[发明专利]CMOS图像传感器的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS图像传感器的制造方法。

背景技术

图像传感器是用于将光图像转换为电信号的半导体器件，并主要分成电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

CCD具有多个光电二极管(PD)，所述光电二极管以矩阵形式排列以将光信号转换为电信号。CCD包括：多个垂直电荷耦合器件(VCCD)，设置在矩阵中垂直排列的多个光电二极管之间，以使得从每一个光电二极管产生电荷时以垂直方向传输电荷；多个水平电荷耦合器件(HCCD)，用于以水平方向传输已从VCCD被传输的电荷；以及感测放大器，通过感测以水平方向被传输的电荷来输出电荷。

然而，这种CCD有各种缺点，例如复杂的驱动模式、高功耗等等。此外，所述CDD通常需要多步光刻工艺，从而使得CCD的制造工艺相对较复杂。

另外，因为难以将控制器、信号处理器和模/数转换器(A/D转换器)整合到CCD的单芯片上，因此CCD可能无法适用于小型产品。

近年来，CMOS图像传感器用作可以解决某些CCD问题的下一代图像传感器而受到关注。CMOS图像传感器是使用切换模式以通过MOS晶体管顺序检测每一单元像素输出的器件，其中通过CMOS技术将MOS晶体管形成在对应于单元像素的半导体衬底上，CMOS图像传感器可使用例如控制器和信号处理器的外围设备。即，CMOS传感器包括每一单元像素中的PD和MOS晶体管，并在切换模式下通过MOS晶体管顺序检测每一单元像素的电信号以实现图像。

因为CMOS图像传感器利用CMOS技术，因此CMOS图像传感器具有以下优点：例如低功耗，以及具有相对较少数目的光刻工艺步骤的相对简单的制造过程。另外，因为可以将控制器、信号处理器和A/D转换器整合在CMOS图像传感器的单芯片上，所以CMOS图像传感器允许产品具有小尺寸。因此，CMOS图像传感器已被广泛用于各种应用中，例如数码相机和数码摄像机等等。

同时，根据每一单元像素的晶体管数目将CMOS图像传感器分成3T、4T和5T型CMOS图像传感器。3T型CMOS图像传感器的每一单元像素包括一个光电二极管和三个晶体管，而4T型CMOS图像传感器的每一单元像素包括一个光电二极管和四个晶体管。

此后，将描述关于4T型CMOS图像传感器的单元像素的布局的细节。

图1是表示相关的4T型CMOS图像传感器的单元像素的布局。

如图1所示，有源区被限定在CMOS图像传感器的单元像素10中，而隔离层形成在除了有源区之外的半导体衬底上。一个光电二极管(PD)16形成在有源区的宽部，而四个晶体管的栅极13、14、20和30与该有源区的剩余部分交叠。

转移晶体管结合栅极13，而复位晶体管结合栅极14。驱动晶体管结合栅极20，而选择晶体管合并栅极30。

单元像素10包括浮置的源/漏杂质区18，源/漏杂质区18形成在该半导体衬底的有源区中的栅极13和14之间的半导体衬底的表面上。

发明内容

本发明的实施例提供一种CMOS图像传感器的制造方法，其能够在通过增加暗信号或像素的暗缺陷(defect)引起的低照明环境中最小化特性损失，该暗信号或像素的暗缺陷是由光电二极管的上部发生离子注入损害引起的。

根据本发明的实施例，CMOS图像传感器的制造方法包括以下步骤：在半导体衬底上形成限定有源区的隔离层；在该半导体衬底的有源区中形成第一栅极和第二栅极；在该第一栅极的第一侧的半导体衬底中形成光电二极管区；在该光电二极管区上形成氧化层，该氧化层的厚度大于在第二栅极上和晶体管区中的衬底上的介电层的厚度；在半导体衬底中第二栅极的第二侧以及第一栅极与第二栅极之间形成源/漏极延伸区；通过经由介电层进行离子注入，在半导体衬底的晶体管区中形成源/漏极区域；以及经过氧化层在光电二极管区中形成互补离子注入区。

附图说明

图1是示出相关的4T型CMOS图像传感器的单元像素的布局图；以及

图2至图8是示出根据本发明实施例的制造CMOS图像传感器的方法的截面图。

具体实施方式

此后，参考附图详细描述根据本发明实施例的制造CMOS图像传感器的方法。图2至图7是示意性示出根据各种实施例制造CMOS图像传感器的方法的截面图。