[發(fā)明專利]互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610143596.6
• 申請日: 2006-11-09
• 公開（公告）號: CN101179051A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施俊吉
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L27/146
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 陶鳳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像傳感器及其制造方法，尤其涉及一種互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器及其制造方法。

背景技術(shù)

互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器(CMOS?image?sensor，CIS)與互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體的工藝相容，因此很容易與其他周邊電路整合在同一芯片上，而且能夠大幅降低圖像傳感器的成本以及消耗功率。近年來，在低價(jià)位領(lǐng)域的應(yīng)用上，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器已成為電荷耦合元件的代替品，進(jìn)而使得互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的重要性與日俱增。

互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器是由一光電二極管與多個(gè)晶體管所構(gòu)成，其中光電二極管是由n型摻雜區(qū)與p型基底形成的p-n結(jié)所構(gòu)成，而晶體管是n型柵極的n型晶體管(n-poly?NMOS)。目前，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的結(jié)構(gòu)包括有3-T架構(gòu)以及4-T架構(gòu)二種。所謂的3-T架構(gòu)是指互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的結(jié)構(gòu)包括重置晶體管(Rx)、源極隨耦器晶體管(Dx)、選擇晶體管(Sx)及一光電二極管(PD)，而4-T架構(gòu)是指互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)移晶體管(Tx)、重置晶體管、源極隨耦器晶體管、選擇晶體管及一光電二極管。

現(xiàn)階段，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器普遍會(huì)存在產(chǎn)生漏電流(leakage)的問題。一般而言，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器中的光電二極管以及晶體管皆會(huì)產(chǎn)生漏電流。上述漏電流的問題將會(huì)使得互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器產(chǎn)生相當(dāng)大的暗電流(dark?current)，導(dǎo)致讀出的雜訊增加以及影響圖像品質(zhì)，而降低元件的效能。

特別是，對4-T架構(gòu)的互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器而言，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器中大部分的暗電流是因轉(zhuǎn)移晶體管的漏電流問題而造成。因此，如何降低圖像傳感器的漏電流已成為目前業(yè)界發(fā)展的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器及其制造方法，能夠降低晶體管的漏電流問題，以及避免暗電流的產(chǎn)生，以提高圖像品質(zhì)與元件效能。

本發(fā)明提出一種互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的制造方法，此方法為先提供一基底，此基底具有一光感測區(qū)與一晶體管元件區(qū)。然后，在晶體管元件區(qū)的基底中形成p型阱區(qū)。之后，在基底上依序形成介電層以及未摻雜多晶硅層。接著，形成第一掩模層，以覆蓋住光感測區(qū)與部分晶體管元件區(qū)的未摻雜多晶硅層。隨后，進(jìn)行第一離子注入工藝，將n型摻雜劑注入所暴露出的未摻雜多晶硅層中，以形成n型多晶硅層，接著移除第一掩模層。然后，形成第二掩模層，覆蓋n型多晶硅層。然后，進(jìn)行第二離子注入工藝，將p型摻雜劑注入所暴露出的未摻雜多晶硅層中，以形成p型多晶硅層，接著移除第二掩模層。之后，定義介電層、n型多晶硅層與p型多晶硅層，以于晶體管元件區(qū)的p型阱區(qū)上形成多個(gè)n型柵極結(jié)構(gòu)與一p型柵極結(jié)構(gòu)。隨后，于光感測區(qū)的基底中形成光電二極管。

依照本發(fā)明的實(shí)施例所述的互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的制造方法，上述的n型柵極結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)移晶體管、重置晶體管、源極隨耦器晶體管與選擇晶體管其中之三的柵極結(jié)構(gòu)，p型柵極結(jié)構(gòu)是其中另一的晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。

依照本發(fā)明的實(shí)施例所述的互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的制造方法，上述的n型柵極結(jié)構(gòu)是重置晶體管、源極隨耦器晶體管與選擇晶體管其中之二的柵極結(jié)構(gòu)，p型柵極結(jié)構(gòu)是其中另一的晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。

依照本發(fā)明的實(shí)施例所述的互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的制造方法，上述的n型摻雜劑例如是磷(P)或砷(As)。

依照本發(fā)明的實(shí)施例所述的互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的制造方法，上述的n型摻雜劑的劑量介于1×10¹⁴～5×10¹⁵ion/cm²之間。

依照本發(fā)明的實(shí)施例所述的互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的制造方法，上述的p型摻雜劑例如是硼(B)或二氟化硼(BF₂)。