一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法，该像素结构中至少包括置于半导体基体中的光电二极管、设置于该光电二极管一侧的一浅槽隔离区、设置于该光电二极管另一侧的两个浅槽隔离区及设置于所述两个浅槽隔离区之间且与电源相连的晶体管漏端有源区；其中，所述光电二极管一侧的一浅槽隔离区上设有深P型阱区；所述晶体管漏端有源区上依次设有N型阱区与深P型阱区，使得晶体管漏端有源区与相邻的两侧光电二极管之间存在溢出电荷导流通道。通过采用本发明专利技术公开的图像传感器像素结构及其制造方法，可以防止采集的图像产生弥散现象，同时消除强光图像的周围像素颜色失真的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法。
技术介绍
图像传感器已经被广泛地应用于数码相机、移动手机、医疗器械、汽车和其他应用场合。特别是制造CMOS（互补型金属氧化物半导体）图像传感器技术的快速发展，使人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。现有技术中的图像传感器芯片，所采集到图像中的亮点或亮线区域会大于实际物象尺寸。例如，所拍照的相片中含有发光强烈的太阳、汽车头灯、白炽灯或反光强烈的亮光物象时，这些物象会大于实际尺寸，太阳和灯光等亮光区域变得比实际尺寸大的多，这种现象在图像领域被称为图像弥散。现有技术中的图像传感器，以CMOS图像传感器四晶体管像素结构为例，如图1所示。图1中，101～105为相互临近的光电二极管，TX1和TX2为电荷传输晶体管，RX1和RX2为复位晶体管，SF1和SF2为源跟随晶体管，SX1和SX2为行选择晶体管；CT11、CT12和CT21、CT22为晶体管有源区接触孔，其中CT11和CT21与电源正极相互连接。图1所示虚线切线位置的切面图如图2所示，在P型硅基体中的器件中，201～203为相邻的光电二极管，204为晶体管漏端有源区并且与电源相连，205为P（阳性）型阱区，206为P+层。上述技术方案存在的缺陷是：当光电二极管201受到强光照射，光电二极管201阱内因电荷太满而溢出到P型硅基体中，溢出的过多电荷会绕过P型阱区205漂移到临近的光电二极管202和203阱内，即光电二极管202和203受到了201的电荷串扰；当光电二极管202或203因为光电二极管201的电荷串扰而饱和后，光电二极管202左侧的光电二极管或光电二极管203右侧的光电二极管也会受到光电二极管202或203的电荷串扰，进而弥散开来。这将使受到串扰的像素信号不能反映真实光照，引起饱和像素数量比实际增多，并且会造成图像颜色失真，发生图像弥散现象。因此，存在图像弥散现象的图像传感器，不能正确采集到强光物体临近的物体信息，从而降低了图像的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法，防止采集的图像产生弥散现象，同时消除强光图像的周围像素颜色失真的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种防止图像弥散的图像传感器像素结构，至少包括置于半导体基体中的光电二极管、设置于该光电二极管一侧的一浅槽隔离区、设置于该光电二极管另一侧的两个浅槽隔离区及设置于所述两个浅槽隔离区之间且与电源相连的晶体管漏端有源区，其中，所述光电二极管一侧的一浅槽隔离区上设有深P型阱区；所述晶体管漏端有源区上依次设有N型阱区与深P型阱区，使得晶体管漏端有源区与相邻的两侧光电二极管之间存在溢出电荷导流通道。进一步的，所述N型阱区的深度为0.5um～1.5um。进一步的，所述深P型阱区的深度至少为2.5um。进一步的，所述晶体管漏端有源区上N型阱区的N型离子浓度不低于相同位置的深P型阱区中P型离子浓度。一种防止图像弥散的图像传感器像素结构的制造方法，该方法包括：在半导体基体表面生长一层氧化层，再旋涂光刻胶，并显影；在所述光刻胶上设置两开口；其中，一开口正对光电二极管一侧的一浅槽隔离区，另一开口正对该光电二极管另一侧的两个浅槽隔离区之间的晶体管漏端有源区；通过所述两开口注入P型离子，形成深P型阱区；去除光刻胶，再旋涂光刻胶，并显影；在所述光刻胶上设置一正对所述晶体管漏端有源区的开口；通过该开口注入N型离子，形成N型阱区；其中，N型阱区的深度小于所述深P型阱区的深度；去除光刻胶，获得防止图像弥散的图像传感器像素结构。进一步的，所述氧化层为工艺保护层，其厚度为10nm～12nm。进一步的，初次旋涂光刻胶的厚度不小于2.7um；第二次旋涂光刻胶的厚度不小于1.8um。进一步的，所述通过所述两开口注入P型离子，形成深P型阱区包括：采用两次注入的方式，第一次注入能量为500keV～600keV，注入剂量为2.8e12离子/平方厘米～3.2e12离子/平方厘米；第二次注入能量不小于900keV，注入剂量至少为3e12离子/平方厘米；所形成的深P型阱深度至少为2.5um。