一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)，所述圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)的光電二極管一側(cè)的一淺槽隔離區(qū)、另一側(cè)的兩個(gè)淺槽隔離區(qū)中的一個(gè)淺槽隔離區(qū)及晶體管漏端部分有源區(qū)上均設(shè)有深P型阱區(qū)，其中，所述晶體管漏端有源區(qū)上的深P型阱區(qū)，其覆蓋距所述光電二極管較遠(yuǎn)的淺槽隔離區(qū)，且不與距所述光電二極管較近的淺槽隔離區(qū)接觸；使得所述光電二極管與晶體管漏端有源區(qū)之間構(gòu)成溢出電荷導(dǎo)流通道。通過(guò)采用本實(shí)用新型公開的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)，可防止采集的圖像產(chǎn)生彌散現(xiàn)象，同時(shí)消除強(qiáng)光圖像的周圍像素顏色失真的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)手機(jī)、醫(yī)療器械、汽車和其他應(yīng)用場(chǎng)合。特別是制造CMOS (互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，使人們對(duì)圖像傳感器的輸出圖像品質(zhì)有了更高的要求。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器芯片，所采集到圖像中的亮點(diǎn)或亮線區(qū)域會(huì)大于實(shí)際物象尺寸。例如，所拍照的相片中含有發(fā)光強(qiáng)烈的太陽(yáng)、汽車頭燈、白熾燈或反光強(qiáng)烈的亮光物象時(shí)，這些物象會(huì)大于實(shí)際尺寸，太陽(yáng)和燈光等亮光區(qū)域變得比實(shí)際尺寸大的多，這種現(xiàn)象在圖像領(lǐng)域被稱為圖像彌散。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器，以CMOS圖像傳感器四晶體管像素結(jié)構(gòu)為例，如圖1所示。圖1中，101?105為相互臨近的光電二極管，TXl和TX2為電荷傳輸晶體管，RXl和RX2為復(fù)位晶體管，SFl和SF2為源跟隨晶體管，SXl和SX2為行選擇晶體管；CT11、CT12和CT21、CT22為晶體管有源區(qū)接觸孔，其中CTll和CT21與電源正極相互連接。圖1所示虛線切線位置的切面圖如圖2所示，在P型硅基體中的器件中，201?203為相鄰的光電二極管，204為晶體管漏端有源區(qū)并且與電源相連，205為P (陽(yáng)性)型阱區(qū)，206為P+層。
[0005]上述技術(shù)方案存在的缺陷是:
[0006]當(dāng)光電二極管201受到強(qiáng)光照射，光電二極管201阱內(nèi)因電荷太滿而溢出到P型硅基體中，溢出的過(guò)多電荷會(huì)繞過(guò)P型阱區(qū)205漂移到臨近的光電二極管202和203阱內(nèi)，即光電二極管202和203受到了 201的電荷串?dāng)_；當(dāng)光電二極管202或203因?yàn)楣怆姸O管201的電荷串?dāng)_而飽和后，光電二極管202左側(cè)的光電二極管或光電二極管203右側(cè)的光電二極管也會(huì)受到光電二極管202或203的電荷串?dāng)_，進(jìn)而彌散開來(lái)。這將使受到串?dāng)_的像素信號(hào)不能反映真實(shí)光照，引起飽和像素?cái)?shù)量比實(shí)際增多，并且會(huì)造成圖像顏色失真，發(fā)生圖像彌散現(xiàn)象。因此，存在圖像彌散現(xiàn)象的圖像傳感器，不能正確采集到強(qiáng)光物體臨近的物體信息，從而降低了圖像的質(zhì)量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)，防止采集的圖像產(chǎn)生彌散現(xiàn)象，同時(shí)消除強(qiáng)光圖像的周圍像素顏色失真的問(wèn)題。
[0008]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)，至少包括置于半導(dǎo)體基體中的光電二極管、設(shè)置于該光電二極管一側(cè)的一淺槽隔離區(qū)、設(shè)置于該光電二極管另一側(cè)的兩個(gè)淺槽隔離區(qū)及設(shè)置于所述兩個(gè)淺槽隔離區(qū)之間且與電源相連的晶體管漏端有源區(qū)，其中，所述光電二極管一側(cè)的一淺槽隔離區(qū)、另一側(cè)的兩個(gè)淺槽隔離區(qū)中的一個(gè)淺槽隔離區(qū)及晶體管漏端部分有源區(qū)上均設(shè)有深P型阱區(qū)，其中，所述晶體管漏端部分有源區(qū)上的深P型阱區(qū)，其覆蓋距所述光電二極管較遠(yuǎn)的淺槽隔離區(qū)，且不與距所述光電二極管較近的淺槽隔離區(qū)接觸；使得所述光電二極管與晶體管漏端有源區(qū)之間構(gòu)成溢出電荷導(dǎo)流通道。
[0010]進(jìn)一步的，所述深P型阱區(qū)的深度不小于2.5 μ m。
