[发明专利]互补式金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器及其制造方法，尤其涉及一种互补式金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法。

背景技术

互补式金属氧化物半导体图像传感器(CMOS image sensor，CIS)与互补式金属氧化物半导体的工艺相容，因此很容易与其他周边电路整合在同一芯片上，而且能够大幅降低图像传感器的成本以及消耗功率。近年来，在低价位领域的应用上，互补式金属氧化物半导体图像传感器已成为电荷耦合元件的代替品，进而使得互补式金属氧化物半导体图像传感器的重要性与日俱增。

互补式金属氧化物半导体图像传感器是由一光电二极管与多个晶体管所构成，其中光电二极管是由n型掺杂区与p型基底形成的p-n结所构成，而晶体管是n型栅极的n型晶体管(n-poly NMOS)。目前，互补式金属氧化物半导体图像传感器的结构包括有3-T架构以及4-T架构二种。所谓的3-T架构是指互补式金属氧化物半导体图像传感器的结构包括重置晶体管(Rx)、源极随耦器晶体管(Dx)、选择晶体管(Sx)及一光电二极管(PD)，而4-T架构是指互补式金属氧化物半导体图像传感器的结构包括转移晶体管(Tx)、重置晶体管、源极随耦器晶体管、选择晶体管及一光电二极管。

现阶段，互补式金属氧化物半导体图像传感器普遍会存在产生漏电流(leakage)的问题。一般而言，互补式金属氧化物半导体图像传感器中的光电二极管以及晶体管皆会产生漏电流。上述漏电流的问题将会使得互补式金属氧化物半导体图像传感器产生相当大的暗电流(dark current)，导致读出的杂讯增加以及影响图像品质，而降低元件的效能。

特别是，对4-T架构的互补式金属氧化物半导体图像传感器而言，互补式金属氧化物半导体图像传感器中大部分的暗电流是因转移晶体管的漏电流问题而造成。因此，如何降低图像传感器的漏电流已成为目前业界发展的重要课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种互补式金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法，能够降低晶体管的漏电流问题，以及避免暗电流的产生，以提高图像品质与元件效能。

本发明提出一种互补式金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，此方法为先提供一基底，此基底具有一光感测区与一晶体管元件区。然后，在晶体管元件区的基底中形成p型阱区。之后，在基底上依序形成介电层以及未掺杂多晶硅层。接着，形成第一掩模层，以覆盖住光感测区与部分晶体管元件区的未掺杂多晶硅层。随后，进行第一离子注入工艺，将n型掺杂剂注入所暴露出的未掺杂多晶硅层中，以形成n型多晶硅层，接着移除第一掩模层。然后，形成第二掩模层，覆盖n型多晶硅层。然后，进行第二离子注入工艺，将p型掺杂剂注入所暴露出的未掺杂多晶硅层中，以形成p型多晶硅层，接着移除第二掩模层。之后，定义介电层、n型多晶硅层与p型多晶硅层，以于晶体管元件区的p型阱区上形成多个n型栅极结构与一p型栅极结构。随后，于光感测区的基底中形成光电二极管。

依照本发明的实施例所述的互补式金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，上述的n型栅极结构是转移晶体管、重置晶体管、源极随耦器晶体管与选择晶体管其中之三的栅极结构，p型栅极结构是其中另一的晶体管的栅极结构。

依照本发明的实施例所述的互补式金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，上述的n型栅极结构是重置晶体管、源极随耦器晶体管与选择晶体管其中之二的栅极结构，p型栅极结构是其中另一的晶体管的栅极结构。

依照本发明的实施例所述的互补式金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，上述的n型掺杂剂例如是磷(P)或砷(As)。

依照本发明的实施例所述的互补式金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，上述的n型掺杂剂的剂量介于1×10¹⁴～5×10¹⁵ion/cm²之间。

依照本发明的实施例所述的互补式金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，上述的p型掺杂剂例如是硼(B)或二氟化硼(BF₂)。