[发明专利]CMOS图像传感器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种CMOS图像传感器，形成于P型半导体衬底上且包括多个像素单元；各像素单元包括表面钳位光电二极管，钳位光电二极管包括形成于P型半导体衬底中的N型埋层和形成于所述N型埋层表面的表面P+层；相邻的表面钳位光电二极管之间的P型半导体衬底表面形成有场氧层；在场氧层的底部形成有第一P型掺杂隔离区；在N型埋层的底部形成有全面注入的第二P型掺杂隔离区，第一P型掺杂隔离区的底部表面的深度大于等于第二P型掺杂隔离区的顶部表面的深度使第一P型掺杂隔离区的底部和第二P型掺杂隔离区相交叠。本发明还公开了一种CMOS图像传感器的制造方法。本发明能保证实现衬底噪声隔离的条件下节省成本。

技术领域

本发明涉及一种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图像传感器的制作方法。

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采用钳位光电二极管(Pinned Photo Diode，PPD)，PPD 的N型注入区的表面形成有表面P+层，所以N型注入区呈埋层结构故也称为N型埋层， N型埋层形成于P型半导体衬底如P型硅衬底表面，由叠加由所述P型半导体衬底、所述N型埋层和所述表面P+层叠加形成所述钳位光电二极管。如图3所示，是现有 CMOS图像传感器的各像素单元的感光二极管的结构示意图，CMOS图像传感器形成于P 型半导体衬底101上且包括多个像素单元。

各所述像素单元包括表面钳位光电二极管，所述钳位光电二极管包括形成于所述P型半导体衬底101中的N型埋层和形成于所述N型埋层表面的表面P+层104且由所述P型半导体衬底101、所述N型埋层和所述表面P+层104叠加形成所述钳位光电二极管。

图3中，所述N型埋层包括深N阱103a、N阱103b和表面N型层103c，所述深 N阱103a的结深大于所述N阱103b的结深且所述N阱103b形成于所述深N阱103a 中，所述表面N型层103c形成于所述N阱103b的表面；所述表面P+层104形成于所述表面N型层103c的表面。

相邻的所述表面钳位光电二极管之间的所述P型半导体衬底101表面形成有场氧层105。所述场氧层105为浅沟槽场氧。