[发明专利]一种CMOS图像传感器及其制造方法

说明书

本发明提供一种CMOS图像传感器及其制造方法，包括：在半导体衬底中形成隔离区，限定CMOS图像传感器的单位像素的有源区；在半导体衬底上形成栅极；形成覆盖隔离区的边界区域的掩模层；使用掩模层进行杂质的离子注入；在有源区的一部分中形成钳位光电二极管的扩散区，其中扩散区与所述隔离区间隔开地形成。通过在扩散区域之间的边界部分注入杂质，防止了钳位光电二极管PDD和隔离区域的损坏，并且减小了在CMOS图像传感器中的暗电流。

技术领域

本发明涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法技术领域，具体涉及一种减少暗电流的CMOS图像传感器及其制造方法。

背景技术

一般来说，图像传感器是将光学图像转换为电信号的半导体器件，一般分为电耦合器件(CCD)和互补MOS(CMOS)图像传感器。

一个CCD通常包括多个MOS电容器，每个MOS电容器相邻地放置，将电荷存储在其中一个MOS电容器上，然后转移到MOS电容器旁边的一个MOS电容器上。CCD具有驱动方式复杂，功耗高，制造工艺复杂，加工步骤繁多等缺点。此外，CCD的缺点是很难制作一个紧凑的产品，因为很难将各种电路，如控制电路，信号处理电路，模拟/数字转换电路等集成到单个芯片中。

目前，作为一种克服CCD缺点的下一代图像传感器，CMOS图像传感器越来越受到关注。CMOS图像传感器的每个单元像素是采用CMOS技术在半导体衬底上形成的光电二极管和MOS晶体管的开关器件。CMOS图像传感器一般包括控制电路，信号处理电路等外围电路，并通过MOS晶体管依次检测每个单元像素的输出。因此，随着在每个单元像素内形成的光电二极管和 MOS晶体管，CMOS图像传感器在开关模式下依次检测每个单元像素的电信号以获取图像。

CMOS图像传感器具有功耗低，制造工艺简单，加工步骤少等优点。此外，CMOS图像传感器的优点是通过集成控制电路，信号处理电路，模拟/ 数字转换电路等，使产品紧凑变成一个芯片。因此，CMOS图像传感器目前广泛应用于各种应用中，如数字静止摄像机，数字摄像机等。

图1显示了一个传统CMOS图像传感器的单位像素电路图。如图1所示， CMOS图像传感器的单位像素100包括作为光电变换部分的光电二极管110 和四个晶体管，包括转移晶体管120，复位晶体管130，驱动晶体管140和选择晶体管150。单位像素100的输出端子与负载晶体管160连接，在这里FD 表示浮动的扩散区域，TX表示转移晶体管120的栅极电压，RX表示复位晶体管130的栅极电压，DX表示驱动晶体管140的栅极电压，Sx表示选择晶体管150的栅极电压。

图2显示了常规CMOS图像传感器的单位像素的布局。如图2所示，在单位像素100中，活动区域是由粗体实线定义的区域。隔离区13是在活动区域之外形成隔离层(未显示)的区域。所述转移晶体管120，复位晶体管130，驱动晶体管140和选择晶体管150的栅极123被设置如图2所示。FD表示浮动的扩散区域，PD表示光电二极管110的一部分。

图3是单位像素的光电二极管的一个结构横截面视图。如图3所示，一个P^-型外延层11是在P⁺⁺类型半导体衬底10上形成的。其中P⁺⁺表示重掺杂区。为了定义半导体衬底的活性区域，在外延层的一部分中形成隔离区13，一个n^-类型扩散区111和P^o在外延层的一部分P中形成了光电二极管110的 P^o类型扩散区113，P^o类型扩散区113位于n^-类型扩散区111。其中n^-表示掺杂率低，P^o表示杂质的介质掺杂。

传统的CMOS图像传感器具有这样的结构，其缺点是由于暗电流的增加而降低了性能和电缓冲容量，这是当没有光被光电二极管110接收时，由电子从光电二极管110转移到浮动扩散区而产生的。