[发明专利]CMOS图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS图像传感器及其制造方法。

背景技术

作为将光学图像转化为电信号的半导体器件，图像传感器中的大部分通常会被归类到电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物(CMOS)图像传感器之中。

电荷耦合器件(CCD)包括：多个垂直电荷耦合器件(VCCD)，形成在各自的以阵列形式排列的垂直光电二极管之间，用以垂直地转移由各自的光电二极管所产生的电荷；多个光电二极管，以阵列形式排列，用以将光信号转换成电信号；水平电荷耦合器件(HCCD)，用以水平转移通过各自的垂直电荷耦合器件方式转移的电荷；以及感应放大器，感应水平转移的电荷并将其以电信号的方式输出。

然而，由于使用多级光刻工艺，这种CCD具有驱动方式相对复杂、功耗相对较大和制造工艺相对复杂的缺点。

对CCD来说，也很难在一个CCD芯片上整合控制电路、信号处理电路以及A/D转换器等，所以CCD具有难于使产品小型化的缺点。

最近，作为用以克服CCD的缺点的下一代图像传感器，CMOS图像传感器受到关注。

CMOS图像传感器是这样一种设备，其利用MOS晶体管，采用切换方式顺序检测各个单元像素的输出。该MOS晶体管通常对应于单元像素的数目，而且CMOS图像传感器使用CMOS技术制成，该CMOS图像传感器应该能包含控制电路和信号处理电路等，用以作为半导体衬底上的外围电路。

换句话说，为了成像，CMOS图像传感器在单元像素中形成光电二极管和MOS晶体管，以顺序检测各个单元像素的电信号。

CMOS图像传感器应用了CMOS制造技术，从而使其具有功耗小和制造工艺简单(例如，相对少的光刻工艺步骤)的优点。

并且，CMOS图像传感器还能够在CMOS图像传感器芯片上整合控制电路、信号处理电路和A/D转换器等，从而具有在单个芯片上易于产品小型化和/或在单个芯片上整合较多功能的优点。

因此，目前CMOS图像传感器已被广泛地应用于诸如数码相机和数码摄像机等各种应用和产品上。

同时，根据每个单元像素中的晶体管数目，CMOS图像传感器可以分为3T型，4T型以及5T型等等。3T型CMOS图像传感器在每个单元像素中包括一个光电二极管和三个晶体管，而4T型CMOS图像传感器在每个单元像素中包括一个光电二极管和四个晶体管。

发明内容

本发明的实施例涉及CMOS图像传感器及其制造方法，通过扩大转移晶体管的宽度和/或减小浮置扩散区域面积，使其既易于进行光电二极管复位，也易于将光电二极管所产生的电荷转移到浮置扩散区域，因此而改善图像传感器的性能。

根据一个实施例的CMOS图像传感器，包括：栅极，以预定的间隔位于半导体衬底的有源区域中的栅极绝缘(insulating)层上；光电二极管区域，位于该栅极一侧的半导体衬底中；浮置扩散区域，位于该栅极另一侧的半导体衬底中；补偿杂质区域，位于该半导体衬底中，叠置在该浮置扩散区域上。

本发明可以增大转移晶体管的宽度和/或可以将补偿杂质离子注入浮置扩散区域中，从而使浮置扩散区域有效地复位，并且经由光而产生并被转移到浮置扩散节点的电子具有相对更好的效果，从而可以提高图像传感器的性能。

附图说明

图1为示出根据实施例的CMOS图像传感器的单元像素的布局图，该CMOS图像传感器具有包括四个晶体管和一个光电二极管的结构；

图2为示出图1中的根据实施例的CMOS图像传感器沿II-II′线的剖面图，以及；

图3至图5为示出根据实施例的CMOS图像传感器的制造方法的工艺剖面图。

具体实施方式

下面将结合附图描述本发明实施例的CMOS图像传感器及其制造方法。

图1为示出根据实施例的CMOS图像传感器的单元像素的布局图，该CMOS图像传感器具有包括四个晶体管和一个光电二极管(PD)的结构；图2为示出图1中的CMOS图像传感器沿II-II′线的剖面图。