[发明专利]一种图像传感器像素单元及其制造方法

权利要求书

1.一种图像传感器像素单元，包括光电二极管、传输晶体管、浮置扩散区、以及连接至所述浮置扩散区的读出电路，其特征在于，所述传输晶体管具有槽栅，所述槽栅的底部具有向外凸的弧形结构，沿着所述弧形结构的底部形成弧形沟道区；所述光电二极管由所述槽栅一侧的P型区域和所述P型区域内的N型区域构成，所述槽栅的深度大于所述P型区域的深度以及形成于所述槽栅另一侧的所述浮置扩散区的深度；其中所述弧形结构具有多个曲率半径。

2.一种制造如权利要求1所述的图像传感器像素单元的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在半导体基板中刻蚀形成底部具有向外凸的弧形结构的沟槽，所述弧形结构具有多个曲率半径；

S2：在所述沟槽表面形成一层栅介质层；

S3：在所述沟槽底部的弧形结构下方进行离子掺杂以形成所述弧形沟道区；

S4：在所述沟槽中填充多晶硅以形成所述传输晶体管的槽栅；

S5：在所述槽栅的一侧形成所述光电二极管，另一侧形成所述浮置扩散区；

步骤S5包括：

S51：通过P型离子注入在所述槽栅一侧的所述半导体基板中形成P型区域，其中P型离子注入的深度小于所述槽栅的深度；

S52：通过N型离子注入在所述P型区域中形成N型区域，以在所述槽栅一侧形成所述光电二极管；

S53：通过P型离子注入在所述光电二极管表面形成P型隔离区

S54：通过N型离子注入在所述槽栅另一侧的所述半导体基板中形成N型区域，以形成所述浮置扩散区，其中N型离子注入的深度小于所述槽栅的深度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11：采用第一工艺气体在所述半导体基板中形成预定深度的沟槽；

S12：采用第二工艺气体刻蚀所述沟槽底部形成所述弧形结构，其中所述第二工艺气体包括刻蚀气体和氧气，所述刻蚀气体为NF₄、SF₆和NF₆中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S12中通过调节所述刻蚀气体与氧气的比例改变所述弧形结构的曲率半径。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S4包括：

S41：通过LPCVD工艺在所述半导体基板表面以及所述沟槽内部淀积多晶硅；

S42：通过化学机械抛光工艺对所述半导体基板表面进行平坦化；

S43：在所述半导体基板表面通过湿法氧化形成一层二氧化硅介质层。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S12所采用的第二工艺气体包括NF₄、O₂和Ar；其中NF4的流量为180sccm、O₂流量为30sccm、Ar流量为60sccm，气压37mTorr，源功率为500瓦，偏置功率为100瓦，工艺温度为50℃，刻蚀时间为10秒。

7.据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S3中注入离子为B+，离子注入能量为30keV，离子注入剂量为3E11cm^-2，倾斜角度为14度，旋转为27度，旋转次数为4次。