[发明专利]CMOS图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器及其制造方法，这种CMOS图像传感器可在单位像素中稳定地形成对接(butting contact)。

背景技术

图像传感器是用以将光信号转换成电信号的半导体器件。图像传感器可分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和CMOS图像传感器。

近来，CMOS图像传感器被认为是下一代图像传感器。CMOS图像传感器包括多个MOS晶体管和用作外围电路的信号处理电路等，其中通过采用控制电路的CMOS技术将所述多个MOS晶体管形成在半导体衬底上。形成与单位像素数量相同的MOS晶体管。CMOS图像传感器采用切换方案，以通过MOS晶体管依次检测各单位像素的输出。

图1是示出现有技术的4T CMOS图像传感器的单位像素的布局图。

参照图1，4T CMOS图像传感器的单位像素在有源区1中包括：一个光电二极管2和4个晶体管的第一至第四栅极11、12、13和14。光电二极管2设置在有源区1的较宽部分中，栅极11、12、13和14设置为与有源区1的剩余部分交叠(overlap)。

更具体地，分别通过第一栅极11、第二栅极12、第三栅极13和第四栅极14来形成转移晶体管(transfer transistor)Tx、复位晶体管Rx、驱动晶体管Dx和选择晶体管Sx。

通过将杂质离子注入至除了栅极11、12、13和14下面的区域之外的区域，来在有源区域1中形成各晶体管的源极/漏极区域。

向复位晶体管Rx和驱动晶体管Dx之间的源极/漏极区域施加电源电压Vdd，以及向选择晶体管Sx一侧的源极/漏极区域施加接地电压Vss。

然而，在CMOS图像传感器的制造过程中存在以下限制。

在复位晶体管Rx和驱动晶体管Dx之间也必须连接有金属线。因此，由于金属线具有复杂的互连，所以像素的填充系数减小，从而必须增加每一单位像素的布局区，来满足金属线之间的设计规范。

发明内容

本发明实施例提供一种CMOS图像传感器，其中通过有源区与多晶硅层之间的接触部使得驱动晶体管和驱动晶体管的输入端连接，从而减少了金属线的复杂度。因此，能够增加单位像素的填充系数，并减小了像素尺寸。本发明实施例还提供一种CMOS图像传感器的制造方法。

在本发明的一实施例中，提供一种CMOS图像传感器，用于将光信号转换成电信号，该图像传感器包括多个单位像素，其中每个单位像素包括：光电二极管，位于有源区的一侧上；多个栅极，叠置在该有源区中；和源极/漏极区域，位于所述多个栅极下面的区域的两侧，通过杂质注入来形成该源极/漏极区域；其中所述多个栅极包括：转移晶体管、复位晶体管、驱动晶体管和选择晶体管，并且该驱动晶体管的多晶硅层从该复位晶体管与该选择晶体管之间的区域延伸至该复位晶体管与该转移晶体管之间的区域。

在本发明的另一实施例中，提供一种CMOS图像传感器的制造方法，该CMOS图像传感器具有多个单位像素，该方法包括以下步骤：形成器件隔离层，以在衬底中限定有源层；在该衬底上形成多晶硅层；在该多晶硅层的侧壁上形成间隔件；通过将该间隔件用作离子注入掩模，以在通过上述步骤所形成的结构上进行离子注入工艺；去除该间隔件；在该多晶硅层上沉积氧化物层；蚀刻该氧化物层，以形成接触孔；和在该接触孔中沉积金属，以形成接触塞。

结合以下附图和说明来阐述本发明的一个或多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求书，本发明的其它特征是明显的。

附图说明

图1是示出现有技术的CMOS图像传感器的单位像素的布局图。

图2是示出根据本发明一实施例的CMOS图像传感器的单位像素的布局图。

图3至图6是示出根据本发明一实施例的CMOS图像传感器制造方法的横截面图。

具体实施方式

现在详细描述本发明所公开的实施例，其中在附图中示出这些实施例的实例。

在附图中，为了清楚，放大了层和区域的厚度。在实施例的说明中，相同的标号用于表示相同的元件。

图2是示出根据本发明一实施例的CMOS图像传感器的单位像素的布局图。

参照图2，CMOS图像传感器包括位于有源区100的一部分中的光电二极管101。

四个晶体管的栅极110、120、130和140设置为与有源区1的剩余部分交叠。