[发明专利]CMOS图像传感器的制造方法及其器件结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别涉及CMOS图像传感器的制造方法及其器件结构。

背景技术

图像传感器的作用是将光学图像转化为相应的电信号。图像传感器分为互补金属氧化物(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CCD)图像传感器。CCD图像传感器的优点是对图像敏感度较高，噪声小，但是CCD图像传感器与其他器件的集成比较困难，而且CCD图像传感器的功耗较高。相比之下，CMOS图像传感器具有工艺简单、易与其他器件集成、体积小、重量轻、功耗小、成本低等优点。目前CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置(例如胃镜)、车用摄像装置等。

CMOS图像传感器的基本单元由一个二极管和3个或4个MOS晶体管构成，简称3T类型或4T类型。3T类型的CMOS图像传感器的电路结构示意图如图1a所示，包括：复位晶体管M1、源随器晶体管M2、选择晶体管M3以及二极管PD，所述二极管PD的P端接地，N端与复位晶体管M1源电极串联。4T类型的CMOS图像传感器如图1b所示，包括：复位晶体管M1、源随器晶体管M2、选择晶体管M3、转移晶体管M4、以及二极管PD，二极管PD的P端接地，N端与转移晶体管M4串联。3T和4T结构图像传感器的源随器晶体管M2与二极管PD的N端直接或间接连接，二极管复位后其N端电压随光信号强度的变化通过源随器M2和选择晶体管M3读出。无论是3T结构还是4T结构图像传感器，最主要的技术部分是二极管PD以及二极管PD和转移晶体管M4或者复位晶体管M1的源电极连接部分的结构设计与工艺，要求二极管PD与与转移晶体管M4或则复位晶体管M1之间的漏电流要尽可能的小。

申请号为200710046483.9的中国专利申请通过在二极管区域表面的形成一绝缘层进行保护，防止二极管区域的半导体衬底表面受到光刻胶层沾污以及金属离子沾污。参考图2所示，在半导体衬底210第I区域表面增加一层绝缘层220，用以保护第I区域的半导体衬底201表面，防止随后的离子注入工艺中的光刻胶沾污以及在表面形成金属离子。在第II区域的NMOS管区域半导体衬底表面形成栅氧化层206a，在栅氧化层206a上形成多晶硅栅207a。

但是，发明人发现采用上述技术形成的器件漏电流较大。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种CMOS图像传感器的制造方法及其器件结构，能够减小CMOS图像传感器的漏电流。

为解决上述问题，本发明提供一种CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：

提供具有第一导电类型的半导体衬底，所述半导体衬底分为二极管区域和晶体管区域及位于二极管区域和晶体管区域的之间的间隙区域；

在晶体管区域形成具有第一导电类型的深掺杂阱；

在半导体衬底表面形成栅氧化层，所述栅氧化层包含具有第一厚度的第一栅氧化层和具有第二厚度的第二栅氧化层，第一厚度大于第二厚度，第一栅氧化层覆盖二极管区域、间隙区域和部分深掺杂阱，第二栅氧化层覆盖其余部分的深掺杂阱；

在栅氧化层上方形成栅电极，所述栅电极具有第一侧和第二侧，第一侧位于第一栅氧化层上且与间隙区域位置对应，第二侧位于第二栅氧化层上。

可选的，所述第一厚度比所述第二厚度大

可选的，所述第一厚度范围为

可选的，所述第二厚度范围为

可选的，位于第一栅氧化层上方的栅电极部分与位于第二栅氧化层上方的栅电极部分的比值为1/2～1/1。

为解决上述问题，本发明还提供一种CMOS图像传感器的器件结构，包括：

具有第一导电类型的半导体衬底，半导体衬底分为二极管区域和晶体管区域及位于二极管区域和晶体管区域之间的间隙区域；

位于晶体管区域的半导体衬底中深掺杂阱，所述深掺杂阱具有第一导电类型；

位于半导体衬底表面的栅氧化层，所述栅氧化层包含具有第一厚度的第一栅氧化层和具有第二厚度的第二栅氧化层，第一厚度大于第二厚度，第一栅氧化层覆盖二极管区域、间隙区域和部分深掺杂阱，第二栅氧化层覆盖其余部分的深掺杂阱；

位于栅氧化层上方的栅电极，所述栅电极具有第一侧和第二侧，第一侧位于第一栅氧化层上且与间隙区域位置对应，第二侧位于第二栅氧化层上。

可选的，所述第一厚度范围为：

可选的，所述第二厚度范围为：

可选的，所述第一厚度比第二厚度大

可选的，位于第一栅氧化层上方的栅电极部分与位于第二栅氧化层上方的栅电极部分的比值为1/2～1/1。