一种提高阱容量的图像传感器像素制造技术

本实用新型专利技术公开了一种提高阱容量的图像传感器像素，包括置于半导体基体中的光电二极管以及电荷传输晶体管，光电二极管的侧面设置有晶体管电容，晶体管电容的栅极位于所述半导体基体内，晶体管电容的沟道位于光电二极管中。此晶体管电容加入到光电二极管中，有效提高了图像传感器的像素饱和阱容量，拓展了动态范围。

【技术实现步骤摘要】
一种提高阱容量的图像传感器像素
本技术涉及一种图像传感器，尤其涉及一种提高阱容量的图像传感器像素。
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)图像传感器和CCD (电荷耦合型器件)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。 在现有技术中，随着市场的需求和半导体制作工艺精度尺寸不断缩小的进步，图像传感器的分辨率不断增加，而像素单元面积在不断减小，例如市场上已经出现了 1.4um, 1.lum，甚至0.9um的像素的图像传感器，但是图像传感器的像素面积越小饱和阱容量就会越低，从而影响了动态范围，使得使用小面积像素的图像传感器采集的图像效果不尽人意。例如，1.1um像素的阱电容约为0.5fF，其信号饱和阱容量范围一般为2500e-?3500e_，优秀的像素噪声为5e-，则动态范围最高仅为56.9dB。 如图1所示，现有技术中像素采用N型光电二极管的切面示意图，包含光电二极管N区101，光电二极管P型Pin层102，相邻像素的光电二极管N区101’和P型Pin层102’，电荷传输晶体管103，103的漏极端104和栅极端TX，半导体基体105，STI为浅槽隔离区。图1所示的现有技术中的像素阱电容仅包含101区电容部分，因为像素面积所限制，101区电容是有限的；对于小面积像素来说，阱电容一般不会高于IfF，因此阱电荷容量也不会高于 7000e-。 随着图像传感器技术的快速发展，在追求低廉成本产品的同时，图像传感器采集图像的质量也必须得到关注，因此提高小面积像素饱和阱容量至关重要。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种提高阱容量的图像传感器像素，通过在光电二极管侧面添加晶体管电容，达到提高阱电容的目的，因而有效提高了小面积像素信号饱和阱容量。 本技术的目的是通过以下技术方案实现的: 本技术的提高阱容量的图像传感器像素，包括置于半导体基体中的光电二极管以及电荷传输晶体管，所述光电二极管的侧面设置有晶体管电容，所述晶体管电容的栅极位于所述半导体基体内，所述晶体管电容的沟道位于所述光电二极管中。 由上述本技术提供的技术方案可以看出，本技术提供的提高阱容量的图像传感器像素，由于像素中的晶体管电容制作在光电二极管的侧面，不占据像素有源区面积，不影响光电二极管自身电容，因此，此晶体管电容加入到光电二极管中，有效提高了图像传感器的像素饱和阱容量，拓展了动态范围。 【附图说明】 图1是现有技术中的图像传感器像素切面示意图。 图2a是本技术实施例提供的提高阱容量的图像传感器像素切面示意图。 图2b是本技术实施例中的晶体管电容电路示意图。 图3是本技术实施例中的像素中的晶体管电容制作工艺中的淀积多晶硅并在预定区域开口步骤示意图。 图4是本技术实施例中的像素中的晶体管电容制作工艺中的干法离子刻蚀步骤示意图。 图5是本技术实施例中的像素中的晶体管电容制作工艺中的高温氧化步骤示意图。 图6是本技术实施例中的像素中的晶体管电容制作工艺中的隔离离子注入步骤示意图。 图7是本技术实施例中的像素中的晶体管电容制作工艺中的淀积多晶硅步骤示意图。 图8是本技术实施例中的像素中的晶体管电容制作工艺中的化学机械研磨步骤示意图。 图9是本技术实施例中的像素中的晶体管电容制作工艺中的干法离子刻蚀步骤示意图。 【具体实施方式】 下面将对本技术实施例作进一步地详细描述。 本技术的提高阱容量的图像传感器像素，其较佳的【具体实施方式】是: 包括置于半导体基体中的光电二极管以及电荷传输晶体管，所述光电二极管的侧面设置有晶体管电容，所述晶体管电容的栅极位于所述半导体基体内，所述晶体管电容的沟道位于所述光电二极管中。 所述晶体管电容的栅极被相邻的两个像素的晶体管电容共用。 所述晶体管电容的栅极多晶硅深度为0.2um?0.8um。 