专利名称：Cmos图像传感器及其形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及CMOS图像传感器。
背景技术：
图像传感器属于光电产业里的光电元件类，随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，目前市场和业界都 面临着跨越各平台的视讯、影音、通讯大整合时代的到来，勾划着未来人类日常生活的美景。以其在日常生活中的应用，无疑要属数码相机产品，其发展速度可以用日新月异来形容。短短的几年，数码相机就由几十万像素，发展到400、500万像素甚至更高。其关键零部件-图像传感器产品成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为电荷耦合图像传感器(Charge-coupled Device image sensor,简称CO)图像传感器)、互补型金属氧化物图像传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor image sensor,简称 CMOS 传感器)。图I为现有的4T结构的CMOS图像传感器的布局示意图，參考图1，现有的4T结构的CMOS图像传感器包括传输晶体管Ml、复位晶体管M2、源跟随晶体管M3、行选通晶体管M4、感光ニ极管H)和浮置扩散区FD。4T结构图像传感器的工作原理为传输晶体管Ml用来将感光ニ极管H)产生的光生电子传输到浮置扩散区FD，复位晶体管M2用来对浮置扩散区FD复位，源跟随晶体管M3用来将浮置扩散区FD的电信号放大输出。其工作过程是复位晶体管M2开启，将浮置扩散区FD置为高电位；然后关断复位晶体管M2，打开传输晶体管Ml，将感光ニ极管H)中的光生电子传输到浮置扩散区H)，浮置扩散区FD产生压降，这个压降通过源跟随晶体管M3在行选通晶体管M4的输出端读出，该读出的压降即为输出信号。图2为图I所示的4T结构的CMOS图像传感器中传输晶体管、浮置扩散区和感光ニ极管的剖面结构示意图，參考图2，现有技术中，传输晶体管Ml、浮置扩散区FD和感光ニ极管ro位于衬底10，衬底10包括基底11，位于基底11上的掺杂层12，该掺杂层12可以为由离子注入形成的阱区，也可以为外延层；浮置扩散区FD包括N型掺杂区13、包围N型掺杂区13的P型讲区14、以及包围讲区14的防漏电(anti-punch through,简称APT)层16，其中N型掺杂区13、P型阱区14以及防漏电层16均位于掺杂层12，N型掺杂区13作为传输晶体管Ml的源极；感光ニ极管H)包括N型掺杂区15，N型掺杂区15和掺杂层12的掺杂类型相反，两者构成PN结形成感光ニ极管PD，N型掺杂区15作为传输晶体管Ml的漏极；传输晶体管Ml包括栅极21，位于栅极21周围的侧墙22，位于栅极21和衬底10之间的栅介质层23，N型掺杂区13和N型掺杂区15分别作为传输晶体管Ml的源极、漏扱。现有技术中，形成传输晶体管、浮置扩散区和感光ニ极管的方法包括首先，在衬底10上形成第一图形化的掩膜层，以该第一图形化的掩膜层为掩膜对衬底10进行离子注入形成P型阱区14，去除第一图形化的掩膜层；然后，在衬底10上形成第二图形化的掩膜层，以该第二图形化的掩膜层为掩膜对衬底进行离子注入形成防漏电层16，去除第二图形化的掩膜层；之后，在衬底10上形成第三图形化的掩膜层，以该第三图形化的掩膜层为掩膜对衬底进行离子注入形成N型掺杂区15 ;接着，形成传输晶体管的栅介质层23、栅极21和侧墙22 ;最后，在衬底10上形成第四图形化的掩膜层，以该第四图形化的掩膜层为掩膜对衬底进行离子注入形成N型掺杂区13。