能改善像素动态范围的互补金属氧化物半导体影像感应器制造技术

本发明专利技术公开一种能改善像素动态范围的互补金属氧化物半导体影像感应器，包含有一半导体基底，其具有一主表面；一移转晶体管，包含一移转栅极，设置于该半导体基底的该主表面上；一光感结构，设于该移转栅极一侧的该半导体基底内；一浮置扩散节点，设于该移转栅极另一侧的该半导体基底内；一重置晶体管，经由该浮置扩散节点串接于该移转晶体管；一源极跟随晶体管，包含一源极跟随栅极；以及一垂直电容结构，其中该垂直电容结构具有一第一垂直电极板以及一第二垂直电极板，该第一垂直电极板电连接该源极跟随栅极以及该浮置扩散节点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及影像感应器(imagesensordevice)技术，特别是涉及一种能改善像素动态范围(dynamicrange)的CMOS影像感应器。
技术介绍
CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)影像感应器是本领域已知的影像感应技术，其具有主动元件(有源元件)，如晶体管，与每个像素相关联，因为与CMOS制作工艺相容，其优点是能够将信号处理和感测电路制作在同一个集成电路内。上述CMOS影像感应器是通常由四个晶体管和一个“钉扎”光二极管(pinnedphotodiode)构成。已知钉扎光二极管在暗电流密度和图像迟滞方面表现佳，且对蓝光具有不错的颜色响应，其将二极管表面电势经由P+区“钉扎”于P阱或P基底(接地)而达到降低暗电流。已知，CMOS影像感应器的像素动态范围(dynamicrange)与其浮置扩散节点(floatingdiffusionnode)电荷处理电容值(CFD)有关。通常浮置扩散节点电荷处理电容值(CFD)小于光二极管电荷处理电容值(CPD)，故对高亮度曝光像素，难以将电荷完全从光二极管移转至浮置扩散节点。当移转晶体管(transfertransistor)的通道关闭时，残存于光二极管的电荷除了将导致残影(imagelag)，也会影响像素动态范围。由此可知，该
仍需要一种改良的CMOS影像感应器，其能够解决上述现有技术的不足与缺点。
技术实现思路
为达上述目的，本专利技术于是提出一种影像感应器，包含有一半导体基底，其具有一主表面；一移转晶体管，包含一移转栅极，设置于该半导体基底的该主表面上；一光感结构，设于该移转栅极一侧的该半导体基底内；一浮置扩散节点，设于该移转栅极另一侧的该半导体基底内；一重置晶体管，经由该浮置扩散节点串接于该移转晶体管；一源极跟随晶体管，包含一源极跟随栅极；以及一垂直电容结构，其中该垂直电容结构具有一第一垂直电极板以及一第二垂直电极板，该第一垂直电极板电连接该源极跟随栅极以及该浮置扩散节点。根据本专利技术实施例，该源极跟随栅极与该浮置扩散节点通过一第一导电插塞、一第一金属内连线以及一第二导电插塞的路径耦接在一起。该第一导电插塞与该第二导电插塞设于同一介电层中。该源极跟随栅极通过一第二金属内连线耦接至该电容结构的该第一垂直电极板。根据本专利技术实施例，该第一垂直电极板与第二垂直电极板是交指状配置。该第一垂直电极板与该第二垂直电极板均垂直于该半导体基底的该主表面。根据本专利技术实施例，该移转晶体管与该重置晶体管设置在一第一主动区域上，而该源极跟随晶体管以及该读出晶体管则设置在一第二主动区域上，且该第一主动区域与该第二主动区域之间由一沟槽绝缘结构隔开。根据本专利技术实施例，该光感结构为一光二极管，其包含一P+浅掺杂区以及一N-掺杂区，构成一形成在该半导体基底的钉扎光二极管。为让本专利技术的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举优选实施方式，并配合所附的附图，作详细说明如下。然而如下的优选实施方式与附图仅供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制者。附图说明图1为本专利技术实施例所绘示的CMOS影像感应器的布局结构示意图；图2为图1中CMOS影像感应器的切线I-I’剖面结构示意图；图3及图4例示一电容结构的立体侧视图；图5及图6为本专利技术其它实施例所绘示的CMOS影像感应器的剖面结构示意图；图7为本专利技术另一实施例的示意图。