CMOS图像传感器及其形成方法技术

一种CMOS图像传感器及其形成方法，其中方法包括：形成衬底和若干感光掺杂层，所述衬底包括若干相互分立的像素区，所述感光掺杂层分别位于各所述像素区上；在各所述感光掺杂层上形成开关器件，所述开关器件以堆叠的方式形成在感光掺杂层上，减少了像素区占据的面积，提高了像素密度，不需要平衡感光区和读取电路的尺寸，有利于获得更好的感光特性和开关性能。有利于获得更好的感光特性和开关性能。有利于获得更好的感光特性和开关性能。

【技术实现步骤摘要】
CMOS图像传感器及其形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种CMOS图像传感器及其形成方法。

技术介绍

[0002]图像传感器是将光信号转换为电信号的装置，在数字电视、可视通信市场中有着广泛的应用。目前应用广泛的主要是CCD(Charge
‑
Coupled Device，电荷耦合器件)与CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物场效应管)这两种。其中，CMOS是目前最引人注目，且被认为是最有发展潜力的。
[0003]随着CMOS图像传感器(CMOS image sensor，CIS)产品技术的发展，对图像传感器的像素要求越来越高。通常CMOS图像传感器的单个像素是由感光区(PN结作为感光)和读取电路(一个晶体管器件作为选择开关)组成。因为，感光区越大，感光性能越好，晶体管尺寸越大，开关引入的噪声越小性能越稳定。所以，相同像素密度的情况下，需要平衡感光区和读取电路的尺寸。
[0004]因此，现有的CMOS图像传感器结构有待进一步改善。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器及其形成方法，以提高形成的CMOS图像传感器的性能。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种CMOS图像传感器，包括：衬底，所述衬底包括若干相互分立的像素区；分别位于各所述像素区上的感光掺杂层；位于各所述感光掺杂层上的开关器件。
[0007]可选的，各所述开关器件包括位于部分所述感光掺杂层上的有源区、位于所述有源区和所述感光掺杂层上的栅极，所述有源区顶部具有源漏层，所述栅极内具有开口，所述开口暴露出部分所述源漏层表面。
[0008]可选的，所述源漏层顶部还具有轻掺杂区，所述开口暴露出部分所述轻掺杂区。
[0009]可选的，还包括：位于所述源漏层表面的若干导电插塞，各所述感光掺杂层上的所述若干导电插塞沿所述感光掺杂层的延伸方向排布。
[0010]可选的，还包括：相邻感光掺杂层之间具有隔离结构，所隔离结构还位于相邻开关器件之间。
[0011]可选的，所述衬底包括第一区和第二区，所述若干相互分立的像素区位于所述第一区；所述第二区上具有外围器件。
[0012]相应的，本专利技术的技术方案还提供一种CMOS图像传感器的形成方法，包括：形成衬底和若干感光掺杂层，所述衬底包括若干相互分立的像素区，所述感光掺杂层分别位于各所述像素区上；在各所述感光掺杂层上形成开关器件。
[0013]可选的，各所述开关器件包括位于部分所述感光掺杂层上的有源区、位于所述有源区和所述感光掺杂层上的栅极，所述有源区顶部具有源漏层，所述栅极内具有开口，所述
开口暴露出部分所述源漏层表面。
[0014]可选的，形成所述衬底和若干感光掺杂层的方法包括：形成衬底结构，所述衬底结构包括所述衬底和位于所述衬底上的初始感光掺杂层；在所述衬底结构内形成隔离结构，所述隔离结构贯穿所述初始感光掺杂层，且所述隔离结构还位于相邻像素区之间，使所述初始感光层形成若干相互分立的感光掺杂层。
[0015]可选的，所述衬底结构还包括：位于所述初始感光掺杂层上的初始阱掺杂层；所述隔离结构还贯穿所述初始阱掺杂层，使初始阱掺杂层形成若干相互分立的阱掺杂层。
[0016]可选的，所述衬底结构的形成方法包括：提供初始衬底；向所述初始衬底内注入第一掺杂离子，形成所述初始衬底内的初始感光掺杂层，所述初始感光掺杂层的顶部表面低于所述初始衬底表面，形成所述衬底结构，以所述初始感光掺杂层下的所述初始衬底形成所述衬底，以所述初始感光掺杂层上的所述初始衬底。
[0017]可选的，所述衬底结构的形成方法包括：提供初始衬底；在所述初始衬底内注入第一掺杂离子，形成所述衬底和位于所述衬底上的所述初始感光掺杂层，所述初始感光掺杂层顶部表面暴露；在所述初始感光掺杂层表面形成外延层；在所述外延层内注入第二掺杂离子，以所述外延层形成所述初始阱掺杂层。
[0018]可选的，所述开关器件的形成方法包括：刻蚀所述阱掺杂层，直到暴露出所述感光掺杂层，形成栅极槽，以所述阱掺杂层形成所述有源区，所述栅极槽暴露出所述有源区和所述隔离结构；在所述栅极槽内和所述有源区表面形成栅极和位于所述栅极内的开口，所述开口暴露出部分所述有源区顶部表面；向所述开口内注入第一离子，形成所述源漏区。
[0019]可选的，所述栅极和所述开口的形成方法包括：在所述栅极槽内和所述若干有源区表面形成初始栅极；回刻所述初始栅极直到暴露出所述隔离结构表面和部分所述有源区表面，形成所述栅极和所述开口。
[0020]可选的，形成所述初始栅极之前，还包括：在所述栅极槽内和所述若干有源区表面形成栅介质层。
[0021]可选的，还包括：在刻蚀所述阱掺杂层之前，在所述阱掺杂层表面注入第二离子，形成初始轻掺杂区；所述初始轻掺杂区被刻蚀形成轻掺杂区。
