[實用新型]背照式CMOS圖像傳感器

有效

• 申請號: 201420208875.6
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN203826392U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 李杰;李文強
• 申請（專利權）人: 格科微電子(上海)有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本申請主要涉及圖像傳感器技術，特別的涉及背照式CMOS圖像傳感器。

背景技術

與CCD的制造工藝相比，CMOS圖像傳感器的制造工藝與標準的CMOS工藝兼容，具備低功耗、易集成、低成本等特點，因此CMOS圖像傳感器被越來越廣泛的應用在各種電子設備中。CMOS圖像傳感器中的有源像素的結構根據晶體管的數量不同可以分為不同種類。典型的4-T有源像素如圖1所示，包括用于感光的光電二極管(photodiode，PD)，傳輸晶體管(transfer?transistor，TX)，浮置擴散區(floating?diffusion，FD)，復位晶體管(reset?transistor，RST)，選擇晶體管(select?transistor，SEL)。

傳統的CMOS圖像傳感器采用正面照射，但是采用這種機制在光電二極管的上方存在著各種金屬層或氧化層等等，會導致很大的光損失。因此，背照式CMOS圖像傳感器，也就是采用從襯底的遠離電路層的一側進行照射的機制的圖像傳感器為業界廣泛使用，以增加光線的光通量，并防止相鄰圖像傳感器像素單元件的光線串擾(crosstalk)。

實用新型內容

對于現有的CMOS圖像傳感器中的傳輸晶體管來說，由于在半導體襯底和氧化層的界面處常常存在帶有負電的缺陷，因此，即便在光電二極管沒有受到光照的情況下，仍然可能存在著所謂的暗電流。暗電流會嚴重影響圖像傳感器的成像質量。

可以通過在傳輸晶體管的柵極上施加負壓，吸引空穴到具有缺陷的界面區域，從而抑制暗電流。但是，當傳輸晶體管關閉的時候，殘留在其溝道內的光生載流子容易倒流至光電二極管中，發生所謂的饋通(feedthrough)現象，從而影響產生圖像的質量。另外，要想提高CMOS圖像傳感器的反應速度和圖像質量，就要提高傳輸晶體管的傳輸效率。

因此，為了克服上述問題，本中請提供了一種背照式CMOS圖像傳感器，所述CMOS圖像傳感器包括：光電二極管，通過在第一導電類型半導體襯底內形成第二導電類型區域，從而形成光電二極管，其中，所述第二導電類型區域作為光生載流子收集區；浮置擴散區，形成于所述第一導電類型半導體襯底內，具有第二導電類型摻雜；以及傳輸晶體管，所述的傳輸晶體管的源極為所述光電二極管的所述第二導電類型區域、漏極為所述浮置擴散區；所述的傳輸晶體管還包括多晶硅柵極，所述多晶硅柵極覆蓋傳輸晶體管的傳輸溝道區域，并至少部分覆蓋所述光電二極管；所述多晶硅柵極采用非均勻摻雜，使得所述傳輸晶體管的溝道區內的電勢呈階梯形分布。

特別的，所述傳輸晶體管還包括位于所述光電二極管的第二導電類型區域與所述半導體襯底表面之間的具有第一導電類型的隔離區。

特別的，所述多晶硅柵極沿靠近所述浮置擴散區至靠近所述光電二極管依次包括：具有第二導電類型的第二柵極子區域、具有第一導電類型的第一柵極子區域，其中，所述第一柵極子區域至少部分覆蓋所述光電二極管；所述第二柵極子區域至少部分覆蓋所述傳輸晶體管的溝道。

特別的，所述多晶硅柵極沿靠近所述浮置擴散區經過所述傳輸晶體管溝道至所述光電二極管依次包括：第二柵極子區域具有第二導電類型重摻雜、第四柵極子區域具有第二導電類型輕摻雜、第三柵極子區域具有第一導電類型輕摻雜、第一柵極子區域具有第一導電類型重摻雜。

特別的，所述多晶硅柵極沿靠近所述浮置擴散區至靠近所述光電二極管依次包括：第二柵極子區域具有第二導電類型摻雜、未經摻雜的第三柵極子區域、第一柵極子區具有第一導電類型摻雜；其中，所述第一柵極子區域至少部分覆蓋所述光電二極管。

特別的，所述多晶硅柵極沿靠近所述浮置擴散區至靠近所述光電二極管依次包括：第二柵極子區具有第二導電類型重摻雜、第一柵極子區域具有第二導電類型輕摻雜；其中，所述第一柵極子區域至少部分覆蓋所述光電二極管。

特別的，所述的多晶硅柵極表面上還覆蓋有金屬硅化物層。

特別的，所述的第一導電類型為P型，所述第二導電類型為N型。

由于非均勻摻雜的多晶硅柵會對溝道區域中的電勢分布產生不同的影響，從而使其呈現階梯狀的分布。這樣，在階梯電勢的作用下，可以提高光生載流子的轉移效率，又可以防止發生饋通現象，從而提高圖像質量。

附圖說明

通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，能夠更容易地理解本申請的特征、目的和優點。其中，相同或相似的附圖標記代表相同或相似的裝置。