现有技术中，形成的N型掺杂区15与栅极21具有叠置部分，也就是说，N型掺杂区15延伸至栅极21下方；为了防止N型掺杂区15和N型掺杂区13之间即传输晶体管的源极和漏极之间具有漏电，现有技术中将阱区14延伸至栅极21下方；并且形成防漏电层16，该防漏电层16也延伸至栅极21下方，且相对于阱区14更靠近N型掺杂区15 ;阱区14与防漏电层16的掺杂类型均为P型掺杂，作用为防止传输晶体管的源极、漏极即N型掺杂区13、N型掺杂区15之间形成漏电流。现有技术中的形成CMOS图像传感器的方法，エ艺流程复杂导致成本较高。并且阱区14和防漏电层16延伸至栅极下方，P型离子容易向传输管的沟道扩散，导致沟道电势降低，形成势垒，使电子传输效率降低。并且由于防漏电层16与N型掺杂区15之间的距离较近，防漏电层16中的掺杂离子例如硼⑶会扩散到感光ニ极管H)区的N型掺杂区15，降低光生电子的产生效率，影响CMOS图像传感器的性能。现有技术中，有许多关于CMOS图像传感器的专利以及专利申请，例如2007年7月4日公开的公开号为CN1992305A的中国专利申请文件，然而均没有解决以上的技术问题。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术的形成CMOS图像传感器的方法复杂、防漏电层会影响CMOS图像传感器的性能。为解决上述问题，本发明提供ー种形成CMOS图像传感器的方法，所述CMOS图像传感器包括浮置扩散区、传输晶体管、感光ニ极管，包括提供衬底；对所述衬底进行第一离子注入，在所述浮置扩散区所在的区域形成阱区；在所述衬底上形成传输晶体管的栅介质层和栅极，所述栅介质层位于所述栅极和所述衬底之间，所述阱区位于所述栅极ー侧，且所述阱区与所述栅极没有叠置部分；对所述衬底进行第二离子注入，在所述衬底中、所述栅极与所述阱区相対的ー侧形成第一掺杂区；在所述栅极周围形成侧墙；形成侧墙后，对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区中形成第二掺杂区；所述第一掺杂区和第二掺杂区的掺杂类型相同，所述阱区的掺杂类型与所述第一掺杂区、第二掺杂区的掺杂类型相反，所述第一掺杂区作为传输晶体管的漏极，所述第二掺杂区作为所述传输晶体管的源扱；所述浮置扩散区包括所述阱区和所述第二掺杂区，所述感光ニ极管包括所述第一掺杂区。可选的，对所述衬底进行第一离子注入，在所述浮置扩散区所在的区域形成阱区的方法包括在所述衬底上形成第一图形化的掩膜层，定义出阱区的位置；以所述第一图形化的掩膜层为掩膜，对所述衬底进行第一离子注入形成阱区；去除所述第一图形化的掩膜层。可选的，对所述衬底进行第二离子注入，在所述衬底中、所述栅极与所述阱区相对、的ー侧形成第一掺杂区的方法包括在所述衬底、栅极和栅介质层形成的表面上形成第二图形化的掩膜层，定义出感光二极管的位置；以所述第二图形化的掩膜层为掩膜对所述衬底进行第二离子注入，在所述衬底中、所述栅极与所述阱区相対的ー侧形成第一掺杂区；去除所述第二图形化的掩膜层。
可选的，对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区中形成第二掺杂区的方法包括在所述衬底、栅极、栅介质层和侧墙形成的表面上形成第三图形化的掩膜层，定义出传输晶体管的源极；以所述第三图形化的掩膜层为掩膜对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区中形成第二掺杂区；去除所述第三图形化的掩膜层。可选的，所述衬底包括基底，位于所述基底上的掺杂层；所述第一掺杂区、第二掺杂区、阱区均位于所述掺杂层，所述第一掺杂区、第二掺杂区与所述掺杂层的掺杂类型相反，所述阱区与所述掺杂层的掺杂类型相同。可选的，形成第一掺杂区后，形成侧墙之前，还包括在所述第一掺杂区上形成第三掺杂区，所述第一掺杂区和第三掺杂区的掺杂类型相反。可选的，所述掺杂层为由离子注入形成的阱区或外延层。可选的，所述掺杂层为P型掺杂层，所述第一掺杂区、第二掺杂区为N型掺杂区，所述阱区为P型阱区。