[发明专利]CMOS图像传感器及其制造方法

说明书

本申请涉及一种CMOS图像传感器包括，光电二极管，浮置扩散区，以及传输晶体管，所述传输晶体管的多晶硅栅极采用非均匀掺杂，使得从靠近所述浮置扩散区至靠近所述光电二极管的所述传输晶体管的沟道区内的电势呈阶梯状分布。

技术领域

本申请主要涉及图像传感器技术，特别的涉及背照式CMOS图像传感器及其相应的制造方法。

背景技术

与CCD的制造工艺相比，CMOS图像传感器的制造工艺与标准的CMOS工艺兼容，具备低功耗、易集成、低成本等特点，因此CMOS图像传感器被越来越广泛的应用在各种电子设备中。CMOS图像传感器中的有源像素的结构根据晶体管的数量不同可以分为不同种类。典型的4-T有源像素如图1所示，包括用于感光的光电二极管(photodiode，PD)，传输晶体管(transfer transistor，TX)，浮置扩散区(floating diffusion，FD)，复位晶体管(resettransistor，RST)，选择晶体管(select transistor，SEL)。

传统的CMOS图像传感器采用正面照射，但是采用这种机制在光电二极管的上方存在着各种金属层或氧化层等等，会导致很大的光损失。因此，背照式CMOS图像传感器，也就是采用从衬底的远离电路层的一侧进行照射的机制的图像传感器为业界广泛使用，以增加光线的光通量，并防止相邻图像传感器像素单元件的光线串扰(crosstalk)。

发明内容

对于现有的CMOS图像传感器中的传输晶体管来说，由于在半导体衬底和氧化层的界面处常常存在带有负电的缺陷，因此，即便在光电二极管没有受到光照的情况下，仍然可能存在着所谓的暗电流。暗电流会严重影响图像传感器的成像质量。

可以通过在传输晶体管的栅极上施加负压，吸引空穴到具有缺陷的界面区域，从而抑制暗电流。但是，当传输晶体管关闭的时候，残留在其沟道内的光生载流子容易倒流至光电二极管中，发生所谓的馈通(feedthrough)现象，从而影响产生图像的质量。另外，要想提高CMOS图像传感器的反应速度和图像质量，就要提高传输晶体管的传输效率。

因此，为了克服上述问题，本申请提供了一种具有非均匀掺杂的多晶硅栅极的传输晶体管。由于非均匀掺杂的多晶硅栅会对沟道区域中的电势分布产生不同的影响，从而使其呈现阶梯状的分布。这样，在阶梯电势的作用下，可以提高光生载流子的转移效率，又可以防止发生馈通现象，从而提高图像质量。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，能够更容易地理解本申请的特征、目的和优点。其中，相同或相似的附图标记代表相同或相似的装置。

图1(a)所示为根据本申请一个实施例所述的CMOS图像传感器像素中的传输晶体管结构示意图；

图1(b)所示为图1(a)所示的传输晶体管关闭时的电势分布示意图；

图1(c)所示为图1(a)所示的传输晶体管导通时的电势分布示意图；

图2(a)所示为根据本申请一个实施例所述的CMOS图像传感器像素中的传输晶体管结构示意图；

图2(b)所示为图2(a)所示的传输晶体管关闭时的电势分布示意图；

图2(c)所示为图2(a)所示的传输晶体管导通时的电势分布示意图；

图3(a)所示为根据本申请一个实施例所述的CMOS图像传感器像素中的传输晶体管结构示意图；

图3(b)所示为图3(a)所示的传输晶体管关闭时的电势分布示意图；以及

图3(c)所示为图3(a)所示的传输晶体管导通时的电势分布示意图。

具体实施方式