[0011]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，通過(guò)采用深P阱離子注入，使得光電二極管與晶體管漏端有源區(qū)之間構(gòu)成電荷外溢通道。因此，圖像傳感器光電二極管飽和時(shí)的外溢電荷，可通過(guò)此電荷外溢通道導(dǎo)流至晶體管漏端有源區(qū)，進(jìn)而被電源吸收，而不會(huì)串?dāng)_到臨近像素的光電二極管中；從而可以防止圖像彌散現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)消除強(qiáng)光圖像的周圍像素顏色失真的問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0013]圖1為本實(shí)用新型【背景技術(shù)】提供的現(xiàn)有的CMOS圖像傳感器的四晶體管像素結(jié)構(gòu)平面示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型【背景技術(shù)】提供的現(xiàn)有的CMOS圖像傳感器的光電二極管及其周圍的切面不意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)中光電二極管及其周圍的切面示意圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)制造方法中生成氧化層保護(hù)層步驟的示意圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)制造方法中第一次旋涂光刻膠并顯影步驟的示意圖；
[0018]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)制造方法中深P型阱離子注入步驟的示意圖；
[0019]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)制造方法中去除光刻膠步驟的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0021]實(shí)施例一
[0022]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)，至少包括置于半導(dǎo)體基體中的光電二極管、設(shè)置于該光電二極管一側(cè)的一淺槽隔離區(qū)、設(shè)置于該光電二極管另一側(cè)的兩個(gè)淺槽隔離區(qū)及設(shè)置于所述兩個(gè)淺槽隔離區(qū)之間且與電源相連的晶體管漏端有源區(qū)，其中，所述光電二極管一側(cè)的一淺槽隔離區(qū)、另一側(cè)的兩個(gè)淺槽隔離區(qū)中的一個(gè)淺槽隔離區(qū)及所述晶體管漏端部分有源區(qū)(未全部覆蓋)上均設(shè)有深P型阱區(qū)，其中，所述晶體管漏端有源區(qū)上的深P型阱區(qū)，其覆蓋距所述光電二極管較遠(yuǎn)的淺槽隔離區(qū)，且不與距所述光電二極管較近的淺槽隔離區(qū)接觸；使得所述光電二極管與晶體管漏端有源區(qū)之間構(gòu)成溢出電荷導(dǎo)流通道。
[0023]進(jìn)一步的，所述深P型阱區(qū)的深度不小于2.5 μ m。
[0024]本實(shí)用新型的實(shí)施例中，圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)可適用于四晶體管、五晶體管、六晶體管和七晶體管像素，像素結(jié)構(gòu)中的光電二極管可適用于Pin型N型光電二極管，Pin型P型光電二極管，部分Pin型光電二極管，多晶硅柵型光電二極管，并且包含前照式CMOS圖像傳感器和背照式CMOS圖像傳感器兩種類型；同時(shí)也適用于CCD (電荷耦合器件)圖像傳感器。
[0025]為了便于說(shuō)明，本實(shí)施例以圖像傳感器四晶體管像素結(jié)構(gòu)，光電二極管采用Pin型N型光電二極管，像素中的晶體管采用N型晶體管為例進(jìn)行介紹。
[0026]如圖3所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)中光電二極管及其周圍的切面示意圖；其切面為圖1所示虛線切線位置的切面。
[0027]圖3中，半導(dǎo)體基體為P型硅基體，301、302和303為相臨近的光電二極管區(qū)，304為晶體管漏端有源區(qū)，并且與電源Vdd相連，305為深P型阱區(qū)，306為P+層，STI為CMOS傳統(tǒng)工藝中的淺槽隔離區(qū)。
[0028]其中，深P型阱區(qū)305的深度至少為2.5 μ m ;并且在晶體管漏端有源區(qū)部分，深P型阱區(qū)305只占據(jù)了一部分(占據(jù)區(qū)域可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，但未全部覆蓋)的晶體管漏端有源區(qū)304區(qū)，即深P型阱區(qū)305區(qū)至少要覆蓋遠(yuǎn)離所述光電二極管的STI區(qū)，深P型阱區(qū)305最多不能與靠近所述光電二極管的STI區(qū)接觸。在圖3中可以看出，由于深P型阱區(qū)305未覆蓋晶體管漏端有源區(qū)304左邊一側(cè)，而未覆蓋P型阱部分的P型離子濃度低于P型阱區(qū)P型離子濃度，所以深P型阱區(qū)305左側(cè)的勢(shì)壘低于深P型阱區(qū)305 ;由于304為晶體管漏端有源區(qū)，此有源區(qū)為N+注入?yún)^(qū)，并且與電源Vdd相連，所以晶體管漏端有源區(qū)304左下部分與光電二極管301之間的區(qū)域的勢(shì)壘都會(huì)低于光電二極管301兩側(cè)的深P型阱區(qū)305。因此，光電二極管301飽和時(shí)外溢的電荷漂移到靠近所述光電二極管的STI附近，在晶體管漏端有源區(qū)304電源電勢(shì)的作用下很容易被晶體管漏端有源區(qū)304吸取，進(jìn)而被電源吸收，所以外溢電荷很難繞過(guò)深P型阱區(qū)305勢(shì)壘區(qū)而漂移到光電二極管302或光電二極管303。
