[发明专利]双极结晶体管及具有该结构的CMOS图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极结晶体管和具有该双极结晶体管的CMOS图像传感器

背景技术

图像传感器是一种将光图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器可以是电荷耦合器件(CCD)，其中各金属氧化物半导体(MOS)电容器可处于彼此邻近的位置、可存储电荷载流子，并且可进一步传输这些电荷载流子。可选择地，图像传感器也可以是CMOS(互补MOS)图像传感器，其采用切换的工作方式。CMOS器件可包括与像素个数相当的多个MOS晶体管。CMOS器件可包括：外围电路、控制电路和信号处理电路，并且可使用这些电路连续检测输出。

CMOS图像传感器可通过在单位像素中形成光电二极管和MOS晶体管以及以切换的工作方式检测信号来产生图像。

在制造CMOS图像传感器的现有工艺中，可通过对外延层进行CMOS处理来制造NPN元件。

图1是示出现有技术的水平型NPN双极结晶体管元件的示图，图2是示出图1中所示的水平型NPN双极结晶体管元件的横截面图。

参照图1和图2，水平型NPN双极结晶体管元件可包括位于P型半导体衬底100上的浅沟槽隔离(STI)区160，其可作为器件隔离区，此外该水平型NPN双极结晶体管元件还可包括P阱112和N阱110。

N型发射极E、P型基极B和N型集电极C可形成在P阱112中；N型护环(N-ISO)可形成在N阱110中，并且可使得P阱112与其外围隔开。

STI区160可形成在发射极E和基极B之间以及集电极C和N型护环(N-ISO)之间，并且可分隔各区。

在发射极E、基极B和集电极C的上层可形成有发射极接触区126、集电极接触区130和基极接触区128，其中所述发射极接触区126和集电极接触区130可注入有高浓度的N型离子，基极接触区128可注入有P型离子。N型护环(N-ISO)区的上层可形成有护环接触区，其中所述护环接触区可注入有高浓度的N型离子。

发射极接触区126、集电极接触区130、基极接触区128和N型护环(N-ISO)区分别与金属电极133a、133b、133c和133d接触。

可形成具有发射极和集电极两者的P阱，其中允许从N型发射极E注入的电子流向N型集电极C，并可在正常激活模式下形成水平集电极电流IC。

然而，在双极结晶体管元件BJT中，集电极电流IC与基极电流IB的比(即IC/IB)可称为共发射极电流增益(β)，并且可作为用以确定元件DC性能的重要属性。

现有技术存在这样的问题，即，由于基极层较宽，所以现有技术中的水平型双极结晶体管(BJT)元件的电流增益较小。例如，水平型双极结晶体管(BJT)元件的电流增益可小于具有垂直流向电流的垂直型双极结晶体管元件的电流增益。

此外，由于在考虑到元件结构的情况下电流可能不均匀，所以难以预料和模拟电流。

发明内容

本发明实施例涉及一种CMOS图像传感器。本发明实施例涉及一种水平型双极结晶体管及其制造方法，和具有该元件的CMOS图像传感器及其制造方法。

本发明实施例涉及一种双极结晶体管及其制造方法，以及具有该元件的CMOS图像传感器及其制造方法，其通过同时形成光电二极管区域可简化制造工艺，获得较大电流增益，并可简化电流期望值。

在本发明实施例中，提供一种双极结晶体管，包括：在半导体衬底上形成有至少一个外延层的半导体器件、在该半导体衬底和该外延层的至少两个层上垂直叠置的第一电导率的集电极区、在该半导体衬底和该外延层的至少两个层上垂直叠置的与该集电极区邻近的第一电导率的发射极区、以及在该半导体衬底和该外延层上形成的第二电导率的基极区。