ＣＭＯＳ图像传感器及其制造方法技术

一种ＣＭＯＳ图像传感器，其包括：形成于半导体层上的外延层；形成于外延层上的器件隔离层，以将隔离层划分为有源区域和器件隔离区域；有源区域，其包括光电二极管区域和晶体管区域；驱动晶体管，其包括形成于外延层上的栅极以及形成于栅极两侧壁上的栅间隔垫；浮置扩散区域，其形成于外延层上；隧道孔，其形成于光电二极管区域和浮置扩散区域之间区域中的器件隔离层和外延层中；多晶硅线，其形成于从栅极延伸至驱动晶体管的隧道孔中；以及杂质扩散区，其通过离子注入栅间隔垫各侧上的外延层而形成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种CMOS图像传感器。更具体地说，本专利技术涉及一种CMOS 图像传感器及其制造方法，在其中简化了用于电连接浮置扩散区域和图像传感 器的驱动晶体管的配线。
技术介绍
图像传感器是一种用于将光学图像转换为电信号的器件。通常，当前应用 于工艺中的图像传感器或者为互补金属氧化硅(CMOS)图像传感器或者为电荷 耦合器件(CCD)图像传感器。CCD图像传感器具有极好的光敏感性和噪声特性，但是难于将其合并到 高集成度器件中，而且和CMOS图像传感器相比其具有相对较高的耗能率。 另一方面，CMOS图像传感器具有比较简单的工艺和较低的耗能率，这使其更 适于在高度集成器件中。最近，已发展出一种制造半导体器件的技术，其中，CMOS图像传感器 具有改进的特性。由于这些发展，引起了人们对CMOS图像传感器的极大关 注。通常，CMOS图像传感器包括能够接收光的光电二极管以及能够控制 从光电二极管输入的图像信号的晶体管。根据晶体管的数量，CMOS图像传感 器分为三T型或四T型。这里，三T型传感器包括一个光电二极管和三个晶 体管，而四T型具有一个光电二极管和四个晶体管。图1中所示为现有技术的四T型CMOS图像传感器，四T型CMOS图像 传感器包括形成于有源区域1中的光电二极管区域(PD)，在具有最广阔区域的 有源区域l的部分。图像传感器也包括转移晶体管(Tx)、复位晶体管(Rx)、以及驱动晶体管(DX)，驱动晶体管形成以在除了光电二极管区域以外的区域中与 有源区域1相重叠图2示出了 CMOS图像传感器的各层。CMOS传感器包括P型外延层4， 型外延层4形成于？++型半导体衬底2上。另外，传感器包括器件隔离层 6、栅极10、栅氧化膜12和栅间隔垫14、 n-型扩散区域16、 n+型扩散区域18、 层间电介质层26、第一和第二接触孔20和30、第一和第二接触插栓22和32、 以及金属线(wiring) 24。在设置光电二极管区域(PD)、有源区域l、以及器件隔离区域的位置，器 件隔离层6形成于半导体衬底2的器件隔离区中。栅极10形成于栅隔离层8上，栅隔离层8形成于外延层4上，以便形成 转移晶体管(Tx)和驱动晶体管(Dx)。栅氧化膜12和栅间隔垫14形成于栅极10 的两侧壁上。n-型扩散区域16形成于光电二极管区域(PD)的外延层4中。而n+型扩散 区域18形成于各个晶体管(Tx， Rx, Dx)之间的有源区域1。层间电介质层26形成于外延层4上，以覆盖包括栅间隔垫14的栅极10， 并形成第一接触孔20从而穿透层间电介质层26以暴露浮置扩散区(FD)。形成 第二接触孔，从而穿透层间电介质层26，以暴露驱动晶体管(Dx)的栅极10。 第一和第二接触插栓22和32形成于层间电介质层26的第一和第二接触孔20 和30中，并且金属线24形成于第一和第二接触插栓22和32上，以使浮置扩 散区域(FD)和驱动晶体管(Dx)的栅极10电接触。