所述晶体管电容的栅极多晶硅与所述光电二极管之间设置有氧化层，其厚度为4nm ?15nm。 所述晶体管电容的栅极多晶硅下端设置有隔离注入层，其深度不小于0.2um，其离子浓度不小于lE+18Atom/cm3，其离子类型与所述光电二极管类型相反。 所述光电二极管种类包括N型光电二极管和P型光电二极管。 本技术的上述的提高阱容量的图像传感器像素的制作方法，包括步骤: a.在紧邻浅槽隔离制作工艺完毕后，淀积氮化硅保护层，其厚度为0.2um?0.3um,并在预定区域开口 ； b.干法离子刻蚀，将步骤a中氮化硅开口区域的硅基体刻蚀掉，其深度为0.2um?0.8um ； c.在氧气环境下，高温加热，使步骤b中裸露的硅表面氧化生成氧化层，其厚度为4nm ?15nm ； d.离子注入，注入离子类型与光电二极管类型相反，其注入深度不小于0.2um，其注入区离子浓度不小于lE+18Atom/cm3 ； e.淀积多晶硅，将硅缺口填平，至高出半导体硅表面； f.化学机械研磨，将氮化硅表面上的多晶硅研磨去除； g.干法离子刻蚀，将氮化硅保护层去除。 本技术的提高阱容量的图像传感器像素，在图像传感器现有技术的基础上，为了提高像素信号饱和阱容量，在光电二极管侧面添加了晶体管电容，其栅极位于半导体基体内，其沟道位于光电二极管中；本技术的像素，由于添加的晶体管电容加入到光电二极管中，所以可以有效提高图像传感器的像素饱和阱容量。 为了更清晰地叙述本技术的优点，下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本技术的像素中可以采用N型和P型两种光电二极管，在实施例中本技术采用N型光电二极管加以阐述说明。 实施例一: 如图2a、图2b所示，为本技术的图像传感器像素结构示意图；其中，图2a为本技术的像素切面示意图，图2b为本技术像素中的晶体管电容电路示意图。图2a、图2b中，201为N型光电二极管，201’为相邻像素的N型光电二极管，202为P型Pin层，202’为相邻像素的P型Pin层，203为电荷传输晶体管，204为203的漏极端，205为半导体基体，206为晶体管电容的栅极多晶硅，207为隔离离子注入层，208为硅氧化层；其中，TX与203的栅极相连，Vct与晶体管电容栅极206相连，STI为浅槽隔离区。图2a中所标记的虚线框部分的电路示意图，如图2b示意图所示。 如图2a所示，206的深度为0.2um?0.8um, 207的深度不小于0.2um, 208的厚度为4nm?15nm ;并且207区的离子类型为P型，离子浓度不小于lE+18Atom/cm3。如图2a和图2b所示，206位于相邻两个像素的光电二极管之间，206与201和201’分别组成晶体管电容，206同时被两个像素的晶体管电容栅极共用。 从上述可知，本技术像素中的晶体管电容制作在相邻的光电二极管之间，位于光电二极管侧面，不占据像素的有源区，因此不会降低光电二极管的填充因子，不影响光电二极管自身的阱容量。现有技术中的晶体管电容值大小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高阱容量的图像传感器像素，包括置于半导体基体中的光电二极管以及电荷传输晶体管，其特征在于，所述光电二极管的侧面设置有晶体管电容，所述晶体管电容的栅极位于所述半导体基体内，所述晶体管电容的沟道位于所述光电二极管中。

【技术特征摘要】
1.一种提高阱容量的图像传感器像素，包括置于半导体基体中的光电二极管以及电荷传输晶体管，其特征在于，所述光电二极管的侧面设置有晶体管电容，所述晶体管电容的栅极位于所述半导体基体内，所述晶体管电容的沟道位于所述光电二极管中。2.根据权利要求1所述的提高阱容量的图像传感器像素，其特征在于，所述晶体管电容的栅极被相邻的两个像素的晶体管电容共用。3.根据权利要求2所述的提高阱容量的图像传感器像素，其特征在于，所述晶体管电容的栅极多晶硅深...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭同辉，旷章曲，陈多金，陈杰，刘志碧，唐冕，
申请(专利权)人：北京思比科微电子技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11