本发明还提供ー种CMOS图像传感器，包括衬底；位于所述衬底的感光ニ极管、浮置扩散区和传输晶体管；所述感光ニ极管包括第一掺杂区；所述浮置扩散区包括阱区以及位于所述阱区的第二掺杂区，所述第一掺杂区和第ニ掺杂区的掺杂类型相同，所述阱区的掺杂类型与所述第一掺杂区、第二掺杂区的掺杂类型相反；所述传输晶体管包括位于所述衬底上的栅介质层、位于所述栅介质层上的栅极，位于所述栅极周围的侧墙，所述第一掺杂区作为传输晶体管的漏极，所述第二掺杂区作为所述传输晶体管的源极；所述阱区位于所述栅极ー侧，且所述阱区与所述栅极没有叠置部分，所述第一掺杂区位于所述衬底中、所述栅极与所述阱区相対的ー侧，且所述第一掺杂区与所述栅极没有叠置部分，所述第二掺杂区位于所述侧墙ー侧。可选的，所述衬底包括基底，位于所述基底上的掺杂层；所述第一掺杂区、第二掺杂区、阱区均位于所述掺杂层，所述第一掺杂区、第二掺杂区与所述掺杂层的掺杂类型相反，所述阱区与所述掺杂层的掺杂类型相同。可选的，所述第二掺杂区上具有第三掺杂区，所述第二掺杂区和第三掺杂区的掺杂类型相反。可选的，所述掺杂层为由离子注入形成的阱区或外延层。
可选的，所述掺杂层为P型掺杂层，所述第一掺杂区、第二掺杂区为N型掺杂区，所述阱区为P型阱区。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明具体实施例的形成CMOS图像传感器的方法，先对衬底进行第一离子注入形成浮置扩散区的阱区，阱区位于所述栅极一侧，且所述阱区与所述栅极没有叠置部分；接着形成传输晶体管的栅介质层和栅极，之后利用所述栅极的自对准效应对所述衬底进行第二离子注入，在衬底中、所述栅极与所述阱区相对的一侧形成第一掺杂区，该第一掺杂区位于感光二极管区域，而且该第一掺杂区作为传 输晶体管的漏极；然后，在栅极周围形成侧墙；之后，对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区中形成第二掺杂区，该第二掺杂区作为传输晶体管的源极。首先，由于先形成栅极，然后利用栅极的自对准效应对衬底进行感光二极管的离子注入，因此感光二极管的第一掺杂区和浮置扩散区的第二掺杂区之间的距离即传输晶体管的源极和漏极之间的距离增大，可以避免源极和漏极之间产生漏电流，因此可以省略现有技术中形成防漏电层的步骤，从而可以节约掩膜板，降低产品成本，提高生产效率。再者，由于省略形成现有技术中的浮置扩散区的防漏电层的步骤，因此不存在向感光二极管的第一掺杂区扩散的反型离子，也就不会侵蚀第一掺杂区，相应的也就不会影响第一掺杂区产生光生电子的效率，并且不会破坏电子传输通道中的电势分部，从而有效地提高电子的传输效率，提高CMOS图像传感器的性能。而且，在具体实施例中，由于浮置扩散区的阱区和传输晶体管的栅极之间没有叠置部分，也就是说浮置扩散区的阱区没有延伸至传输晶体管的栅极下方，并且没有防漏电层，因此，可以防止浮置扩散区中的掺杂离子即P型掺杂例中向传输管沟道中扩散而导致势垒的产生。也就是说，由于浮置扩散区的阱区和传输晶体管的栅极之间没有叠置部分，P型离子不易于向传输管的沟道即电子传输通道中扩散，从而不会破坏电子传输通道中的电势分布，也就不会产生势垒，不会影响电子的传输。
图I为现有的4T结构的CMOS图像传感器的布局示意图；图2为图I所示的4T结构的CMOS图像传感器中传输晶体管、浮置扩散区和感光二极管的剖面结构示意图；图3为发明人提出的一种CMOS图像传感器中传输晶体管、浮置扩散区和感光二极管的剖面结构示意图；图4为本发明具体实施例的形成CMOS图像传感器的方法的流程示意图；图5 图10为本发明第一具体实施例的形成CMOS图像传感器的方法的剖面结构示意图；图11为本发明第二实施例的CMOS图像传感器的剖面结构示意图；图12为本发明第一具体实施例的CMOS图像传感器，源极和漏极之间漏电流的模拟示意图。
