[發明專利]CMOS圖像傳感器及其形成方法

在審

• 申請號: 201810036256.6
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108281436A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 湯茂亮;柯天麒;姜鵬
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張振軍;吳敏

一種CMOS圖像傳感器及其形成方法，所述方法包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底包括光電二極管區域、摻雜區域以及溝道區域；在所述光電二極管區域周圍的半導體襯底內形成溝槽，所述溝槽自所述溝道區域開始并向所述光電二極管區域的遠端延伸，所述遠端為所述光電二極管區域遠離所述溝道區域的一端；在所述溝槽內形成隔離介質層以及延伸柵極；對所述光電二極管區域以及摻雜區域進行離子注入；在所述溝道區域的半導體襯底表面依次形成柵介質層和傳輸柵極，所述傳輸柵極位于所述柵介質層表面，其中，所述傳輸柵極與所述延伸柵極連接。本發明方案可以減少在光電二極管區域遠端的電荷殘留，有助于提高器件性能。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種CMOS圖像傳感器及其形成方法。

背景技術

圖像傳感器是將光學圖像轉換成電信號的半導體器件，由于CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensor，CIS)具有低功耗和高信噪比的優點，因此在各種領域內得到了廣泛應用。

在現有技術中，CIS通常包括光電二極管、浮置擴散區以及傳輸柵極，并且在讀取時，通過傳輸柵極開啟導電溝道，將光電二極管的電荷轉移至浮置擴散區。然而由于光電二極管的深度通常較深，位于較深位置的電荷往往難以耗盡，從而存在有電荷殘留，在輸出圖像時引起圖像信息出錯或圖像信息失真等問題，例如導致圖像拖尾。

如公告日為2014年6月4日、授權公告號為CN203631555U的實用新型專利，其公開了一種CIS，通過設置傳輸柵極的一部分置于淺槽隔離(Shallow Trench Isolation，STI)內，縮短傳輸柵極至光電二極管深處的距離，從而減輕在光電二極管深處的電荷殘留的問題。

然而，在光電二極管內，仍然存在與傳輸柵極的距離較遠的區域，該區域內的電荷難以被轉移出去，仍然會發生圖像信息出錯或圖像信息失真等問題。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種CMOS圖像傳感器及其形成方法，可以減少在光電二極管區域遠端的電荷殘留，有助于提高器件性能。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種CMOS圖像傳感器的形成方法，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底包括光電二極管區域、摻雜區域以及位于所述光電二極管區域和摻雜區域之間的溝道區域；在所述光電二極管區域周圍的半導體襯底內形成溝槽，所述溝槽自所述溝道區域開始并向所述光電二極管區域的遠端延伸，所述遠端為所述光電二極管區域遠離所述溝道區域的一端；在所述溝槽內形成隔離介質層以及延伸柵極，所述隔離介質層覆蓋所述溝槽的底部和側壁，所述延伸柵極填充所述溝槽并位于所述隔離介質層上；對所述光電二極管區域以及摻雜區域進行離子注入，以在所述光電二極管區域內形成光電二極管，在所述摻雜區域內形成浮置擴散區；在所述溝道區域的半導體襯底表面依次形成柵介質層和傳輸柵極，所述傳輸柵極位于所述柵介質層表面，其中，所述傳輸柵極與所述延伸柵極連接。

可選的，所述溝槽包括分離的兩段溝槽，分別自所述溝道區域相對的兩側開始，且延伸至所述遠端的兩段溝槽之間具有間隔。

可選的，所述溝槽延伸至與所述遠端齊平，或者包圍所述遠端的一部分。

可選的，所述傳輸柵極向所述溝道區域以外延伸，以使所述傳輸柵極與所述延伸柵極連接。

可選的，所述延伸柵極的上表面高度高于所述柵介質層，且高出的部分與所述傳輸柵極連接。

可選的，所述CMOS圖像傳感器的形成方法還包括：形成源區和漏區，其中一個位于所述光電二極管與所述傳輸柵極之間，另一個位于所述浮置擴散區與所述傳輸柵極之間。