[发明专利]图像传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种图像传感器，基于半导体衬底，其中包括光电二极管和像素读出电路，该像素读出电路包括至少一个金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，该光电二极管包括第二半导体类型的第一掺杂区和第一半导体类型的第二掺杂区，第一掺杂区和第二掺杂区以半导体衬底表面为界面形成PN结，第一掺杂区位于衬底内，第二掺杂区位于衬底表面上方；

第一掺杂区在衬底表面上有部分区域未被第二掺杂区覆盖，且第一掺杂区未被第二掺杂区覆盖的区域中至少有部分作为所述像素读出电路中一个金属氧化物半导体场效应晶体管的有源区，输出光电二极管中的光生电荷。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一半导体类型是P型，所述第二半导体类型是N型。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述第一掺杂区的掺杂浓度大于所述衬底的掺杂浓度，所述第二掺杂区的掺杂浓度大于所述第一掺杂区的掺杂浓度。

4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述像素读出电路包括：转移晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管以及行选晶体管；

所述转移晶体管的源极连接所述光电二极管的第一掺杂区，所述转移晶体管的漏极连接所述复位晶体管的源极，所述转移晶体管的栅极接转移信号；

所述复位晶体管的源极连接所述源跟随晶体管的栅极，所述复位晶体管的漏极连接电源，所述复位晶体管的栅极接复位信号；

所述源跟随晶体管的源极连接所述行选晶体管的源极，所述源跟随晶体管的漏极连接电源；

所述行选晶体管的栅极接行选信号，所述行选晶体管的漏极为输出端。

5.一种图像传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一半导体衬底；

在所述衬底中离子注入形成第二半导体类型的第一掺杂区；

在所述第一掺杂区靠近半导体衬底表面的区域离子注入形成第一半导体类型的第二掺杂区，该第二掺杂区与所述第一掺杂区构成光电二极管；

图形化减薄所述衬底表面除第二掺杂区外的区域，至第一掺杂区与第二掺杂区的界面，图形化减薄后，所述第一掺杂区在减薄后的半导体衬底表面上有部分区域未被第二掺杂区覆盖；

在所述衬底上制备像素读出电路，该像素读出电路包括至少一个金属氧化物半导体场效应晶体管，且半导体衬底表面上，第一掺杂区未被第二掺杂区覆盖的区域中至少有部分作为该像素读出电路中一个金属氧化物半导体场效应晶体管的有源区，输出光电二极管中的光生电荷。

6.根据权利要求5所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，所述图形化减薄采用等离子体刻蚀或湿法腐蚀工艺实现。

7.根据权利要求6所述的图像传感器的制备方法，其特征在于，所述第一半导体类型是P型，所述第二半导体类型是N型；

所述像素读出电路包括：转移晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管以及行选晶体管；

所述转移晶体管的源极连接所述光电二极管的第一掺杂区，所述转移晶体管的漏极连接所述复位晶体管的源极，所述转移晶体管的栅极接转移信号；

所述复位晶体管的源极连接所述源跟随晶体管的栅极，所述复位晶体管的漏极连接电源，所述复位晶体管的栅极接复位信号；

所述源跟随晶体管的源极连接所述行选晶体管的源极，所述源跟随晶体管的漏极连接电源；

所述行选晶体管的栅极接行选信号，所述行选晶体管的漏极为输出端。

8.一种图像传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一半导体衬底；

在所述衬底表面定义光电二极管区域，并在该光电二极管区域内生长一外延层，该外延层仅覆盖部分该光电二极管区域；

在所述光电二极管区域的衬底中进行第一次离子注入形成第二半导体类型的第一掺杂区；

在所述光电二极管区域的外延层进行第二次离子注入形成第一半导体类型的第二掺杂区，该第二次离子注入深度至所述衬底和所述外延层的界面处，该界面也是该第二掺杂区与所述第一掺杂区的界面，所述第一掺杂区在该界面上有部分区域未被第二掺杂区覆盖，该第二掺杂区与所述第一掺杂区构成光电二极管；

在所述衬底上制备像素读出电路，该像素读出电路包括至少一个金属氧化物半导体场效应晶体管，且半导体衬底表面上，第一掺杂区未被第二掺杂区覆盖的区域中至少有部分作为所述像素读出电路中一个金属氧化物半导体场效应晶体管的有源区，输出光电二极管中的光生电荷。