[发明专利]CMOS图像传感器及其形成方法

说明书

一种CMOS图像传感器及其形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括光电二极管区域、掺杂区域以及沟道区域；在所述光电二极管区域周围的半导体衬底内形成沟槽，所述沟槽自所述沟道区域开始并向所述光电二极管区域的远端延伸，所述远端为所述光电二极管区域远离所述沟道区域的一端；在所述沟槽内形成隔离介质层以及延伸栅极；对所述光电二极管区域以及掺杂区域进行离子注入；在所述沟道区域的半导体衬底表面依次形成栅介质层和传输栅极，所述传输栅极位于所述栅介质层表面，其中，所述传输栅极与所述延伸栅极连接。本发明方案可以减少在光电二极管区域远端的电荷残留，有助于提高器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种CMOS图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件，由于CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。

在现有技术中，CIS通常包括光电二极管、浮置扩散区以及传输栅极，并且在读取时，通过传输栅极开启导电沟道，将光电二极管的电荷转移至浮置扩散区。然而由于光电二极管的深度通常较深，位于较深位置的电荷往往难以耗尽，从而存在有电荷残留，在输出图像时引起图像信息出错或图像信息失真等问题，例如导致图像拖尾。

如公告日为2014年6月4日、授权公告号为CN203631555U的实用新型专利，其公开了一种CIS，通过设置传输栅极的一部分置于浅槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)内，缩短传输栅极至光电二极管深处的距离，从而减轻在光电二极管深处的电荷残留的问题。

然而，在光电二极管内，仍然存在与传输栅极的距离较远的区域，该区域内的电荷难以被转移出去，仍然会发生图像信息出错或图像信息失真等问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器及其形成方法，可以减少在光电二极管区域远端的电荷残留，有助于提高器件性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种CMOS图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括光电二极管区域、掺杂区域以及位于所述光电二极管区域和掺杂区域之间的沟道区域；在所述光电二极管区域周围的半导体衬底内形成沟槽，所述沟槽自所述沟道区域开始并向所述光电二极管区域的远端延伸，所述远端为所述光电二极管区域远离所述沟道区域的一端；在所述沟槽内形成隔离介质层以及延伸栅极，所述隔离介质层覆盖所述沟槽的底部和侧壁，所述延伸栅极填充所述沟槽并位于所述隔离介质层上；对所述光电二极管区域以及掺杂区域进行离子注入，以在所述光电二极管区域内形成光电二极管，在所述掺杂区域内形成浮置扩散区；在所述沟道区域的半导体衬底表面依次形成栅介质层和传输栅极，所述传输栅极位于所述栅介质层表面，其中，所述传输栅极与所述延伸栅极连接。

可选的，所述沟槽包括分离的两段沟槽，分别自所述沟道区域相对的两侧开始，且延伸至所述远端的两段沟槽之间具有间隔。

可选的，所述沟槽延伸至与所述远端齐平，或者包围所述远端的一部分。

可选的，所述传输栅极向所述沟道区域以外延伸，以使所述传输栅极与所述延伸栅极连接。

可选的，所述延伸栅极的上表面高度高于所述栅介质层，且高出的部分与所述传输栅极连接。

可选的，所述CMOS图像传感器的形成方法还包括：形成源区和漏区，其中一个位于所述光电二极管与所述传输栅极之间，另一个位于所述浮置扩散区与所述传输栅极之间。