[发明专利]CMOS图像传感器中器件的隔离结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器，尤其涉及一种CMOS图像传感器中器件的隔离结构。

背景技术

近年来，CMOS图像传感器(有源像素)技术迅速发展。CMOS图像传感器的制造工艺与信号处理芯片的CMOS电路制造工艺完全兼容，因此可以很方便地将图像传感器与信号处理集成在同一芯片上，使得CMOS图像传感器与CCD(电荷耦合器件)相比，不仅降低了系统成本，而且使系统的功耗降低，系统集成方案更加简单，并更加微型化。

通常地，CMOS图像传感器有源像素包含光电二极管和晶体管。在光电二级管和晶体管之间，根据电路设计的需要，必须有必要的电学隔离。现有的CMOS集成电路制作工艺均采用局部氧化(LOCOS)或浅槽隔离工艺作为相邻的元器件(特别是有源器件)之间的隔离，以及同一晶体管的源区漏区之间的隔离，统称为场氧隔离。

在基于场氧隔离方法的CMOS电路设计规则中，为了保证可靠的电学隔离，并防止晶体管的源区和漏区短路，作为晶体管栅极的多晶硅连线必须跨过整个有源区，两端在场氧隔离区结束，如图1所示。图1中的“d”代表设计规则允许的多晶硅与局部氧化隔离区交叠的最小值。只有实际交叠距离不小于“d”时，才能保证有效的源漏区隔离。

但在CMOS图像传感器芯片上，当采用场氧隔离工艺作为光电二极管和相邻的晶体管的隔离时，光电二极管周边的隔离结构中硅-二氧化硅的界面缺陷会带来暗电流和界面载流子复合，从而影响图像传感器的噪声性能。另一方面，场氧隔离工艺也不利于集成度的进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器中器件的隔离结构，它能改善图像传感器信噪比及暗电流特性的要求，且能进一步提高图像传感器的集成度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种CMOS图像传感器中器件的隔离结构，所述的器件包括晶体管和光电二极管，所述的器件之间采用反型掺杂的阱区作为隔离区。

所述的器件之间可以采用反型掺杂的阱区和场氧隔离区结合的隔离结构。

当器件之间采用所述反型掺杂的阱区作为隔离结构时，多晶硅栅极线条可以在有源区开始，也可以在有源区结束，该多晶硅栅极线条和作为隔离结构的反型掺杂的阱区必须满足一个最小的交叠值。

本发明具有以下有益效果：在本发明条件下，可以减少或完全消除光电二极管周围的场氧隔离侧壁面积，从而显著减少界面缺陷引入的噪声及暗电流问题。同时，这种隔离方式也可以提高像素区的集成度，从而提高光电二极管在像素单元内的填充效率(Fill factor)。

附图说明

以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有的CMOS图像传感器中器件的隔离结构示意图；

图2是本发明实施例之一CMOS图像传感器中器件的隔离结构示意图；

图3是本发明另一实施例CMOS图像传感器中器件的隔离结构示意图。

具体实施方式

本发明提出一种新的CMOS图像传感器中器件的隔离结构，就是用反型掺杂的阱区作为器件之间的隔离区。

视版图设计的需要，在某些区域用反型掺杂的阱区作为隔离区。在本方案中，相邻器件之间的隔离，以及同一晶体管的源漏区的隔离，可以仅用反型掺杂的阱区实现隔离，如图2所示，PMOS管、NMOS管及光电二极管之间无场氧隔离区，所有隔离由反型掺杂的阱区实现；或者也可以采用场氧隔离区和反型掺杂的阱区结合的隔离结构，如图3所示，PMOS管之间采用场氧隔离区进行隔离，NMOS管及光电二极管之间采用反型掺杂的阱区进行隔离。

上述隔离结构的制造方法可采用如下方案：

方案一：采用现有的CMOS工艺中的N阱和/或P阱作为所述的隔离结构。这样只需要在版图设计时将本发明所述的隔离结构设计成N阱和/或P阱，现有制造工艺不需要改变。

方案二：用专门的一个光刻掩模版制作本发明的隔离结构。隔离结构的制作可以在传统的双阱工序之前，也可以在传统的双阱工序之后。

采用本发明技术方案作版图设计方法，将具有如下特征：由于采用阱区作为隔离结构，多晶硅栅极的连线不需要跨过整个有源区(在场氧隔离区开始与结束)，而是只需要跨过晶体管的源漏区。即多晶硅栅极线条可以在隔离阱区(有源区)开始，并可以在隔离阱区(有源区)结束。基于本发明的版图设计规则，多晶硅连线可以在任意一端或两端与场氧隔离区没有交叠。相应的，多晶硅栅极线条和作为隔离结构的反型阱区必须满足一个最小的交叠值。