[发明专利]CMOS图像传感器电路结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CMOS图像传感器电路中的电容器，尤其涉及一种CMOS图像传感器电 路结构及其制作方法。

背景技术

CMOS图像传感器电路中常用到的电容器结构有“金属-绝缘体-金属”(Metal- Insulator-Metal，简称MIM)结构和“多晶硅-绝缘体-多晶硅”(poly-Insulator- poly，简称PIP)结构。

如图1所示，是现有技术中MIM电容器结构的示意图，一般来说，MIM电容器001其下 电极是用倒数第二层互连线金属002，中间电介质003用SiO₂或SiN或SiO₂/SiN/SiO₂复合层 (简称ONO)材料，上电极金属004用Ti或TiN或Ti/TiN复合层。上电极004和下电极金属 层002分别用金属塞005a和005b引出，然后由最上层金属006a和006b连接到电路。

图1中，也示意出CMOS图像传感器电路的其它部分，包括：

电路的衬底101(一般是P型硅上外延轻掺杂P型硅)、为P型轻掺杂阱102(简称P阱)、 浅沟槽隔离103(Shallow Trench Isolation，STI)或局域隔离氧化层(local oxidation of silicon，LOCOS)、N型重掺杂区104、感光二极管105、转移晶体管110及其多晶硅栅 极106、第一层金属108和硅衬底(例如104)的金属塞(接触孔)107、第二层金属109、 金属层之间的隔离电介质113等。

CMOS图像传感器的感光像素中有一个十分重要的区域是浮动扩散(Floating Diffusion，简称FD)区域100，包括由P阱102和N型重掺杂区104构成的PN结电容器 102/104，以及该电容器上面的遮光层及引出金属108。当转移晶体管110它栅极接高接电 位打开时，入射光112在感光二极管105中的产生的光电子被转移到浮动扩散的PN结电容 器102/104区域，进而由接触孔107引到放大管(省略)。浮动扩散100中第一层金属108 作用除引出PN结电容器N极外同时还用来遮避光线，以减少来自其它像素的散射光引起的 信号噪声以及光学串扰。

上述现有技术至少存在以下缺点：

由于第一层金属108至硅表面(即N型重掺杂区104的表面)之间距离大，仍会有散射 光(例如110和111)会进入到浮动扩散电容器102/104区域，并产生光电子。这些额外的 光电子会增加信号噪声以及引起光学串扰，当像素缩小时这个问题更加突出。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学串扰和噪声小的CMOS图像传感器电路结构及其制作方 法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的CMOS图像传感器电路结构，包括浮动扩散，所述浮动扩散包括PN结电容 器，所述PN结电容器的上方设有由金属层构成的遮光层。

本发明的上述的CMOS图像传感器电路结构的制作方法，包括步骤：

首先，在硅衬底材料中，用离子植入的方法制作PN结电容器；

然后，在所述硅衬底材料的上方制作由绝缘介质层和金属层构成的遮光层。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的CMOS图像传感器电路结构及 其制作方法，由于浮动扩散的PN结电容器的上方设有由金属层构成的遮光层，可反射或 吸收散射光和反射光，使其不能进入浮动扩散，从而降低图像传感器的光学串扰和噪 声。

附图说明

图1为现有技术中CMOS图像传感器电路结构示意图；

图2为本发明的CMOS图像传感器电路结构示意图；

图3～图6为本发明CMOS图像传感器电路结构的制作方法的实施步骤示意图。

具体实施方式

本发明的CMOS图像传感器电路结构，其较佳的具体实施方式如图2所示，包括浮动扩 散300，所述浮动扩散包括PN结电容器102/104，所述PN结电容器102/104的上方设有由金 属层204b、204c构成的遮光层。

还包括MIP电容200，所述MIP电容200自下而上依次包括下电极多晶硅层106a、绝缘 介质层203a和上电极金属层204a，所述绝缘介质层203a和上电极金属层204a与所述遮光 层处于该电路结构的同一层次上。