具体实施例方式参考图2，发明人发现现有技术中，防漏电层16中的P型掺杂离子例如B会向N型掺杂区15扩散，这样扩散过来的P型掺杂离子会侵蚀N型掺杂区15，即P型掺杂离子会与N型掺杂区15中的N型掺杂离子中和，从而N型掺杂区15产生光生电子的效率降低，并且电子传输通道中的电势部分也会被破坏，以致影响电子的传输效率，进而影响CMOS图像传感器的性能。图2中虚线为P型掺杂离子没有向N型掺杂区15扩散时的边界。为了解决防漏电层的存在对CMOS图像传感器的性能造成的影响，以及形成CMOS图像传感器的方法复杂的问题，发明人发现按以下的方法形成CMOS图像传感器，可以省略形成防漏电层的步骤参考图3，首先，在衬底IOa上形成第一图形化的掩膜层，以该第一图形化的掩膜层为掩膜对衬底IOa进行离子注入形成浮置扩散区FD的P型阱区14a，去除第一图形化的掩膜层；接着，形成传输晶体管Ml的栅介质层23a、栅极21a ;然后，在衬底IOa上形成第二图形化的掩膜层，以该第二图形化的掩膜层为掩膜对衬底IOa进行离子注入形成感光二极管的N型掺杂区15a即传输晶体管的漏极，去除第二图形化的掩膜层；之后，在传输晶体管Ml的栅极21a周围形成侧墙22a ;最后,在衬底IOa上形成第三图形化的掩膜 层，以该第三图形化的掩膜层为掩膜对衬底IOa进行离子注入形成浮置扩散区的N型掺杂区13a即传输晶体管的源极。由于，先形成栅极21a之后，形成感光二极管TO的N型掺杂区15a，因此，N型掺杂区15a和N型掺杂区13a之间的距离增大，不会产生漏电流；而且，由于无需形成防漏电层，因此，工艺相对简单，而且不会存在以上描述的防漏电层影响CMOS图像传感器的性能的问题。但是，发明人经过分析，发现P型阱区14a与栅极21a具有叠置部分，这样在传输晶体管的沟道即电子的传输通道中容易形成势垒，影响电子的传输效率，具体原因为电子是从电势低处往电势高处传输的，如果某一处P型离子浓度很高，那么此处电势就很低，这个低电势和高电势之间的会形成势垒，该势垒的存在会影响电子的传输，电子必须穿越过势垒才能继续传输；如果浮置扩散区的阱区和传输晶体管的栅极之间有叠置部分，也就是说浮置扩散区的阱区延伸至传输晶体管的栅极下方，则P型离子易于向传输管的沟道即电子传输通道中扩散，从而会破坏电子传输通道中的电势分布，也就容易会产生势垒，以致影响电子的传输。基于以上发现，本发明形成CMOS图像传感器的方法，先对衬底进行第一离子注入形成浮置扩散区的阱区，阱区位于所述栅极一侧，且所述阱区与所述栅极没有叠置部分；接着形成传输晶体管的栅介质层和栅极，之后利用所述栅极自对准效应效应对所述衬底进行第二离子注入，在衬底中、所述栅极与所述阱区相对的一侧形成第一掺杂区，该第一掺杂区位于感光二极管区域，而且该第一掺杂区作为传输晶体管的漏极；然后，在栅极周围形成侧墙；之后，对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区中形成第二掺杂区，该第二掺杂区作为传输晶体管的源极。首先，由于先形成栅极，然后利用以栅极自对准效应对衬底进行感光二极管的离子注入，保证离子不会注入到栅极下面，因此感光二极管的第一掺杂区和浮置扩散区的第二掺杂区之间的距离即传输晶体管的源极和漏极之间的距离增大，可以避免源极和漏极之间产生漏电流，因此可以省略现有技术中形成防漏电层的步骤，从而可以节约掩膜板，降低产品成本，提高生产效率。再者，由于省略形成现有技术中的浮置扩散区的防漏电层的步骤，因此不存在向感光二极管的第一掺杂区扩散的反型离子，也就不会侵蚀第一掺杂区，相应的也就不会影响第一掺杂区产生光生电子的效率，并且不会破坏电子传输通道中的电势分部，从而有效地提高电子的传输效率，提高CMOS图像传感器的性能。而且，在具体实施例中，由于浮置扩散区的阱区和传输晶体管的栅极之间没有叠置部分，也就是说浮置扩散区的阱区没有延伸至传输晶体管的栅极下方，并且没有防漏电层，因此，可以防止浮置扩散区中的掺杂离子即P型掺杂例中向传输管沟道中扩散而导致势垒的产生。也就是说，由于浮置扩散区的阱区和传输晶体管的栅极之间没有叠置部分，P型离子不易于向传输管的沟道即电子传输通道中扩散，从而不会破坏电子传输通道中的电势分布，也就不会产生势垒，以致影响电子的传输。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式
