[发明专利]改善重叠背照式CMOS图像传感器图像信号质量的方法

权利要求书

1.一种改善图像信号质量的方法，应用于重叠背照式CMOS图像传感器的制备工艺中，其特征在于，包括以下步骤：

提供一具有外延层的半导体衬底，且该外延层中设置有光电二极管区，所述光电二极管区与所述衬底之间形成有一结合扩散区；

采用两次离子注入工艺于所述结合扩散区自下而上依次形成第一离子注入区及第二离子注入区后，继续进行后续的制备工艺；

其中，所述第二离子注入区位于第一离子注入区的顶部，且第二离子注入区的离子掺杂浓度大于第一离子注入区的离子掺杂浓度，以在所述结合扩散区形成N型梯度，进而形成所述第二离子注入区指向第一离子注入区的电场，从而使光电二极管中的电子更快通过结合扩散区域进入像素电路区。

2.根据权利要求1所述的改善重叠背照式CMOS图像传感器图像信号质量的方法，采用磷离子进行第一离子注入工艺形成第一离子注入区，

其中，进行第一离子注入工艺时，注入所述磷离子能量为200～1200K，剂量为3E12/～6E12/cm²。

3.根据权利要求2所述的改善重叠背照式CMOS图像传感器图像信号质量的方法，采用一次或多次离子注入工艺进行第一离子注入工艺以形成第一离子注入区。

4.根据权利要求3所述的改善重叠背照式CMOS图像传感器图像信号质量的方法，采用多次离子注入工艺时，每次离子注入工艺的离子能量和剂量递减。

5.根据权利要求1或2所述的改善重叠背照式CMOS图像传感器图像信号质量的方法，采用比磷离子原子量大的砷离子进行第二离子注入工艺，

其中，进行所述第二离子注入工艺时，注入所述砷离子能量为100K～150K，剂量为3E12～6E12/cm²。

6.一种重叠背照式CMOS图像传感器，所述背照式CMOS图像传感器包括P型衬底，在P型衬底上定义的有源单元区周围设置有浅隔离沟槽结构，所述有源单元区中包含有像素电路区、结合扩散区、光电二极管区和一钉扎层，所述光电二极管区部分位于所述像素电路区的下方，且所述钉扎层通过所述结合扩散区与所述光电二极管区连接，以将所述光电二极管区中的电子通过所述结合扩散区转移至所述像素电路区，其特征在于，

所述结合扩散区中设置有第一离子注入区及位于该第一离子注入区顶部的第二离子注入区；

其中，所述第二离子注入区的离子掺杂浓度大于第一离子注入区的离子掺杂浓度。

7.根据权利要求7所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述第一离子掺杂区的离子为磷离子，所述第二离子掺杂区的离子为磷离子和砷离子的混合掺杂区。

8.根据权利要求6所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述像素电路区包括一P型的阱区，P型阱区的顶部形成有漂浮的第一N型区和第二N型区；

在第一N区与N掺杂区之间的P阱区的上方形成有栅氧化物层和栅氧化物层之上的栅极，以形成一个转移控制晶体管；

以及在第一N区和第二N区之间的P阱区的上方形成有栅氧化物层和栅氧化物层之上的栅极，以形成一个复位晶体管；

在所述有源单元区中还形成有一个放大晶体管和一个选择晶体管，所述第一N区电性连接到放大晶体管的栅极，放大晶体管和选择晶体管串联，放大晶体管的一端连接电源电压，另一端连接选择晶体管；所述第二N区处于电源电压的电势。

9.根据权利要求6所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述结合扩散区自下而上顺序依次包括第一离子注入区和第二离子注入区，所述第二离子注入区的离子掺杂浓度大于下方第二离子注入区的离子掺杂浓度。

10.根据权利要求9所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述第一离子掺杂区的离子为磷离子，所述第二离子掺杂区的离子为砷离子。