[发明专利]一种硅基CMOS图像传感器提高电子转移效率的方法

摘要

本发明属于微电子技术领域，具体为一种硅基CMOS图像传感器及其提高电子转移效率的方法。本发明通过在感光区和转移晶体管（TX）沟道区的接触部分引入从体内到表面的递增掺杂，使衬底体内到TX表面沟道的电势逐步递增，实现光生载流子的完全转移，并可以达到理论的转移载流子数目的极限，成功解决了光生载流子不能完全转移引起的噪声问题。

主权项

一种提高硅基CMOS图像传感器电子转移效率的方法，该硅基CMOS图像传感器，具体包括：光电二极管（PPD），即光感测器件，用于产生光电荷；浮动扩散区（FD），用于存储光电荷；传递晶体管（TX），用于连接光感测器件和浮动扩散区，可将光感测器件产生的光电荷传递到浮动扩散区；浅槽隔离区（STI），其周围与衬底掺杂类型相同，并使得光电二极管表层重掺杂区域与衬底的电动势相同；抗穿通注入区（APT），包围浮动扩散区，其位置远离光电二极管；其特征在于：在光电二极管与传递晶体管沟道的连接区域，引入有从体内到表面的递增掺杂，使得连接处从体内到沟道表面的内建电势递增，从而使全部光生电子从光感测器件到达沟道表面而没有电子滞留于光感测器件内；电子到达沟道表面后，传递晶体管沟道反型开启，浮动扩散区加正电压，把电子传输到浮动扩散区；所述递增掺杂是指掺杂浓度递增分布的掺杂；其中，光电二极管与传递晶体管（TX）的连接区域，形成于传递晶体管（TX）的栅极下方，或者形成在传递晶体管（TX）栅极侧墙下方，或者在栅极和侧墙之下皆有；在光电二极管与传递晶体管沟道的连接区域递增掺杂的杂质的类型与光感测器件载流子收集区的类型相同，即，如果光感测器件载流子收集区是N型，光生载流子为电子，则连接区域为N型递增掺杂；如果光感测器件载流子收集区是P型，光生载流子为空穴，则连接区域为P型递增掺杂；其特征在于具体步骤为：在硅基CMOS图像传感器的感光区（PPD）和传递晶体管（TX）沟道的连接部分从体内到表面进行掺杂浓度递增分布的掺杂，使得从感光区到传递晶体管（TX）沟道之间的势垒逐步降低，由此提高光生载流子的转移效率，改善器件的特性；其中，掺杂浓度递增分布，通过以下方法形成：硅基CMOS图像传感器的传递晶体管（TX）的栅极形成以后，在传递晶体管（TX）邻近感光区一侧侧墙形成前,在感光区与传递晶体管（TX）沟道连接区域连续多次不同能量、不同浓度注入与光电二级管载流子收集区同型的杂质离子，形成从表面到体内该型杂质掺杂浓度的递减；然后完成栅极的侧墙，再进行光电二极管感光区表面陷阱防止层的高浓度杂质注入，且该杂质类型与光电二极管载流子收集区掺杂类型相反。