[发明专利]有源像素单元及在基板上形成有源像素单元的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种互补型金属氧化物半导体(complementary metal-oxidesemiconductor，CMOS)图像传感器(image sensor)，且特别涉及一种互补型金属氧化物半导体图像传感器的暗态漏电流(dark current)的降低。

背景技术

相较于其他型图像装置(image device)，由于具有如芯片上信号处理(on-chip signal processing)能力、低成本与低耗电等优点，近年来互补型金属氧化物半导体图像传感器(CMOS image sensor，下称CIS)的普及率已经增加。此外，随着芯片工业持续地往次微米节点进展并伴随着在每一像素上结合更多构件，继续促使CIS的解决方案超前于电耦合装置(charge-coupled devices，CCDs)。CIS技术使得在同一装置中整合图像(imaging)、时序(timing)与读出(readout)等多种功能成为可能。CIS技术也使得实际系统单芯片(system-on-a-chip)解决方案的施行成为可能，其作为以显示为中心应用(display-centric application)方面的扩大阵列。

暗态漏电流(dark current)为用于描述图像传感器表现的重要参数之一。暗态漏电流(漏电流)在没有光子进入传感器中时流经如感光二极管的感光装置的一电流。随着像素尺寸的减少，为CIS的感光二极管所接收的光子量也减少。其结果为，暗态漏电流的影响将更为显著。因此，最小化暗态漏电流成为了先进CIS的一关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种有源像素单元及一种在基板上形成有源像素单元的方法，以解决上述现有技术的问题。

依据一实施例，本发明提供了一种有源像素单元，位于一基板之上，包括：

一浅沟槽隔离结构；一感光二极管，邻近该浅沟槽隔离结构，其中早于沉积一前金属介电层之前由于基板制造工艺所造成的一第一应力增加了该有源像素单元的一感光二极管的暗态漏电流与白单元数量；一晶体管，其中该晶体管控制该有源像素单元的操作；以及一应力层，沉积于该有源像素单元的多个元件之上，其中所述多个元件包括该感光二极管、该浅沟槽隔离结构与该晶体管，其中该应力层具有一第二应力反抵于施加于该基板上的该第一应力，而其中该第二应力降低了起因于该第一应力的该暗态漏电流与该白单元数量。

依据另一实施例，本发明提供了一种有源像素单元，位于一基板之上，包括：

一浅沟槽隔离结构；一感光二极管，邻近该浅沟槽隔离结构，其中早于沉积一前金属介电层之前由于基板制造工艺所造成的一第一应力增加了该有源像素单元的一感光二极管的暗态漏电流与白单元数量；一N型金属氧化物半导体晶体管，其中该N型金属氧化物半导体晶体管控制该有源像素单元的操作；以及一应力层，沉积于该有源像素单元的多个元件之上，其中该应力层为一前金属介电层的一部分，而其中所述多个元件包括该感光二极管、该浅沟槽隔离结构与该晶体管，而其中该感光二极管设置于邻近该浅沟槽隔离结构，而该应力层具有反抵于施加于该基板上的该第一应力的一第二应力，而其中该第二应力降低了起因于该第一应力所造成该暗态漏电流与该白单元数量并增加了该N型金属氧化物半导体晶体管的载流子迁移率。

依据一实施例，本发明提供了一种在基板上形成有源像素单元的方法，包括：

在该基板上形成一浅沟槽隔离结构，其中在形成该浅沟槽隔离结构时在该基板上施加了一第一应力；采用拉曼光谱测量该第一应力，其中该第一应力表现出一拉曼峰值偏移数据；选择具一第二应力的一膜层以作为一应力层，其中该第二应力用于相抵形成该浅沟槽隔离结构时所产生的该第一应力；以及沉积具有该第二应力的该应力层于该基板上，其中该应力层覆盖了形成于该基板上的该有源像素单元的多个元件，而所述多个元件包括了邻近于该浅沟槽隔离结构的一感光二极管与一晶体管，其中该应力层的沉积造成了该第二应力可施加于该基板上且该第二应力相抵于该第一应力，而其中具有该第二应力的该应力层的沉积降低了暗态漏电流与白单元数量。

依据又一实施例，本发明提供了一种在基板上形成有源像素单元的方法，包括：