[发明专利]CMOS图像传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造领域，特别涉及一种CMOS图像传感器；本发明还涉及一种CMOS图像传感器的制作方法。

背景技术

现有CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)由像素(Pixel)单元电路和 CMOS电路构成，相对于CCD图像传感器，CMOS图像传感器因为采用CMOS标准制作工艺，因此具有更好的可集成度，可以与其他数模运算和控制电路集成在同一块芯片上，更适应未来的发展。

根据现有CMOS图像传感器的像素单元电路所含晶体管数目，其主要分为3T型结构和4T型结构。

如图1所示，是现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路包括感光二极管D1和CMOS像素读出电路。所述CMOS像素读出电路为3T型像素电路，包括复位管M1、放大管M2、选择管M3，三者都为NMOS管。

所述感光二极管D1的N型区和所述复位管M1的源极相连。

所述复位管M1的栅极接复位信号Reset，所述复位信号Reset为一电位脉冲，当所述复位信号Reset为高电平时，所述复位管M1导通并将所述感光二极管D1的电子吸收到读出电路的电源Vdd中实现复位。当光照射的时候所述感光二极管D1产生光生电子，电位升高，经过放大电路将电信号传出。所述选择管M3的栅极接行选择信号Rs，用于选择将放大后的电信号输出即输出信号Vout。

如图2所示，是现有4T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；和图1所示结构的区别之处为，图2所示结构中多了一个转移晶体管或称为传输管M4，所述转移晶体管4的源区为连接所述感光二极管D1的N型区，所述转移晶体管4的漏区为浮空有源区(Floating Diffusion，FD)，所述转移晶体管4的栅极连接传输控制信号Tx。所述感光二极管D1产生光生电子后，通过所述转移晶体管4转移到浮空有源区中，然后通过浮空有源区连接到放大管M2的栅极实现信号的放大。

通常，感光二极管D1采用N型针扎型光电二极管(Pinned Photo Diode，PPD) 即NPPD；NPPD主要由N型注入区和N型注入区底部的P型半导体衬底之间形成的PN 结二极管组成，同时在N型注入区的表面还形成有P+层，实现针扎型光电二极管结构； N型注入区在感光二极管感光后存储光生电子。NPPD型的感光二极管D1中的N型区四周被P型区包围包围，能使CIS得到较好的满阱容量(Full Well Capacity，FWC)，从而提高CIS的性能。

如图3所示，是现有CMOS图像传感器的各像素单元的感光二极管的结构示意图，在P型半导体衬底101的表面形成有N型注入区102，在N型注入区102的周侧形成隔离结构103，通常该隔离结构采用P型阱组成。通常，P型半导体衬底101的表面还形成有P型外延层如P型硅外延层，N型注入区102形成于P型硅外延层上，N型注入区102和P型硅外延层都为轻掺杂结构并形成PN结二极管，由该PN结二极管组成感光二极管，感光二极管在接收光子后产生光生电子并存储在N型注入区102中。为了形成针扎型结构，在N型注入区102的表面还覆盖有P型注入区104。通常，将 N型注入区102称为NPPD，将P型注入区104称为PPPD。

在现有工艺中，N型注入区102和P型注入区104通常需要分布采用光刻工艺进行定义，多次光刻工艺不仅成本低，而且还需要对N型注入区102和P型注入区104 进行对准，会对工艺稳定性产生一定影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器，能实现感光二极管的N 型注入区和N型注入区表面的P型注入区的自对准定义，从而能节省一块光刻版，节约工艺成本，且能提高工艺稳定性，方便量产。为此，本发明还提供一种CMOS图像传感器的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的CMOS图像传感器的各像素单元中包括：N 型注入区和P型注入区。

所述N型注入区形成于P型半导体衬底表面且由所述N型注入区和所述P型半导体衬底之间形成的PN结二极管作为感光二极管；所述N型注入区在所述感光二极管感光后存储光生电子。

所述P型注入区形成于所述N型注入区的表面并从所述N型注入区的顶部将所述 N型注入区覆盖，使所述感光二极管感呈针扎型结构。