符号说明1CMOS影像感应器10光二极管12浮置扩散节点14掺杂区16掺杂区18共用掺杂区19掺杂区20移转晶体管20a移转栅极22重置晶体管22a重置栅极24源极跟随晶体管24a源极跟随栅极26读出晶体管26a读出栅极30电容结构31第一电极板31a指电极板32第二电极板32a指电极板42第一金属内连线44第二金属内连线52第一导电插塞54第二导电插塞60介电层100半导体基底100a主表面101第一主动(有源)区域102第二主动区域110P+浅掺杂区111N-掺杂区120沟槽绝缘结构160介电层260介电层311金属层312介层插塞312’沟槽式介层插塞312”沟槽式介层插塞313金属层314沟槽式介层插塞315金属层321金属层322介层插塞322’沟槽式介层插塞322”沟槽式介层插塞323金属层324沟槽式介层插塞325金属层TX移转晶体管RST重置晶体管SF源极跟随晶体管RS读出晶体管FD浮置扩散节点PD光二极管1M第一层金属层1T第一层介层插塞2M第二层金属层2T第二层介层插塞3M第三层金属层CFD浮置扩散节点的电荷处理电容值具体实施方式在下文中，将参照附图说明细节，该些附图中的内容也构成说明书细节描述的一部分，并且以可实行该实施例的特例描述方式来绘示。下文实施例已描述足够的细节使该领域的一般技术人士得以具以实施。当然，也可采行其他的实施例，或是在不悖离文中所述实施例的前提下作出任何结构性、逻辑性、及电性上的改变。因此，下文的细节描述不应被视为是限制，反之，其中所包含的实施例将由随附的权利要求来加以界定。请参阅图1及图2，其中图1为依据本专利技术实施例所绘示的CMOS影像感应器的布局结构示意图，图2为图1中CMOS影像感应器的切线I-I’剖面结构示意图。熟悉该项技术者应理解图中所示布局结构仅为例示，本专利技术并不限于此布局。如图1及图2所示，本专利技术CMOS影像感应器1可以是四晶体管(4T)像素结构，其包括一移转晶体管(TX)20、一重置晶体管(RST)22、一源极跟随晶体管(SF)24以及一读出晶体管(RS)26，其中，移转晶体管(TX)20与一光二极管10耦合。如图2所示，根据本专利技术实施例，光二极管10可以包含一P+浅掺杂区110以及一N-掺杂区111，构成一形成在半导体基底100的“钉扎”光二极管(pinnedphotodiode)，但不限于此。熟悉该项技术者应理解，光二极管10也可以是其它光感结构。光二极管10设置在移转栅极20a的一侧的半导体基底100内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影像感应器，包含有：半导体基底，其具有主表面；移转晶体管，包含移转栅极，设置于该半导体基底的该主表面上；光感结构，设于该移转栅极一侧的该半导体基底内；浮置扩散节点，设于该移转栅极另一侧的该半导体基底内；重置晶体管，经由该浮置扩散节点串接于该移转晶体管；源极跟随晶体管，包含一源极跟随栅极；以及垂直电容结构，其中该垂直电容结构具有第一垂直电极板以及第二垂直电极板，该第一垂直电极板电连接该源极跟随栅极以及该浮置扩散节点。

【技术特征摘要】
2014.10.31 TW 1031379021.一种影像感应器，包含有：
半导体基底，其具有主表面；
移转晶体管，包含移转栅极，设置于该半导体基底的该主表面上；
光感结构，设于该移转栅极一侧的该半导体基底内；
浮置扩散节点，设于该移转栅极另一侧的该半导体基底内；
重置晶体管，经由该浮置扩散节点串接于该移转晶体管；
源极跟随晶体管，包含一源极跟随栅极；以及
垂直电容结构，其中该垂直电容结构具有第一垂直电极板以及第二垂直
电极板，该第一垂直电极板电连接该源极跟随栅极以及该浮置扩散节点。
2.如权利要求1所述的影像感应器，其中该源极跟随栅极与该浮置扩散
节点通过一第一导电插塞、一第一金属内连线以及一第二导电插塞的路径耦
接在一起。
3.如权利要求2所述的影像感应器，其中该第一导电插塞与该第二导电
插塞设于同一介电层中。
4.如权利要求2所述的影像感应器，其中该源极跟随栅极通过一第二金
属内连线耦接至该电容结构的该第一垂直电极板。
5.如权利要求1所述的影像感应器，其中该第一垂直电极板与第二垂直
电极板是交指状配置。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏慧，钟志平，何明佑，
申请(专利权)人：力晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71