光电二极管(PD)感应入射光，以根据光的量在感应器中产生电荷。转移晶 体管(Tx)将从光电二极管(PD)产生的电荷转移至浮置扩散区(FD)。在转移电荷 之前，浮置扩散区域(FD)将电子从光电二极管(PD)移动到复位晶体管(Rx)，以 导通复位晶体管。随后，将浮置扩散区域(FD)设置在预定的低电荷值。复位晶 体管(Rx)释放储存在浮置扩散区域(FD)中的电荷，从而探测信号。驱动晶体 管(Dx)将电荷转换为电压信号。通常，应用金属线，以连接浮置扩散区域(FD) 和驱动晶体管(Dx)。对照四T型CMOS图像传感器，图3中示出了现有技术中公知的三T型 CMOS图像传感器。三T型CMOS图像传感器包括形成于有源区域最广阔 部分的光电二极管区域(PD)，复位晶体管(Rx)，以及驱动晶体管(Dx)，驱动晶 体管形成以在除了光电二极管区域(PD)以外的区域中与有源区域重叠。在三T型CMOS图像传感器中，金属线用于电连接光电二极管(PD)和驱动晶体管 (Dx)。金属线40通过第一接触插栓和第二接触插栓(未示出)而电连接到多种元 件。第一接触插栓形成于其中暴露驱动晶体管(Dx)的栅极的第一接触孔42中， 而第二接触插栓形成于暴露光电二极管(PD)的第二接触孔44中。应用这些配置，三T型和四T型图像传感器将从光电二极管区域(PD)产 生的电荷转变成驱动晶体管(Dx)处的电压信号。这里，应用金属线24和40以 将光电二极管(PD)或浮置扩散区域(FD)与驱动晶体管(Dx)电连接。制造现有技术的CMOS图像传感器的一个难点是，金属线的制造是复杂 的。另外，在不增加CMOS传感器中的层数的情况下，没有足够的空间形成 用于连接诸如外围晶体管的附加元件的附加金属线。
技术实现思路
本专利技术意于通过提供一种制造CMOS图像传感器的方法解决上述问题， 其中通过简化传感器中电连接浮置扩散区域和驱动晶体管的配线，该CMOS 图像传感器具有减少的层数。为了达到上述目的，本专利技术一方案是CMOS图像传感器，其包括外延 层，其形成于半导体层上；器件隔离层，其形成于外延层上，以将外延层划分 为有源区域和晶体管区域，该有源区域包括光电二极管区域；驱动晶体管，其 包括形成于外延层上的栅极以及形成于栅极两侧壁上的栅间隔垫；浮置扩散区 域，其形成于外延层上；隧道孔，其形成于光电二极管区域和浮置扩散区域之 间的器件隔离层和外延层中；多晶硅线，其形成于从栅极延伸至驱动晶体管的 隧道孔中；以及杂质扩散区，其由将离子注入栅间隔垫侧部上的外延层中形成。为了实现上述配置，本专利技术的另一方案为一种制造CMOS图像传感器的 方法，该方法包括在半导体层上形成外延层；在外延层上形成器件隔离层， 以将外延层划分为有源区域和器件隔离区域，该有源区域包括光电二极管区域 和晶体管区域；在光电二极管区域和浮置扩散区域之间的器件隔离层和外延层中形成隧道孔；在驱动晶体管区域中，在外延层上的栅隔离层上形成栅极；在 从栅极延伸至并将栅极直接连接到光电二极管区域或浮置扩散区域的隧道孔中形成多晶硅线；在栅极的侧壁上形成栅间隔垫；以及通过将离子注入栅间隔垫各侧上的外延层，而形成杂质扩散区。 附图说明这里包括附图，以提供对本专利技术的进一步理解，并且附图包含在说明书中 并构成说明书的一部分。附图示出了本专利技术的实施方式并且与说明书一起用于 解释本专利技术的原理。在附图中.