[发明专利]3D CMOS图像传感器及其形成方法

权利要求书

1.一种3D CMOS图像传感器，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底内包括至少一个光电二极管；

P型阱区，所述P型阱区形成于所述光电二极管上方且与所述光电二极管连接；

浮置扩散区，在所述P型阱区上方的单晶硅层内离子注入N型离子，以形成连接所述P型阱区的浮置扩散区，所述浮置扩散区形成于所述衬底上且位于所述P型阱区上方并与所述P型阱区连接，所述P型阱区和所述浮置扩散区在同一开口内形成，所述P型阱区和所述浮置扩散区的横截面积相同；以及，

传输栅，所述传输栅浮置于所述衬底上方且将所述P型阱区包围，所述传输栅为金属栅。

2.如权利要求1所述的3D CMOS图像传感器，其特征在于，所述P型阱区的顶面高于所述传输栅的顶面。

3.如权利要求1所述的3D CMOS图像传感器，其特征在于，还包括设置于所述传输栅与所述衬底之间的第一介质层；以及，贯穿所述第一介质层的第一开口。

4.如权利要求1所述的3D CMOS图像传感器，其特征在于，所述传输栅的纵截面形状为倒T形。

5.一种3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：

提供一衬底，所述衬底中形成有至少一个光电二极管，

形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述衬底；

形成第一开口，所述第一开口至少贯穿所述牺牲层并暴露出所述衬底；

在所述第一开口的位置形成P型阱区和浮置扩散区，所述浮置扩散区位于所述P型阱区上方；

刻蚀相邻的光电二极管之间的衬底上方的所述牺牲层；以及，

去除所述光电二极管上的所述牺牲层以形成第三开口，并在所述第三开口的位置形成包围所述P型阱区的传输栅，所述传输栅为金属栅。

6.如权利要求5所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述第一开口的位置形成P型阱区和浮置扩散区的步骤中包括：

在所述第一开口的位置形成单晶硅层，所述单晶硅层填满所述第一开口；

在所述单晶硅层内注入P型离子以形成所述P型阱区；以及，

在所述P型阱区上方的单晶硅层内注入N型离子以形成所述浮置扩散区。

7.如权利要求6所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，采用选择性外延生长工艺形成所述单晶硅层。

8.如权利要求5所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，形成牺牲层的步骤之前，在所述衬底上形成第一介质层，所述第一开口还贯穿所述第一介质层。

9.如权利要求5所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成第一开口的步骤之前，在所述牺牲层上形成第二介质层，所述第一开口还贯穿所述第二介质层。

10.如权利要求9所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在刻蚀相邻的光电二极管之间的衬底上方的所述牺牲层步骤之后：

形成第三介质层以隔离相邻的像素区的传输栅。

11.如权利要求10所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，形成包围所述P型阱区的传输栅的步骤包括：

刻蚀所述光电二极管上方的第三介质层及第二介质层形成第二开口，所述第二开口暴露所述牺牲层；

通过所述第二开口去除所述牺牲层，得到所述第三开口；以及，

在所述第三开口的位置形成传输栅。

12.如权利要求11所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成所述传输栅的步骤之前：

形成第二栅氧化层，所述第二栅氧化层覆盖所述第三介质层的顶面和所述第三开口的底壁和侧壁。