[发明专利]具有额外有源区域的半导体装置之间的隔离区域

说明书

技术领域

本发明大体涉及集成电路，且更特定来说涉及互补金属氧化物半导体图像传感器电路中的随机电报信号噪声的减小。

背景技术

在集成电路中，设计者试图增加电路密度。换句话说，设计者试图将更多电子装置放置在相同空间量中。有源装置位于称为有源区域的区域中。其它区域用绝缘体、间隔件或间隙填充，所述绝缘体、间隔件或间隙归因于特定布局设计或制造设备的局限性而完全不能加以使用。

在光学传感器中，设计者试图增加与其它装置相比用于光电二极管(或任何其它类型的光学传感器)的空间量。此允许相同空间量中的较大光电部位或较多光电部位，从而提高传感器输出的质量，或减小具有相同质量的传感器的总体尺寸，或实现上述两个目的。对于光学传感器，针对相同总面积量增加有源区域的量可允许较高质量的电路，或允许用于非光电部位的电子装置的空间减小。

集成电路中使用STI(浅沟槽隔离)和STI植入保护来保护装置使其免受其它附近装置影响。STI尤其可用于提供保护以免受累积电荷的装置(例如，电容器、光电二极管和电源组件)影响。当晶体管使用STI和STI植入保护时，装置的有源区域的宽度变小许多。对于晶体管，栅极区域下方的有源区域通常将减小。因此，使得装置不太有效或必须制造得较大以适应STI和STI植入保护。

对于光电二极管和传感器阵列，随着过程按比例缩减且装置变小，光电二极管累积的电荷量变小。当信号电平减小时，信噪比变小。为了维持相同信号质量，噪声电平也必须减小。传感器阵列中的一个噪声源是RTS(随机电报信号)噪声，但也存在其它噪声源。RTS噪声至少部分由系统中Si与SiO₂层之间的界面处的缺陷引起。据信，电荷载流子在这些界面缺陷处被截留和释放。缺陷的另一侧测得的电荷将随着电荷在缺陷上流动而随机增加或减小。虽然此噪声可引起多种装置中的问题，但其对于像素内源极跟随器晶体管具有显著效果。在低亮度级下，来自源极跟随器的RTS噪声是限制成像质量的主要噪声源。

使用多种噪声减小技术来减小RTS噪声的影响。相关双取样(例如)减小多种随机噪声源的影响。然而，其并不完全消除RTS噪声。像素还可经物理修改以减小RTS和其它噪声源的影响。掩埋式沟道源极跟随器具有较少RTS噪声。这可能是因为掩埋式沟道推动沟道中的最高电位远离Si-SiO₂界面，从而使载流子由Si-SiO₂界面处的缺陷截留的可能性最小化。这些方法均需要较大面积，从而减小像素密度且增加成本。

发明内容

附图说明

参看以下图式描述本发明的非限定性且非详尽实施例，图式中除非另外指定，否则相同参考数字在各图中始终指代相同零件。

图1A是在集成电路的衬底上实施的常规晶体管结构的局部去层次的俯视图的图。

图1B是沿着图1A的常规晶体管的线B-B的横截面图的图。

图2A是根据本发明的一实施例在集成电路的衬底上实施的经改进晶体管结构的局部去层次的俯视图的图。

图2B是根据本发明的一实施例沿着图2A的经改进晶体管结构的图2A的线B-B的横截面图的图。

图3A是根据本发明的一实施例在集成电路的衬底上实施的具有邻近光电二极管的经改进晶体管结构的局部去层次的俯视图的图。

图3B是根据本发明的一实施例沿着图3A的经改进晶体管结构的图3A的线B-B的横截面图的图。

图4是根据本发明的一实施例包含植入阱的图3B的晶体管的开始层的横截面图的图。

图5是根据本发明的一实施例包含保护植入物的图4的结构的横截面图的图。

图6是根据本发明的一实施例包含栅极氧化物和栅极电极的图5的结构的横截面图的图。

图7是说明根据本发明的一实施例的背侧照明成像系统的框图。

图8是说明根据本发明的一实施例背侧照明成像系统内的两个4T像素的像素电路的电路图。

图9是根据本发明的一实施例具有重叠像素电路的背侧照明成像像素的混合横截面和电路图。

具体实施方式

根据本发明的一个实施例，加宽源极跟随器栅极区域正下方的沟道。此可通过移除栅极电极下方的大部分STI(浅沟槽隔离)以及邻近的STI保护掺杂特征来完成。这两个特征有效地使与其一起使用的晶体管沟道变窄。加宽其多晶硅栅极电极下方的源极跟随器晶体管沟道可用于减少沟道边缘处的STI界面处的电子截留。