[发明专利]感光二极管及其形成方法、CMOS图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及感光二极管及其形成方法、CMOS图像传感器。

背景技术

图像传感器属于光电产业里的光电元件类，随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，目前市场和业界都面临着跨越各平台的视讯、影音、通讯大整合时代的到来，勾划着未来人类的日常生活的美景。以其在日常生活中的应用，无疑要属数码相机产品，其发展速度可以用日新月异来形容。短短的几年，数码相机就由几十万像素，发展到400、500万像素甚至更高。不仅在发达的欧美国家，数码相机已经占有很大的市场，就是在发展中的中国，数码相机的市场也在以惊人的速度在增长，因此，其关键零部件-图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为电荷耦合图像传感器(Charge-coupled Device image sensor，简称CCD图像传感器)、互补型金属氧化物图像传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor image sensor，简称CMOS传感器)。

CMOS图像传感器中很重要的一个元件为感光二极管，通过感光二极管产生光生电子，然后通过CMOS图像传感器中的传输晶体管、源跟随晶体管读出光生电子产生的电压。现有技术中的感光二极管普遍采用埋藏型感光二极管，图1～图3为现有技术中形成埋藏型感光二极管方法的剖面结构示意图，参考图1～图3，现有技术中形成埋藏型感光二极管的方法为：参考图1，提供基底10，对基底10进行离子注入，在基底10中形成阱区(图中未示)；接着再次对基底10进行离子注入，在基底10表面形成掺杂区11，该掺杂区11离子注入类型与阱区离子注入类型相同；之后，在掺杂区11表面形成栅介质层和导电层，对栅介质层和导电层进行光刻、刻蚀形成包括栅介质层12和栅极13的栅极结构。参考图2，在基底10上形成图形化的掩膜层(未示出)，定义出感光二极管的区域，以该图形化的掩膜层为掩膜对基底10进行离子注入形成掺杂区14，该离子注入类型与阱区离子注入类型相反，该掺杂区14与阱区形成PN结，该PN结形成感光二极管。参考图3，去除图形化的掩膜层后，在栅极结构周围形成侧墙15；之后，再次形成图形化的掩膜层，定义出感光二极管区域，并以该图形化的掩膜层为掩膜对感光二极管区域进行离子注入，在掺杂区14上形成另一掺杂区16，该另一掺杂区16的掺杂类型与阱区的掺杂类型相同、与掺杂区14的掺杂类型相反，且该另一掺杂区16将掺杂区14埋在基底10内，因此感光二极管为埋藏型感光二极管。

埋藏型感光二极管的工作方式为：在感光二极管光生电子过程结束后，对栅极13施加电压使感光二极管中的光生电子传输到浮置扩散区时，光生电子的转移方向如图3中箭头方向所示，光生电子经由掺杂区14、栅介质层12、栅极下方的沟道区转移到浮置扩散区。

然而，现有技术中的感光二极管在光生电子转移时易产生噪声、暗电流，影响CMOS图像传感器的成像质量。现有技术中，有许多关于CMOS图像传感器的专利以及专利申请，例如2007年7月4日公开的公开号为CN1992305A的中国专利申请文件，然而均没有解决以上的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术的CMOS图像传感器中感光二极管在光生电子转移的过程中容易产生噪声以及容易产生暗电流的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种感光二极管的形成方法，包括：

提供基底，所述基底内形成有阱区，所述基底上形成有栅极结构；

在所述基底上形成具有开口的掩膜层，所述开口定义出感光二极管的区域；

以所述具有开口的掩膜层为掩膜，对所述基底进行第一离子注入在所述阱区内形成第一掺杂区，所述第一离子注入的方向沿顺时针偏离垂直基底表面的方向第一预定角度，以使所述第一掺杂区与所述栅极结构有相互叠置的部分，所述第一掺杂区的掺杂类型与所述阱区相反，所述第一掺杂区与所述阱区形成感光二极管；

以所述具有开口的掩膜层为掩膜，对所述基底进行第二离子注入，在所述第一掺杂区上形成第二掺杂区，所述第二掺杂区的掺杂类型与所述阱区相同。

可选的，在所述基底上形成具有开口的掩膜层，定义出感光二极管的区域之后，对所述基底进行第一离子注入在所述阱区内形成第一掺杂区之前，还包括：去除没有被所述的掩膜层覆盖的基底，在所述开口区域的基底形成凹槽。

可选的，所述基底上还形成有第三掺杂区，所述栅极结构形成在第三掺杂区上；