CMOS成像传感器及相关制造方法技术

描述了一种CMOS成像传感器及相关制造方法。CMOS图像传感器像素的像素内电路系统内集成有鞍形栅极源极跟随器晶体管。鞍形栅极源极跟随器晶体管结构可以包括具有由沟槽在其轴向侧上限定的三维几何形状的沟道区。在沟道区的顶部和轴向侧上方形成栅极氧化层，并且在栅极氧化层上形成鞍形栅极结构。因此，鞍形栅极结构包括在沟道区的顶部上方延伸的座部，以及在沟道区的第一和第二轴向侧上方延伸的第一和第二防护部，使得第一和第二防护部被掩埋在半导体衬底的上表面的下方(例如，掩埋在侧隔离区中形成的沟槽中)。离区中形成的沟槽中)。离区中形成的沟槽中)。

【技术实现步骤摘要】
CMOS成像传感器及相关制造方法
交叉引用
[0001]本申请要求于2021年11月15日提交的、题为“SADDLE
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GATE SOURCE FOLLOWER FOR IMAGING PIXELS”美国非临时专利申请号17/127,065的优先权权益，该美国非临时专利申请是2020年12月18日提交的题为“3
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DIMENSIONAL FIN
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SHAPED TRANSISTOR DESIGNS AND APPLICATIONS IN SEMICONDUCTOR IMAGE SENSORS”的美国临时专利申请号63/127,494的非临时申请并要求该美国临时专利申请的优先权权益，上述两个申请在此通过引用整体并入本文。


[0001]本文献涉及互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。更具体地，实施例涉及用于与CMOS图像传感器(CIS)像素的像素内电路系统集成的鞍形栅极源极跟随器晶体管块。

技术介绍

[0002]许多现代电子应用包括基于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种互补金属氧化物半导体CMOS成像传感器CIS，包括：成像像素包括：半导体衬底；光电传感器块，包括至少一个光电传感器，所述至少一个光电传感器被配置为响应于暴露于照射而积累光电荷并将所积累的光电荷转移到浮置扩散区以供读出；和像素内电路系统，与所述浮置扩散区耦合以将所积累的光电荷转换为像素输出信号，所述像素内电路系统包括：鞍形栅极源极跟随器晶体管块，包括：具有三维几何形状的沟道区，包括：具有轴向长度尺寸和平面宽度尺寸的上部、由第一侧沟槽限定以具有所述轴向长度尺寸和第一防护深度尺寸的第一轴向侧部、以及由第二侧沟槽限定以具有所述轴向长度尺寸和第二防护深度尺寸的第二轴向侧部，所述沟道区被注入有沟道掺杂；栅极氧化层，形成在至少所述沟道区的上部、所述第一轴向侧部和所述第二轴向侧部的上方；和鞍形栅极结构，形成在所述栅极氧化层上以具有在所述沟道区的所述上部上方延伸的座部、在所述沟道区的所述第一轴向侧部上方延伸的第一防护部以及在所述沟道区的所述第二轴向侧部上方延伸的第二防护部，使得所述第一防护部和所述第二防护部掩埋在所述半导体衬底的上表面的下方。2.根据权利要求1所述的CIS，其中，所述鞍形栅极源极跟随器晶体管块还包括：将电隔离材料填充到第一隔离沟槽中形成的第一侧隔离区，所述第一隔离沟槽沿着至少所述轴向长度蚀刻至所述半导体衬底中比第一沟槽深度更深的第一隔离沟槽深度；和将电隔离材料填充到第二隔离沟槽中形成的第二侧隔离区，所述第二隔离沟槽沿着至少所述轴向长度蚀刻至所述半导体衬底中比第二沟槽深度更深的第二隔离沟槽深度，其中，所述第一侧沟槽被蚀刻到所述第一隔离沟槽的电隔离材料中，并且所述第二侧沟槽被蚀刻到所述第二隔离沟槽的电隔离材料中。3.根据权利要求1所述的CIS，其中，所述鞍形栅极源极跟随器晶体管块还包括：注入到所述半导体衬底中源极区和漏极区，所述源极区位于所述沟道区的第一轴向端处，并且所述漏极区位于所述沟道区的第二轴向端处，所述第二轴向端与所述第一轴向端相对并与所述第一轴向端分隔开对应于所述轴向长度的距离。4.根据权利要求1所述的CIS，其中，所述沟道区被注入有所述沟道掺杂，使得所述沟道区包括：上部注入部，其通过将所述沟道掺杂注入到所述沟道区的所述上部而形成；第一轴向侧注入部，其通过在形成所述栅极氧化层和所述鞍形栅极结构之前经由所述第一侧沟槽将所述沟道掺杂成角度地注入到所述沟道区的所述第一轴向侧部而形成；和第二轴向侧注入部，通过在形成所述栅极氧化层和所述鞍形栅极结构之前经由所述第二侧沟槽将所述沟道掺杂成角度地注入到所述沟道区的所述第二轴向侧部而形成。5.根据权利要求1所述的CIS，其中，所述鞍形栅极源极跟随器晶体管块还包括：栅极触点，其被图案化到所述鞍形栅极结构上并与所述浮置扩散区耦合。6.根据权利要求1所述的CIS，其中，所述第一防护深度尺寸和所述第二防护深度尺寸
中的每一个均大于或等于所述平面宽度尺寸。7.根据权利要求1所述的CIS，其中，所述成像像素还包括：重置块和选择块，所述重置块与所述浮置扩散区耦合。8.根据权利要求7所述的CIS，其中，所述成像像素还包括：第一氧化物扩散区，用于支撑所述重置块；和第二氧化物扩散区，用于支撑所述选择块和所述鞍形栅极源极跟随器晶体管块，使得所述选择块和所述鞍形栅极源极跟随器晶体管块共享注入到所述第二氧化物扩散区中的掺杂的源极区。9.根据权利要求1所述的CIS，其中：所述光电传感器块包括2
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2光电传感器阵列，所有光电传感器都共享所述浮置扩散区以供读出。10.根据权利要求1所述的CIS，其中：所述光电传感器块包括2
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4光电传感器阵列，所有光电传感器都共享所述浮置扩散区以供读出。11.根据权利要求10所述的CIS，其中：所述成像像素还包括：第一氧化物扩散区，用于支撑与所述浮置...

【专利技术属性】
技术研发人员：高云飞，吴泰锡，萧锦文，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：