的限制。图4为本发明具体实施例的形成CMOS图像传感器的方法的流程示意图，参考图1，本发明具体实施例的CMOS图像传感器包括浮置扩散区FD、传输晶体管Ml、感光二极管H)，参考图4，本发明具体实施例形成CMOS图像传感器的方法，包括步骤S41，提供衬底；步骤S42，对所述衬底进行第一离子注入，在所述浮置扩散区所在的区域形成阱区；步骤S43，在所述衬底上形成传输晶体管的栅介质层和栅极，所述栅介质层位于所述栅极和所述衬底之间，所述阱区位于所述栅极一侧，且所述阱区与所述栅极没有叠置部分；步骤S44，对所述衬底进行第二离子注入，在所述衬底中、所述栅极与所述阱区相对的一侧形成第一掺杂区；步骤S45，在所述栅极周围形成侧墙；步骤S46，形成侧墙后，对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区中形成第二掺杂区；所述第一掺杂区和第二掺杂区的掺杂类型相同，所述阱区的掺杂类型与所述第一掺杂区、第二掺杂区的掺杂类型相反，所述第一掺杂区作为传输晶体管的漏极，所述第二掺杂 区作为所述传输晶体管的源极；所述浮置扩散区包括所述阱区和所述第二掺杂区，所述感光二极管包括所述第一掺杂区。参考图I，本发明具体实施例的CMOS图像传感器还包括复位晶体管M2、源跟随晶体管M3、行选通晶体管M4，在本发明中复位晶体管M2、源跟随晶体管M3、行选通晶体管M4的结构以及布局与现有技术相同，在本发明具体实施例中不做详细描述，在以下具体实施例中，对浮置扩散区FD、传输晶体管Ml、感光二极管ro的形成方法做详细描述。图5 图10为本发明第一具体实施例的形成CMOS图像传感器的方法的剖面结构示意图，其中，图5 图10显示出了浮置扩散区FD、传输晶体管Ml、感光二极管PD，没有显示CMOS图像传感器的其他结构。其他结构为本领域技术人员的公知技术，在此不做赘述。下面结合参考图4和图5 图10详述本发明具体实施例的形成CMOS图像传感器的方法。结合参考图4和图5，执行步骤S41，提供衬底30 ;所述衬底30包括基底31，位于所述基底31上的掺杂层32 ;所述掺杂层32为由离子注入形成的阱区或外延层。本发明具体实施例中，掺杂层32的掺杂类型为P型掺杂。衬底30的材料可以选自单晶娃、单晶锗或者单晶锗娃、III-V族元素化合物、单晶碳化娃。
结合参考图4和图6，执行步骤S42，对所述衬底30进行第一离子注入，在所述浮置扩散区所在的区域形成阱区41。该阱区41需要与后续形成的栅极没有重叠部分。具体的，对所述衬底30进行第一离子注入，在所述浮置扩散区所在的区域形成阱区41的方法包括在所述衬底30上形成第一图形化的掩膜层(图中未示出第一图形化的掩膜层)，定义出阱区的位置；以所述第一图形化的掩膜层为掩膜，对所述衬底进行第一离子注入形成阱区41 ;去除所述第一图形化的掩膜层。本发明具体实施例中，阱区41为P型阱区，第一离子注入工艺中注入的离子为P型离子，例如硼(B)，但不限于硼。结合参考图4和图7，执行步骤S43，在所述衬底30上形成传输晶体管的栅介质层51和栅极52，所述栅介质层51位于所述栅极52和所述衬底30之间，所述阱区41位于所述栅极52 —侧，且所述阱区41与所述栅极52没有叠置部分。所述阱区41与所述栅极52没有叠置部分意思是说，阱区41没有延伸至栅极52下方的部分。具体的，形成栅介质层51和栅极52方法可以为在衬底30上依次形成介质层和导电层，然后依次对导电层和介质层进行图形化形成栅极52和栅介质层51。栅极52的材料可以为多晶硅或金属。