[发明专利]一种CMOS图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法。

背景技术

现代图像传感器的广泛应用，驱使CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）图像传感器向越来越小的尺寸发展。随着像素尺寸的缩小，与之密切相关的感光二极管的满阱电子、暗电流、串扰、饱和溢出等性能参数面临着严峻的挑战。因此，更加有效的像素结构和制造工艺成为影响高质量像素关键因素之一。

现有技术中的CMOS图像传感器像素阵列是由像素基本单元组成，像素单元是由多个晶体管和一个光点二极管构成。如图1所示，图中给出了一组2*2的像素单元阵列，剖面线A-A’所对应的截面图如图2所示。现有技术中CMOS图像传感器主要包括：基底11，所述基底11上设有四个像素单元12～15，每一像素单元各由一个感光二极管（图1中的121、131、141、151为感光二极管）和四个NMOS（Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor，阴性金属氧化物半导体）管组成（图1中122-125、132-135、142-145、152-155为NMOS管），像素单元之间以及像素单元内部的器件的隔离均采用浅槽隔离16（STI）。

现有技术的采用浅槽隔离（STI）的CMOS图像传感器像素结构至少存在以下缺陷：

当像素单元中的感光二极管复位时，由于电场的作用，感光二极管的耗尽区将会扩散至STI界面并产生大量暗电流；现有技术中的像素结构还将导致感光二极管的有效面积或电容降低，引起满阱电子、灵敏度等参数的恶化。另外，STI材料为SiO₂，用其作为隔离结构时将占据一定空间的Si材料，对于相邻的像素单元来说，在一定程度上限制了感光二极管最大化，且限制了现有的图像传感器向更高性能的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种CMOS图像传感器及其制造方法，提高了传感器灵敏度高及成像质量，降低了暗电流。

一种CMOS图像传感器，包括：基底及位于基底上方的像素单元；

所述像素单元包括：阴性金属氧化物半导体NMOS管及感光二极管；所述NMOS管的源极和漏极及所述感光二极管的感光区为阴性N型注入层，所述NMOS管与感光二极管通过阳性P型注入层连为一体，且所述P型注入层与所述NMOS管及感光二极管中的N型注入层形成PN结；

所述像素单元通过PN结及设置在基底上部的P型掩埋层与所述基底连为一体。

一种CMOS图像传感器的制造方法，该方法包括：

在基底上设置P型掩埋层，并在该P型掩埋层上设置像素单元；

其中，设置所述像素单元的步骤包括：设置阴性金属氧化物半导体NMOS管及感光二极管；在所述NMOS管的源极和漏极及所述感光二极管的感光区通过注入阴性N型电子形成N型注入层，并在所述NMOS管与感光二极管间注入可与所述N型注入层形成PN结的阳性P型电子；

所述像素单元通过PN结与P型掩埋层与所述基底连为一体。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过采用了PN结作为像素单元的隔离结构，从而避免了感光二极管耗尽区受STI界面缺陷影响而产生的暗电流；其次由于没有STI在尺寸上的限制使得感光二极管电容变大从而提升感光二极管的满阱电子。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明背景技术提供的现有技术中CMOS图像传感器的示意图；

图2为本发明背景技术提供的现有技术中CMOS图像传感器的截面图；

图3为本发明实施例一提供的一种CMOS图像传感器的截面图；

图4为本发明实施例一提供的一种掩蔽层结构的示意图；

图5为本发明实施例二提供的一种CMOS图像传感器制造方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一