[發(fā)明專利]CMOS圖像傳感器及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710300704.0
• 申請(qǐng)日: 2007-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN101211944A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金升炫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東部高科股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146;H01L21/822
• 代理公司: 隆天國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 鄭小軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及CMOS圖像傳感器及其制造方法。

背景技術(shù)

作為將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，圖像傳感器中的大部分通常會(huì)被歸類到電荷耦合器件(CCD)和互補(bǔ)金屬氧化物(CMOS)圖像傳感器之中。

電荷耦合器件(CCD)包括：多個(gè)垂直電荷耦合器件(VCCD)，形成在各自的以陣列形式排列的垂直光電二極管之間，用以垂直地轉(zhuǎn)移由各自的光電二極管所產(chǎn)生的電荷；多個(gè)光電二極管，以陣列形式排列，用以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；水平電荷耦合器件(HCCD)，用以水平轉(zhuǎn)移通過(guò)各自的垂直電荷耦合器件方式轉(zhuǎn)移的電荷；以及感應(yīng)放大器，感應(yīng)水平轉(zhuǎn)移的電荷并將其以電信號(hào)的方式輸出。

然而，由于使用多級(jí)光刻工藝，這種CCD具有驅(qū)動(dòng)方式相對(duì)復(fù)雜、功耗相對(duì)較大和制造工藝相對(duì)復(fù)雜的缺點(diǎn)。

對(duì)CCD來(lái)說(shuō)，也很難在一個(gè)CCD芯片上整合控制電路、信號(hào)處理電路以及A/D轉(zhuǎn)換器等，所以CCD具有難于使產(chǎn)品小型化的缺點(diǎn)。

最近，作為用以克服CCD的缺點(diǎn)的下一代圖像傳感器，CMOS圖像傳感器受到關(guān)注。

CMOS圖像傳感器是這樣一種設(shè)備，其利用MOS晶體管，采用切換方式順序檢測(cè)各個(gè)單元像素的輸出。該MOS晶體管通常對(duì)應(yīng)于單元像素的數(shù)目，而且CMOS圖像傳感器使用CMOS技術(shù)制成，該CMOS圖像傳感器應(yīng)該能包含控制電路和信號(hào)處理電路等，用以作為半導(dǎo)體襯底上的外圍電路。

換句話說(shuō)，為了成像，CMOS圖像傳感器在單元像素中形成光電二極管和MOS晶體管，以順序檢測(cè)各個(gè)單元像素的電信號(hào)。

CMOS圖像傳感器應(yīng)用了CMOS制造技術(shù)，從而使其具有功耗小和制造工藝簡(jiǎn)單(例如，相對(duì)少的光刻工藝步驟)的優(yōu)點(diǎn)。

并且，CMOS圖像傳感器還能夠在CMOS圖像傳感器芯片上整合控制電路、信號(hào)處理電路和A/D轉(zhuǎn)換器等，從而具有在單個(gè)芯片上易于產(chǎn)品小型化和/或在單個(gè)芯片上整合較多功能的優(yōu)點(diǎn)。

因此，目前CMOS圖像傳感器已被廣泛地應(yīng)用于諸如數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)等各種應(yīng)用和產(chǎn)品上。

同時(shí)，根據(jù)每個(gè)單元像素中的晶體管數(shù)目，CMOS圖像傳感器可以分為3T型，4T型以及5T型等等。3T型CMOS圖像傳感器在每個(gè)單元像素中包括一個(gè)光電二極管和三個(gè)晶體管，而4T型CMOS圖像傳感器在每個(gè)單元像素中包括一個(gè)光電二極管和四個(gè)晶體管。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例涉及CMOS圖像傳感器及其制造方法，通過(guò)擴(kuò)大轉(zhuǎn)移晶體管的寬度和/或減小浮置擴(kuò)散區(qū)域面積，使其既易于進(jìn)行光電二極管復(fù)位，也易于將光電二極管所產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散區(qū)域，因此而改善圖像傳感器的性能。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器，包括：柵極，以預(yù)定的間隔位于半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)域中的柵極絕緣(insulating)層上；光電二極管區(qū)域，位于該柵極一側(cè)的半導(dǎo)體襯底中；浮置擴(kuò)散區(qū)域，位于該柵極另一側(cè)的半導(dǎo)體襯底中；補(bǔ)償雜質(zhì)區(qū)域，位于該半導(dǎo)體襯底中，疊置在該浮置擴(kuò)散區(qū)域上。

本發(fā)明可以增大轉(zhuǎn)移晶體管的寬度和/或可以將補(bǔ)償雜質(zhì)離子注入浮置擴(kuò)散區(qū)域中，從而使浮置擴(kuò)散區(qū)域有效地復(fù)位，并且經(jīng)由光而產(chǎn)生并被轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)的電子具有相對(duì)更好的效果，從而可以提高圖像傳感器的性能。

附圖說(shuō)明

圖1為示出根據(jù)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的單元像素的布局圖，該CMOS圖像傳感器具有包括四個(gè)晶體管和一個(gè)光電二極管的結(jié)構(gòu)；

圖2為示出圖1中的根據(jù)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器沿II-II′線的剖面圖，以及；

圖3至圖5為示出根據(jù)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的制造方法的工藝剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖描述本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器及其制造方法。

圖1為示出根據(jù)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的單元像素的布局圖，該CMOS圖像傳感器具有包括四個(gè)晶體管和一個(gè)光電二極管(PD)的結(jié)構(gòu)；圖2為示出圖1中的CMOS圖像傳感器沿II-II′線的剖面圖。