栅介质层51的材料可以为氧化硅等本领域技术人员公知的技术。结合参考图4和图8，执行步骤S44，对所述衬底30进行第二离子注入，在所述衬底30中、所述栅极52与所述阱区41相对的一侧形成第一掺杂区42。第一掺杂区42位于感光二极管所在的区域，感光二极管包括第一掺杂区42。本发明具体实施例中，第一掺杂区42位于所述掺杂层32，且与所述掺杂层32的掺杂类型相反，两者形成PN结，构成感光二极管H)。所述第一掺杂区42作为传输晶体管Ml的漏极。本发明具体实施例中，具体的，对所述衬底30进行第二离子注入，在所述衬底30中、所述栅极52与所述阱区41相对的一侧形成第一掺杂区42的方法包括在所述衬底30、栅极52和栅介质层51形成的表面上形成第二图形化的掩膜层(图中未示出第二图形化的掩膜层)，定义出感光二极管的位置；以所述第二图形化的掩膜层为掩膜对所述衬底进行第二离子注入，在所述衬底30中、所述栅极52与所述阱区41相对的一侧形成第一掺杂区42 ;去除所述第二图形化的掩膜层。本发明具体实施例中，第一掺杂区42为N型掺杂区。结合参考图4和图9，执行步骤S45，在所述栅极52周围形成侧墙53。形成侧墙53的方法为本领域技术人员公知技术，在此不做赘述，而且，侧墙53的材料可以根据实际需求进行选择，在本发明具体实施例中，可以选用氧化硅作为侧墙的材料，但侧墙53的材料不限于氧化硅，可以为本领域技术人员公知的其他材料。结合参考图4和图10，步骤S46，形成侧墙53后，对所述阱区41进行第三离子注入，在所述阱区41中形成第二掺杂区43 ;所述第一掺杂区42和第二掺杂区43的掺杂类型相同，所述阱区41的掺杂类型与所述第一掺杂区42、第二掺杂区43的掺杂类型相反，所述第一掺杂区42作为传输晶体管的漏极，所述第二掺杂区43作为所述传输晶体管的源极；所述浮置扩散区包括所述阱区41和所述第二掺杂区43，所述感光二极管包括所述第一掺杂区42。 本发明具体实施例中，所述第一掺杂区42、第二掺杂区43、阱区41均位于所述掺杂层32，所述第一掺杂区42、第二掺杂区43与所述掺杂层32的掺杂类型相反，所述阱区41与所述掺杂层32的掺杂类型相同。本发明具体实施例中，掺杂层32为P型掺杂层，所述第一掺杂区42、第二掺杂区43为N型掺杂区，所述阱区41为P型阱区。
本发明具体实施例中，对所述阱区41进行第三离子注入，在所述阱区41中形成第二掺杂区43的方法包括在所述衬底30、栅极52、栅介质层51和侧墙23形成的表面上形成第三图形化的掩膜层(图中未示出第三图形化的掩膜层)，定义出传输晶体管的源极；以所述第三图形化的掩膜层为掩膜对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区41中形成第二掺杂区43 ;去除所述第三图形化的掩膜层。图11为本发明第二实施例的CMOS图像传感器的剖面结构示意图，第二实施例中感光二极管为埋藏型感光其他实施例中，相对于第一实施例形成第一掺杂区42后，形成侧墙53之前，还包括在所述第一掺杂区42上形成第三掺杂区44，所述第二掺杂区43和第三掺杂区44的掺杂类型相反，第三掺杂区44为P型掺杂区。该第二实施例形成的感光二极管为埋藏型感光二极管。其他与第一实施例相同。基于以上形成CMOS图像传感器的方法，结合参考图I和图10，本发明具体实施例还提供一种CMOS图像传感器，包括衬底30 ；位于所述衬底30的感光二极管H)、浮置扩散区FD和传输晶体管Ml ；所述感光二极管I3D包括第一掺杂区42 ；所述浮置扩散区FD包括阱区41和位于阱区41的第二掺杂区43，所述第一掺杂区42和第二掺杂区43的掺杂类型相同，所述阱区41的掺杂类型与所述第一掺杂区42、第二掺杂区43的掺杂类型相反；所述传输晶体管Ml包括位于所述衬底30上的栅介质层51、位于所述栅介质层51上的栅极52，位于所述栅极52周围的侧墙53，所述第一掺杂区42作为传输晶体管Ml的漏极，所述第二掺杂区43作为所述传输晶体管Ml的源极；所述阱区41位于所述栅极一侧，且所述阱区41与所述栅极52没有叠置部分，所述第一掺杂区42位于所述衬底中、所述栅极与所述阱区相对的一侧，且所述第一掺杂区42与所述栅极52没有叠置部分，所述第二掺杂区43位于所述侧墙53 —侧。