[发明专利]CMOS图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种CMOS图像传感器；本发明还涉及一种CMOS图像传感器的制造方法。

背景技术

现有CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)由像素(Pixel)单元电路和CMOS电路构成，相对于CCD图像传感器，CMOS图像传感器因为采用CMOS标准制作工艺，因此具有更好的可集成度，可以与其他数模运算和控制电路集成在同一块芯片上，更适应未来的发展。

根据现有CMOS图像传感器的像素单元电路所含晶体管数目，其主要分为3T型结构和4T型结构。

如图1所示，是现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路包括感光二极管D1和CMOS像素读出电路。所述CMOS像素读出电路为3T型像素电路，包括复位管M1、放大管M2、选择管M3，三者都为NMOS管。

所述感光二极管D1的N型区和所述复位管M1的源极相连。

所述复位管M1的栅极接复位信号Reset，所述复位信号Reset为一电位脉冲，当所述复位信号Reset为高电平时，所述复位管M1导通并将所述感光二极管D1的电子吸收到读出电路的电源Vdd中实现复位。当光照射的时候所述感光二极管D1产生光生电子，电位升高，经过放大电路将电信号传出。所述选择管M3的栅极接行选择信号Rs，用于选择将放大后的电信号输出即输出信号Vout。

如图2所示，是现有4T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；和图1所示结构的区别之处为，图2所示结构中多了一个转移晶体管或称为传输管M4，所述转移晶体管4的源区为连接所述感光二极管D1的N型区，所述转移晶体管4的漏区为浮空有源区(Floating Diffusion，FD)，所述转移晶体管4的栅极连接传输控制信号Tx。所述感光二极管D1产生光生电子后，通过所述转移晶体管4转移到浮空有源区中，然后通过浮空有源区连接到放大管M2的栅极实现信号的放大。

通常，感光二极管D1采用N型针扎型光电二极管(Pinned Photo Diode，PPD)即NPPD，NPPD主要由N型注入区和N型注入区底部的P型半导体衬底之间形成的PN结二极管组成，同时在N型注入区的表面还形成有P+层，实现针扎型光电二极管结构；N型注入区在感光二极管感光后存储光生电子。

现有大多数CIS工艺中，感光二极管形成于有源区中，有源区有浅沟槽场氧隔离，也即在有源区的周侧形成有浅沟槽场氧。现有CIS工艺的浅沟槽场氧填充工艺中，在浅沟槽场氧之前无任何预掺杂；另外，现有CIS工艺中的浅沟槽场氧通常采用高深宽比(HARP)工艺填充，HARP工艺通过臭氧和TEOS反应形成氧化层，之后需要进行高温退火实现沟槽的无缝隙填充。现有感光二极管容易形成感光二极管的N型注入区和浅沟槽场氧直接接触的区域，这容易产生漏电，形成暗电流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器，能减少暗电流。为此，本发明还提供一种CMOS图像传感器的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的CMOS图像传感器的各像素单元对应的有源区由浅沟槽场氧隔离，在浅沟槽场氧的浅沟槽的侧面和底部表面形成有一P型离子注入层，所述P型离子注入层是在所述浅沟槽场氧的浅沟槽形成之后、氧化层填充前通过P型离子注入形成；所述浅沟槽场氧的氧化层采用HDP工艺填充，以减少所述P型离子注入层的热过程并进而减少所述P型离子注入层的结深。

各所述像素单元对应的感光二极管由形成于所述有源区的P型半导体衬底表面的N型注入区和所述N型注入区底部的所述P型半导体衬底之间形成的PN结二极管组成；所述N型注入区在所述感光二极管感光后存储光生电子。

所述P型离子注入层在所述浅沟槽场氧的周侧防止所述N型注入区直接和所述浅沟槽场氧接触并通过所述P型离子注入层和所述N型注入区之间形成的PN结减少所述感光二极管的暗电流。

进一步的改进是，在所述P型半导体衬底的表面还形成有P型外延层，所述N型注入区形成于所述P型外延层中。

进一步的改进是，所述P型半导体衬底为P型硅衬底。

进一步的改进是，所述P型离子注入层的注入杂质为氟化硼。