[发明专利]近红外-可见光可调图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传技术感器，具体涉及一种近红外-可见光可调图像传感器及其制造方法，属于半导体感光器件领域。

背景技术

互补金属-氧化物-半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）图像传感器包括多个MOS晶体管和用作外围电路的信号处理电路部分，并利用COMS技术将其整合在半导体衬底之上。传统CMOS图像传感器核心的感光元件部分即单个像素，主要由一个反偏二极管与放大MOS晶体管组成，通过MOS晶体管依次检测出各单位像素的输出。图1展示了一种现有的CMOS图像传感器的单个像素单元的电路组成。如图1，该CMOS图像传感器的单个像素单元具有4个MOS晶体管，具体包括：光电二极管（PD）1、电荷转移门管（TG）2、复位晶体管（RST）3、源极跟随器（SF）4、选择晶体管(RS)5以及电容器(FD)6。它的工作过程是：首先进入“复位状态”，复位晶体管导通，对光电二极管进行复位。然后进入“取样状态”，复位晶体管关闭，光照射到光电二极管上产生光生载流子，并通过源极跟随器放大输出。最后进入“读出状态”，这时选择晶体管打开，信号通过列总线（Vout）输出，Vdd为电源电压。

传统的光电二极管包括有硅基光电二极管和锗化硅基光电二极管。传统的硅基光电二极管结构如图2所示，包括：在硅衬底中形成的重掺杂的n型掺杂区10、轻掺杂的n型掺杂区11和重掺杂的p型掺杂区13，在n型掺杂区11和重掺杂的p型掺杂区13之间会形成耗尽区12，在硅衬底之上还形成有氧化层14和金属电极15。传统的锗化硅基光电二极管结构如图3所示，包括：重掺杂的p型硅衬底20，在p型硅衬底20之上形成的重掺杂的p型锗衬底21，在p型锗衬底21之上形成的本征锗衬底22，在本征锗衬底22内形成的重掺杂的n型掺杂区23，还包括有氧化铝介质层24、氧化层25以及金属电极26。

由硅基光电二极管构成的可见光图像传感器侧重于信号大小，而由锗化硅基光电二极管构成的近红外传感器侧重于信号有无，分别应用于民用和军事领域。目前，硅基图像传感器和锗化硅基近红外传感器都是集成在不同的芯片上，芯片功能单一，集成度低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种近红外-可见光可调图像传感器，将硅基光电二极管与锗化硅基光电二极管集成在同一芯片上，以增加芯片的集成度与功能。

为达到本发明的上述目的，本发明提出了一种近红外-可见光可调图像传感器，包括：

一个具有p型掺杂类型的硅衬底；

在所述硅衬底上形成的硅基光电二极管；

在所述硅衬底上形成的锗化硅基光电二极管；

在所述硅衬底内、所述硅基光电二极管与所述锗化硅基光电二极管之间形成的第一晶体管与第二晶体管；

在所述硅衬底之上、所述第一晶体管与所述第二晶体管之间形成的一个作为电荷存储节点的具有导电性的浮动节点。

如上所述的近红外-可见光可调图像传感器，所述第一晶体管的源区与所述硅基光电二极管的n型掺杂区域相连。所述第二晶体管的源区与所述锗化硅基光电二极管的n型掺杂区域相连。所述第一晶体管与所述第二晶体管共用一个漏区，且所述漏区与所述浮动节点相连。

进一步地，本发明还提出了上述近红外-可见光可调图像传感器的制造方法，具体包括：

对提供的具有p型掺杂类型的硅衬底进行刻蚀以形成用于形成锗化硅基光电二极管的区域；

在所形成的用于形成锗化硅基光电二极管的区域内外延生长一层锗化硅；

在所提供的硅衬底以及所形成的锗化硅外延层内分别形成第一n型掺杂区和第二n型掺杂区；

在所述第一n型掺杂区、第二n型掺杂区以及所述第一n型掺杂区与所述第二n型掺杂区之间的硅衬底内分别形成重掺杂的第一n型源区、第二n型源区和n型漏区；

在所形成结构的表面形成一层栅氧化层；

刻蚀所述栅氧化层露出所述n型漏区；

在所述第一n型源区与n型漏区之间的栅氧化层之上、所述第二n型源区与n型漏区之间的栅氧化层之上形成导电层并在所述露出的n型漏区的表面形成作为电荷存储节点的具有导电性的浮动节点。