所述衬底30包括基底31，位于所述基底31上的掺杂层32 ;所述掺杂层32为由离子注入形成的阱区或外延层。本发明具体实施例中，掺杂层为P型掺杂层，所述第一掺杂区42、第二掺杂区43为N型掺杂区，所述阱区41为P型阱区。本发明第一具体实施例中，第一掺杂区42、第二掺杂区43均位于所述掺杂层32，且与所述掺杂层32的掺杂类型相反。参考图11，本发明第二实施例中，所述第二掺杂区43上具有第三掺杂区44，所述第二掺杂区43和第三掺杂区44的掺杂类型相反。本发明形成CMOS图像传感器中关于结构和材料方面的内容可以援引于第一实施例和第二实施例的CMOS图像传感器中，在此不做赘述。图12为本发明第一具体实施例的CMOS图像传感器，源极和漏极之间漏电流的模 拟示意图，参考图12，横坐标代表浮置扩散区FD的电压，纵坐标代表源极、漏极之间的漏电流，曲线A代表现有技术中漏电流与浮置扩散区FD的电压之间的关系，曲线B代表本发明第一具体实施例中漏电流与浮置扩散区FD的电压之间的关系，根据曲线A和曲线B可以获知随着浮置扩散区FD的电压的逐渐增大，本发明具体实施例中源极和漏极之间的漏电流要比现有技术中源极和漏极之间的漏电流小得多。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.ー种形成CMOS图像传感器的方法，所述CMOS图像传感器包括浮置扩散区、传输晶体管、感光ニ极管，其特征在于，包括 提供衬底； 对所述衬底进行第一离子注入，在所述浮置扩散区所在的区域形成阱区； 在所述衬底上形成传输晶体管的栅介质层和栅极，所述栅介质层位于所述栅极和所述衬底之间，所述阱区位于所述栅极ー侧，且所述阱区与所述栅极没有叠置部分； 对所述衬底进行第二离子注入，在所述衬底中、所述栅极与所述阱区相対的ー侧形成第一掺杂区； 在所述栅极周围形成侧墙； 形成侧墙后，对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区中形成第二掺杂区；所述第一掺杂区和第二掺杂区的掺杂类型相同，所述阱区的掺杂类型与所述第一掺杂区、第二掺杂区的掺杂类型相反，所述第一掺杂区作为传输晶体管的漏极，所述第二掺杂区作为所述传输晶体管的源扱；所述浮置扩散区包括所述阱区和所述第二掺杂区，所述感光ニ极管包括所述第一掺杂区。
2.如权利要求I所述的形成CMOS图像传感器的方法，其特征在干，对所述衬底进行第ー离子注入，在所述浮置扩散区所在的区域形成阱区的方法包括 在所述衬底上形成第一图形化的掩膜层，定义出阱区的位置； 以所述第一图形化的掩膜层为掩膜，对所述衬底进行第一离子注入形成阱区； 去除所述第一图形化的掩膜层。
3.如权利要求I所述的形成CMOS图像传感器的方法，其特征在干，对所述衬底进行第二离子注入，在所述衬底中、所述栅极与所述阱区相対的ー侧形成第一掺杂区的方法包括 在所述衬底、栅极和栅介质层形成的表面上形成第二图形化的掩膜层，定义出感光ニ极管的位置； 以所述第二图形化的掩膜层为掩膜对所述衬底进行第二离子注入，在所述衬底中、所述栅极与所述阱区相対的ー侧形成第一掺杂区； 去除所述第二图形化的掩膜层。
4.如权利要求I所述的形成CMOS图像传感器的方法，其特征在干，对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区中形成第二掺杂区的方法包括 在所述衬底、栅极、栅介质层和侧墙形成的表面上形成第三图形化的掩膜层，定义出传输晶体管的源极； 以所述第三图形化的掩膜层为掩膜对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区中形成第二掺杂区； 去除所述第三图形化的掩膜层。
