术，包括：步骤S1，对一晶圆表面进行氧化，形成一氧化硅层，所述氧化硅层的上表面具有悬挂键；步骤S2，于所述氧化硅层的上表面设置一介质层；步骤S3，在预设的第一温度下对所述介质层的表面进行富氧化处理；步骤S4，于所述介质层的上表面设置一保护层；步骤S5，对所述晶圆进行退火处理。该技术方案的有益效果是：本发明通过在保护层表面通以氧化气体，氧化气体中的氧离子穿透介质层到达晶圆表面，再经过高温退火处理后，使得晶体表面的硅原子不饱和键和氧离子键合，从而提高了晶圆表面的硅原子悬挂键的键合。

技术领域

本发明涉及的是一种半导体领域的技术，具体是一种提高硅原子的悬挂键键合的方法。

背景技术

自上世纪60年代末期，美国贝尔实验室提出固态成像器件概念后,固体图像传感器便得到了迅速发展,成为传感技术中的一个重要分支。它是个人计算机多媒体不可缺少的外设,也是监控设备中的核心器件。

近年来，由于集成电路设计技术和工艺水平的提高，CMOS图像传感器(CMOS ImageSensor，CIS)因其固有的诸如像元内放大、列并行结构，集成度高、采用单电源和低电压供电、成本低和技术门槛低等特点得到更广泛地应用。同时，低成本、单芯片、功耗低和设计简单等优点使CIS在保安监视系统、可视电话、可拍照手机、玩具、汽车和医疗电子等低端像素产品领域中大出风头。

CMOS图像传感器，是一种典型的固体成像传感器。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。

CIS晶圆上的白色像素(White Pixel，WP)的数量是指在无光照条件下CIS器件输出的DN(Digital Number，DN)值大于64的像素数量，它是评估CIS器件性能的一个重要指标，直接反应器件成像质量。因此，提高CIS器件WP性能，即降低白色像素点数量是CIS器件制造工艺的一个长期目标。

悬挂键是化学键。一般晶体因晶格在表面处突然终止，在表面的最外层的每个原子将有一个未配对的电子，即有一个未饱和的键，这个键称为悬挂键。

制备CIS过程中，在高K介质层之下的硅界面处硅原子与氧原子键合形成二氧化硅层。然而，在现有的CIS制程工艺中，硅界面的硅原子的悬挂键形成键合的原子来源较少且缺乏键合动力，造成硅界面间悬挂键的键合程度较低，导致器件白色像素较多，降低了整个CIS的性能。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种提高硅原子的悬挂键键合的方法，通过在保护层表面通以氧化气体，氧化气体中的氧离子穿透介质层到达晶圆表面，再经过高温退火处理后，使得晶体表面的硅原子不饱和键和氧离子键合，从而提高了晶圆表面的硅原子悬挂键的键合。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种提高硅原子的悬挂键键合的方法，其中，包括以下步骤：

步骤S1，对一晶圆表面进行氧化，形成一氧化硅层，所述氧化硅层的上表面具有悬挂键；

步骤S2，于所述氧化硅层的上表面设置一介质层；

步骤S3，在预设的第一温度下对所述介质层的表面进行富氧化处理；

步骤S4，于所述介质层的上表面设置一保护层；

步骤S5，对所述晶圆进行退火处理。

优选的，该提高硅原子的悬挂键键合的方法，其中，所述退火处理的温度范围为250～1400℃。

优选的，该提高硅原子的悬挂键键合的方法，其中，所述介质层为高K介质层。