[發明專利]一種硅基CMOS圖像傳感器及其抑制光生載流子表面陷阱復合的方法

無效

• 申請號: 201410095466.4
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103915457A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 蔣玉龍;包永霞
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

1.?一種硅基CMOS圖像傳感器，具有光生載流子的轉移效率高、表面復合率低的特性，具體包括：

光電二極管（PPD），即光感測器件，用于產生光電荷；

浮動擴散區（FD），用于存儲光電荷；

傳遞晶體管（TX），用于連接光感測器件和浮動擴散區，可將光感測器件產生的光電荷傳遞到浮動擴散區；

淺槽隔離區（STI），其周圍與襯底摻雜類型相同，并使得光電二極管表層重摻雜區域與襯底的電動勢相同；

抗穿通注入區（APT），包圍浮動擴散區，其位置與光電二極管盡量遠；

其特征在于還包括：

通過兩次不同位置、不同能量、不同劑量的離子注入，在局部自對準形成的光生載流子表面陷阱抑制層，且鄰近光電二極管與傳遞晶體管（TX）連接部分的陷阱抑制層結深較淺、劑量較低，而其余部分的陷阱抑制層結深較深、劑量較高。

2.?如權利要求1所述的硅基CMOS圖像傳感器，其特征在于位于光電二極管與傳遞晶體管（TX）溝道區連接部分表層的陷阱抑制層中結深較淺的部分，在傳遞晶體管（TX）的柵極下方，或者在傳遞晶體管（TX）柵極側墻下方，或者在柵極和側墻之下皆有；且在平行于表面從感光區指向傳遞晶體管（TX）溝道區的方向，陷阱抑制層的摻雜濃度呈單調遞減趨勢，結深呈單調遞減趨勢。

3.?一種抑制硅基CMOS圖像傳感器光生載流子表面陷阱復合的方法，其特征在于具體步驟為：提供CMOS圖像傳感器的單個像素，通過兩次不同位置、不同能量、不同劑量的離子注入，在局部自對準形成光生載流子表面陷阱抑制層，且鄰近光電二極管與傳遞晶體管（TX）連接部分的陷阱抑制層結深較淺、劑量較低，而其余部分的陷阱抑制層結深較深、劑量較高。

4.?根據權利要求3所述的方法，其特征在于位于光電二極管與傳遞晶體管（TX）溝道區連接部分表層的陷阱抑制層中結深較淺的部分，形成于傳遞晶體管（TX）的柵極下方，或者形成在傳遞晶體管（TX）柵極側墻下方，或者形成在傳遞晶體管（TX）柵極和柵極側墻下方；且在平行于表面從感光區指向傳遞晶體管（TX）溝道區的方向，陷阱抑制層的摻雜濃度呈現單調遞減趨勢，結深呈現單調遞減趨勢。

5.?根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述陷阱抑制層的制作過程是：多晶硅柵極線條形成后，在收集區內表層通過第一次低能、低劑量離子注入形成表層pn結，即實現結深5nm以內的淺層陷阱抑制層；然后通過多晶硅側墻偏移工藝，在多晶硅柵極感光區一側形成側墻偏移，再在感光區通過第二次較高能量、劑量的離子注入形成表層pn結，即在收集區內表層實現結深10nm以內的陷阱抑制層；兩次離子注入過程均是自對準的實現選區摻雜。