-图1为示出了根据现有技术的四T型CMOS图像传感器的平面视图； 图2为沿图1中所示的A-A'线提取的CMOS图像传感器的横截面图； 图3为示出了根据现有技术的三T型CMOS图像传感器的平面视图； 图4为示出了根据本专利技术的第一实施方式的CMOS图像传感器的平面视图；图5为沿图4中所示的B-B'和C-C'线提取的CMOS图像传感器的横截 面视图；图6a至图6d为示出了制造图4中所示的CMOS图像传感器的方法的示 意图；图7为示出了根据本专利技术的第二实施方式的CMOS图像传感器的平面视图；图8为制造图6中所示的CMOS图像传感器的方法的平面视图。具体实施方式除上述目的以外的本专利技术的其它目的和特征将通过参照附图对实施方式 的描述变得显而易见。将参照图4至图8描述本专利技术的优选实施方式。图4为示出了根据本专利技术的第一实施方式的CMOS图像传感器的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互补型金属－氧化物－硅图像传感器，其特征在于，包括：外延层，其形成于半导体层上；形成于所述外延层上的器件隔离层，其将所述外延层划分为有源区域和器件隔离区域，所述有源区域包括光电二极管区域和晶体管区域；驱动晶体管，其包括形成于所述外延层上的具有侧壁的栅极以及形成于所述栅极所述两侧壁上的栅间隔垫；浮置扩散区域，其形成于所述外延层上；隧道孔，其形成于所述光电二极管区域和所述浮置扩散区域之间的所述器件隔离层和所述外延层中；多晶硅线，其形成于从所述栅极延伸至所述驱动晶体管的所述隧道孔中；以及杂质扩散区，其通过将掺杂剂离子注入所述栅极侧部上的所述外延层中形成，其中所述栅间隔垫形成于所述栅极的侧壁上。

【技术特征摘要】
KR 2006-12-29 10-2006-01373421.一种互补型金属-氧化物-硅图像传感器，其特征在于，包括外延层，其形成于半导体层上；形成于所述外延层上的器件隔离层，其将所述外延层划分为有源区域和器件隔离区域，所述有源区域包括光电二极管区域和晶体管区域；驱动晶体管，其包括形成于所述外延层上的具有侧壁的栅极以及形成于所述栅极所述两侧壁上的栅间隔垫；浮置扩散区域，其形成于所述外延层上；隧道孔，其形成于所述光电二极管区域和所述浮置扩散区域之间的所述器件隔离层和所述外延层中；多晶硅线，其形成于从所述栅极延伸至所述驱动晶体管的所述隧道孔中；以及杂质扩散区，其通过将掺杂剂离子注入所述栅极侧部上的所述外延层中形成，其中所述栅间隔垫形成于所述栅极的侧壁上。2. 根据权利要求1所述的互补型金属-氧化物-硅图像传感器，其特征在 于，将所述隧道孔形成在0.15至0.2 ,之间的深度处。3. 根据权利要求1所述的互补型金属-氧化物-硅图像传感器，其特征在 于，形成所述隧道孔，以与所述光电二极管区域或所述浮置扩散区域部分相重4. 根据权利要求1所述的互补型金属-氧化物-硅图像传感器，其特征在 于，用于形成所述杂质扩散区域的所述掺杂剂为n+型掺杂剂。5. 根据权利要求1所述的互补型金属-氧化物-硅图像传感器，其特征在 于，进一步包括栅氧化膜，其形成于所述栅极和所述栅间隔垫之间。6. —种制造互补型金属-氧化物-硅图像传感器的方法，其特征在于，包括 在半导体层上形成外延层；形成器件间隔层，用以将所述外延层划分为有源区域和器件隔离区域，所 述有源区域包括光电二极管区域和晶体管区域；在所述光电二极管区域和所述浮置扩散区域之间的所述器件隔离层及外 延层中形成隧道孔； 在所述外延层上的驱动晶体管区域中的栅隔离层上形成具有侧壁的栅极； 在从所述栅极延伸至所述光电二极管区域或所述浮置扩散区域的所述隧道孔中形成多晶硅线；在所述栅极的两侧壁上形成栅间隔垫；以及通过将离子注入到所述栅间隔垫侧部上的所述外延层中...

【专利技术属性】
技术研发人员：任劤爀，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]