[0022]可选的，所述初始轻掺杂区的形成工艺的工艺参数包括：掺杂离子包括N型离子，注入剂量范围为5E12 atom/cm2至5E14 atom/cm2。
[0023]可选的，在形成所述开关器件之后，还包括：在所述源漏区表面形成若干导电插塞，各所述感光掺杂层上的所述若干导电插塞沿所述感光掺杂层的延伸方向排布。
[0024]可选的，在形成所述若干导电插塞之前，还包括：在所述栅极侧壁形成侧墙。
[0025]可选的，所述衬底包括第一区和第二区，所述若干相互分立的像素区位于所述第一区；所述方法包括：在所第二区上形成外围器件。
[0026]现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：
[0027]本专利技术技术方案提供的CMOS图像传感器的形成方法中，将开关器件以堆叠的方式形成在感光掺杂层上，减少了像素区占据的面积，提高了像素密度，不需要平衡感光区和读取电路的尺寸，有利于获得更好的感光特性和开关性能。
[0028]进一步，在刻蚀所述阱掺杂层之前，还包括：在所述阱掺杂层表面注入第二离子，形成轻掺杂区，所述轻掺杂区位于栅极下方的源漏层表面，采用较低的掺杂浓度，有利于减
少开关器件的短沟道效应。
[0029]进一步，在所述源漏区表面形成若干导电插塞，各所述感光掺杂层上的所述若干导电插塞沿所述感光掺杂层的延伸方向排布，多个导电插塞有利于减少接触电阻，提高器件性能。
[0030]本专利技术技术方案提供的CMOS图像传感器中，将开关器件以堆叠的方式形成在感光掺杂层上，减少了像素区占据的面积，提高了像素密度，不需要平衡感光区和读取电路的尺寸，有利于获得更好的感光特性和开关性能。
附图说明
[0031]图1至图12是本专利技术实施例的CMOS图像传感器的形成方法各步骤的结构示意图。
具体实施方式
[0032]需要注意的是，本说明书中的“表面”、“上”，用于描述空间的相对位置关系，并不限定于是否直接接触。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底包括若干相互分立的像素区；分别位于各所述像素区上的感光掺杂层；位于各所述感光掺杂层上的开关器件。2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，各所述开关器件包括位于部分所述感光掺杂层上的有源区、位于所述有源区和所述感光掺杂层上的栅极，所述有源区顶部具有源漏层，所述栅极内具有开口，所述开口暴露出部分所述源漏层表面。3.如权利要求2所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述源漏层顶部还具有轻掺杂区，所述开口暴露出部分所述轻掺杂区。4.如权利要求2所述的CMOS图像传感器，其特征在于，还包括：位于所述源漏层表面的若干导电插塞，各所述感光掺杂层上的所述若干导电插塞沿所述感光掺杂层的延伸方向排布。5.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，还包括：相邻感光掺杂层之间具有隔离结构，所隔离结构还位于相邻开关器件之间。6.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述衬底包括第一区和第二区，所述若干相互分立的像素区位于所述第一区；所述第二区上具有外围器件。7.一种CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：形成衬底和若干感光掺杂层，所述衬底包括若干相互分立的像素区，所述感光掺杂层分别位于各所述像素区上；在各所述感光掺杂层上形成开关器件。8.如权利要求7所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，各所述开关器件包括位于部分所述感光掺杂层上的有源区、位于所述有源区和所述感光掺杂层上的栅极，所述有源区顶部具有源漏层，所述栅极内具有开口，所述开口暴露出部分所述源漏层表面。9.如权利要求8所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述衬底和若干感光掺杂层的方法包括：形成衬底结构，所述衬底结构包括所述衬底和位于所述衬底上的初始感光掺杂层；在所述衬底结构内形成隔离结构，所述隔离结构贯穿所述初始感光掺杂层，且所述隔离结构还位于相邻像素区之间，使所述初始感光层形成若干相互分立的感光掺杂层。10.如权利要求9所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，所述衬底结构还包括：位于所述初始感光掺杂层上的初始阱掺杂层；所述隔离结构还贯穿所述初始阱掺杂层，使初始阱掺杂层形成若干相互分立的阱掺杂层。11.如权利要求10所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，所述衬底结构的形成方法包括：提供初始衬底；向所述初始衬底内注入第一掺杂离子，形成所述初始衬底内的初始感光掺杂层，所述初始感光掺杂层的顶部表面低于所述初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊文，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：