[发明专利]一种半导体感光器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种半导体感光器件及其制造方法。

背景技术

图像传感器是用来将光信号转换为电信号的半导体感光器件，由图像传感器器件组成的图像传感器芯片被广泛应用于数码相机、摄像机及手机等多媒体产品中。

中国专利200910234800.9中提出了一种半导体感光器件，如图1所示，它是沿该器件沟道长度方向的剖面图。半导体感光器件10通常在一个半导体衬底或掺杂的阱500内形成，半导体衬底或掺杂的阱500掺杂有低浓度的n型或p型杂质，半导体感光器件的两边通过浅沟隔离（STI）501或者硅的局部氧化（LOCOS）与周围隔离。漏区514和源区511的掺杂类型与半导体衬底或掺杂的阱500的掺杂类型相反。沟道512通常位于半导体衬底或掺杂的阱500之内。漏区514作为一个MOS晶体管的漏极可以通过接触体513与外部电极连接。源区511作为一个MOS晶体管的源极可以通过接触体510与外部电极连接。

在沟道512与浅沟隔离（STI）501之间为阱区503，其掺杂类型通常与源区和漏区相同。反掺杂区502位于阱区503内，具有和阱区503相反的掺杂类型，从而形成了一个感光pn结二极管。沟道512之上形成有覆盖整个沟道512的第一层绝缘膜506。在第一层绝缘膜506之上形成的一个作为电荷存储节点的具有导电性的浮栅505。浮栅505可以作为一个MOS晶体管的浮动栅极，通过对它施加不同大小的电压，可以控制流过沟道512的电流密度。浮栅505通常与漏区514的掺杂属性相反，例如，浮栅505由p型掺杂的多晶硅形成，而漏区514则掺有n型杂质。浮栅区505通过绝缘膜506中的窗口504与反掺杂区502相接触。 因此浮栅505也与由反掺杂区502和阱区503形成的pn结相连。第二层绝缘薄膜509覆盖在浮栅505上，并在第二层绝缘膜509之上形成控制栅极507以及侧墙508。

中国专利200910234800.9中的半导体感光器件的感光pn结二极管的光吸收区域位于半导体衬底的表面，容易被干扰，而且半导体感光器件的漏极电阻较高。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种半导体感光器件，以降低半导体感光器件的漏极电阻，并减少感光pn结二极管光吸收区域的受到的干扰。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一种半导体感光器件，包括：

一个具有第一种掺杂类型的半导体衬底；

在所述半导体衬底内形成的一个MOS晶体管和一个感光pn结二极管；

所述MOS晶体管包括在所述半导体衬底内形成的具有第二种掺杂类型的一个源区和一个环形的漏区、介于所述源区与所述漏区之间的半导体衬底部分形成器件的沟道区、在所述沟道区以及所述漏区和所述pn结二极管之上形成的第一层栅介质层，在所述第一层栅介质层之上形成的一个具有第一种掺杂类型的浮栅、在所述浮栅之上形成的的一个控制栅，所述控制栅与所述浮栅由第二层栅介质层隔离；

所述MOS晶体管的漏区包围所述感光pn结二极管，所述感光pn结二极管一端的掺杂极性和所述漏区的掺杂极性相同并与之相连，所述感光pn结二极管另一端的掺杂极性和所述浮栅的掺杂极性相同并通过一个浮栅开口与之相连。

优选的，上述的一种半导体感光器件，还包括一个被所述漏区包围的钉扎二极管，所述钉扎二极管一端的掺杂极性与所述漏区的掺杂极性相同并与之相连，所述钉扎二极管另一端的掺杂极性和所述浮栅的掺杂极性相同并通过所述浮栅开口与之相连。

优选的，上述的一种半导体感光器件，所述控制栅位于所述浮栅顶部之上，或者所述控制栅位于所述浮栅顶部之上并向源区的一侧延伸使得所述控制栅在源区的一侧包围所述浮栅。

优选的，上述的一种半导体感光器件，所述第一种掺杂类型为n型，所述第二种掺杂类型为p型；或者，所述第一种掺杂类型为p型，所述第二种掺杂类型为n型。

本发明还提出上述半导体感光器件的制造方法，具体步骤包括：

在具有第一种掺杂类型的半导体衬底内形成具有第二种掺杂类型的第二掺杂区；

在所述第二掺杂区内形成具有第一种掺杂类型的第一掺杂区；

在所述半导体衬底内形成具有第二种掺杂类型的源区和漏区，所述漏区环绕所述第二掺杂区一周，并将所述第一掺杂区包围；

在所述U形凹槽的表面以及所述半导体衬底的表面形成第一层绝缘薄膜；