[0029]本實(shí)用新型實(shí)施例圖3中，晶體管漏端有源區(qū)304左下側(cè)，深P型阱區(qū)305左側(cè)，與靠近所述光電二極管的STI之間形成的低勢(shì)壘區(qū)，即為本實(shí)用新型所述的溢出電荷導(dǎo)流通道，此通道的存在，防止了光電二極管301因飽和外溢電荷串?dāng)_到臨近的光電二極管302或光電二極管303。
[0030]進(jìn)一步的，為了便于理解本實(shí)用新型，下面針對(duì)其制造方法做詳細(xì)說(shuō)明。具體請(qǐng)參見圖4?圖7，其主要包括如下步驟:
[0031]I)如圖4所示，在傳統(tǒng)CMOS工藝中的STI工藝后，在半導(dǎo)體基體表面上生長(zhǎng)一層氧化層401作為工藝保護(hù)層，其厚度為IOnm?12nm，本實(shí)施例采用P型硅基體。
[0032]2)如圖5所示，旋涂光刻膠，并顯影，在預(yù)定的P型阱注入?yún)^(qū)開口 ；光刻膠的厚度，不小于2.7 μ m。所述在預(yù)定的P型阱注入?yún)^(qū)開口包括:一開口正對(duì)光電二極管一側(cè)的一淺槽隔離區(qū)，另一開口覆蓋遠(yuǎn)離所述光電二極管的淺槽隔離區(qū)和部分有源區(qū)，且不與靠近所述光電二極管的淺槽隔離區(qū)接觸。
[0033]3)如圖6所示，半導(dǎo)體P型離子注入(例如，硼離子)，采用兩次注入；第一次離子注入能量為500keV?600keV，注入劑量為2.8el2離子/平方厘米?3.2el2離子/平方厘米；第二次離子注入能量大于900keV，注入劑量至少為3el2離子/平方厘米；所形成的深P型阱深度不小于2.5 μ m。
[0034]4)如圖7所示，深P型阱離子注入完畢后，去除光刻膠，獲得防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)。
[0035]另外，本實(shí)施例的深P型阱也可使用其它離子注入能量和劑量，只要能夠形成外溢電荷導(dǎo)流通道即可；而深P型阱位于晶體管漏端有源區(qū)左側(cè)部分，則外溢電荷導(dǎo)流通道形成于有源區(qū)右側(cè)部分區(qū)域，此導(dǎo)流通道對(duì)右側(cè)光電二極管起作用。
[0036]本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)采用深P阱離子注入，使得光電二極管與晶體管漏端有源區(qū)之間構(gòu)成電荷外溢通道。因此，圖像傳感器光電二極管飽和時(shí)的外溢電荷，可通過(guò)此電荷外溢通道導(dǎo)流至晶體管漏端有源區(qū)，進(jìn)而被電源吸收，而不會(huì)串?dāng)_到臨近像素的光電二極管中；從而可以防止圖像彌散現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)消除強(qiáng)光圖像的周圍像素顏色失真的問(wèn)題。
[0037]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種防止圖像彌散的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)，至少包括置于半導(dǎo)體基體中的光電二極管、設(shè)置于該光電二極管一側(cè)的一淺槽隔離區(qū)、設(shè)置于該光電二極管另一側(cè)的兩個(gè)淺槽隔離區(qū)及設(shè)置于所述兩個(gè)淺槽隔離區(qū)之間且與電源相連的晶體管漏端有源區(qū)，其特征在于，所述光電二極管一側(cè)的一淺槽隔離區(qū)、另一側(cè)的兩個(gè)淺槽隔離區(qū)中的一個(gè)淺槽隔離區(qū)及晶體管漏端部分有源區(qū)上均設(shè)有深P型阱區(qū)，其中，所述晶體管漏端部分有源區(qū)上的深P型阱區(qū)，其覆蓋距所述光電二極管較遠(yuǎn)的淺槽隔離區(qū)，且不與距所述光電二極管較近的淺槽隔離區(qū)接觸；使得所述光電二極管與晶體管漏端有源區(qū)之間構(gòu)成溢出電荷導(dǎo)流通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述深P型阱區(qū)的深度不小于2.5 μ m0
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK203812881SQ201420120647
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】郭同輝, 陳杰, 劉志碧, 唐冕, 曠章曲 申請(qǐng)人:北京思比科微電子技術(shù)股份有限公司