5.如权利要求I所述的形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，所述衬底包括基底，位于所述基底上的掺杂层； 所述第一掺杂区、第二掺杂区、阱区均位于所述掺杂层，所述第一掺杂区、第二掺杂区与所述掺杂层的掺杂类型相反，所述阱区与所述掺杂层的掺杂类型相同。
6.如权利要求I所述的形成CMOS图像传感器的方法，其特征在干，形成第一掺杂区后，形成侧墙之前，还包括在所述第一掺杂区上形成第三掺杂区，所述第一掺杂区和第三掺杂区的掺杂类型相反。
7.如权利要求5所述的形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，所述掺杂层为由离子注入形成的阱区或外延层。
8.如权利要求5所述的形成CMOS图像传感器的方法，其特征在于，所述掺杂层为P型掺杂层，所述第一掺杂区、第二掺杂区为N型掺杂区，所述阱区为P型阱区。
9.ー种CMOS图像传感器，其特征在于，包括 衬底； 位于所述衬底的感光ニ极管、浮置扩散区和传输晶体管； 所述感光ニ极管包括第一掺杂区； 所述浮置扩散区包括阱区以及位于所述阱区的第二掺杂区，所述第一掺杂区和第二掺杂区的掺杂类型相同，所述阱区的掺杂类型与所述第一掺杂区、第二掺杂区的掺杂类型相反； 所述传输晶体管包括位于所述衬底上的栅介质层、位于所述栅介质层上的栅极，位于所述栅极周围的侧墙，所述第一掺杂区作为传输晶体管的漏极，所述第二掺杂区作为所述传输晶体管的源扱；所述阱区位于所述栅极ー侧，且所述阱区与所述栅极没有叠置部分，所述第一掺杂区位于所述衬底中、所述栅极与所述阱区相対的ー侧，且所述第一掺杂区与所述栅极没有叠置部分，所述第二掺杂区位于所述侧墙ー侧。
10.如权利要求9所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述衬底包括基底，位于所述基底上的掺杂层； 所述第一掺杂区、第二掺杂区、阱区均位于所述掺杂层，所述第一掺杂区、第二掺杂区与所述掺杂层的掺杂类型相反，所述阱区与所述掺杂层的掺杂类型相同。
11.如权利要求10所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述第二掺杂区上具有第三掺杂区，所述第二掺杂区和第三掺杂区的掺杂类型相反。
12.如权利要求10所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述掺杂层为由离子注入形成的阱区或外延层。
13.如权利要求10所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述掺杂层为P型掺杂层，所述第一掺杂区、第二掺杂区为N型掺杂区，所述阱区为P型阱区。
全文摘要
一种CMOS图像传感器及其形成方法，形成CMOS图像传感器的方法，包括提供衬底；对所述衬底进行第一离子注入，在所述浮置扩散区所在的区域形成阱区；在所述衬底上形成传输晶体管的栅介质层和栅极，所述栅介质层位于所述栅极和所述衬底之间，所述阱区位于所述栅极一侧，且所述阱区与所述栅极没有叠置部分；对所述衬底进行第二离子注入，在所述衬底中、所述栅极与所述阱区相对的一侧形成第一掺杂区；在所述栅极周围形成侧墙；形成侧墙后，对所述阱区进行第三离子注入，在所述阱区中形成第二掺杂区。本技术方案可以提高光生电子的传输效率，节约掩膜板，降低产品成本，提高生产效率。
文档编号H01L27/146GK102646693SQ20121012458
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者吴小利, 张克云, 饶金华 申请人:上海宏力半导体制造有限公司