进一步的，所述通过该开口注入N型离子，形成N型阱区包括：使用磷离子注入，注入能量为90keV～230keV，注入剂量为2e12离子/平方厘米～4e12离子/平方厘米；或者，使用砷离子注入，注入能量为200keV～500keV，注入剂量为2e12离子/平方厘米～4e12离子/平方厘米；或者，使用磷离子与砷离子注入，其中，磷离子注入能量为90keV～230keV，砷离子注入能量为200keV～500keV；磷离子与砷离子注入剂量总和为2e12离子/平方厘米～4e12离子/平方厘米；所形成的深N型阱深度为0.5um～1.5um。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，通过采用深P阱离子注入做隔离，以及在晶体管漏端有源区注入N（阴性）型阱区，使得晶体管漏端有源区与相邻的两侧光电二极管之间存在溢出电荷导流通道；因此，图像传感器光电二极管饱和时的外溢电荷，可通过此电荷外溢通道导流至晶体管漏端有源区，进而被电源吸收，而不会串扰到临近像素的光电二极管中；从而可以防止图像弥散现象的发生，同时消除强光图像的周围像素颜色失真的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术
技术介绍
提供的现有的CMOS图像传感器的四晶体管像素结构平面示意图；图2为本专利技术
技术介绍
提供的现有的CMOS图像传感器的光电二极管及其周围的切面示意图；图3为本专利技术实施例一提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构中光电二极管及其周围的切面示意图；图4为本专利技术实施例二提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构制造方法中生成氧化层保护层步骤的示意图；图5为本专利技术实施例二提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构制造方法中第一次旋涂光刻胶并显影步骤的示意图；图6为本专利技术实施例二提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构制造方法中深P型阱离子注入步骤的示意图；图7为本专利技术实施例二提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构制造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止图像弥散的图像传感器像素结构，至少包括置于半导体基体中的光电二极管、设置于该光电二极管一侧的一浅槽隔离区、设置于该光电二极管另一侧的两个浅槽隔离区及设置于所述两个浅槽隔离区之间且与电源相连的晶体管漏端有源区，其特征在于，所述光电二极管一侧的一浅槽隔离区上设有深P型阱区；所述晶体管漏端有源区上依次设有N型阱区与深P型阱区，使得晶体管漏端有源区与相邻的两侧光电二极管之间存在溢出电荷导流通道。

【技术特征摘要】
1.一种防止图像弥散的图像传感器像素结构，至少包括置于半导体基体中的光电二
极管、设置于该光电二极管一侧的一浅槽隔离区、设置于该光电二极管另一侧的两个浅
槽隔离区及设置于所述两个浅槽隔离区之间且与电源相连的晶体管漏端有源区，其特征
在于，所述光电二极管一侧的一浅槽隔离区上设有深P型阱区；所述晶体管漏端有源区上
依次设有N型阱区与深P型阱区，使得晶体管漏端有源区与相邻的两侧光电二极管之间存
在溢出电荷导流通道。
2.根据权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述N型阱区的深度为
0.5um～1.5um。
3.根据权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述深P型阱区的深度
至少为2.5um。
4.根据权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述晶体管漏端有源
区上N型阱区的N型离子浓度不低于相同位置的深P型阱区中P型离子浓度。
5.一种防止图像弥散的图像传感器像素结构的制造方法，其特征在于，该方法包
括：
在半导体基体表面生长一层氧化层，再旋涂光刻胶，并显影；
在所述光刻胶上设置两开口；其中，一开口正对光电二极管一侧的一浅槽隔离区，
另一开口正对该光电二极管另一侧的两个浅槽隔离区之间的晶体管漏端有源区；
通过所述两开口注入P型离子，形成深P型阱区；
去除光刻胶，再旋涂光刻胶，并显影；
在所述光刻胶上设置一正对所述晶体管漏端有源区的开口；
通过该开口注入N型离子，形成N型阱区；其中，N型阱区的深度小于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭同辉，陈杰，刘志碧，唐冕，旷章曲，
申请(专利权)人：北京思比科微电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：