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，所述方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底内形成埋沟掺杂区；在所述半导体衬底的表面形成栅极；形成轻掺杂漏区，所述轻掺杂漏区位于所述栅极两侧的半导体衬底内；在所述栅极的侧壁表面形成侧墙，以得到栅极结构；形成源区和漏区，所述源区和漏区分别位于所述栅极结构两侧的半导体衬底内；其中，所述埋沟掺杂区的掺杂类型与所述轻掺杂漏区的掺杂类型一致，且所述埋沟掺杂区的掺杂浓度小于所述轻掺杂漏区的掺杂浓度；在平行于器件沟道的延伸方向上，所述第一掺杂区大于所述漏区且覆盖所述漏区。本发明专利技术可以减少载流子复合发光，提高图像传感器的成像质量。的成像质量。的成像质量。

【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]图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件，由于互补金属氧化物半导体图像传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor，CIS)具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。
[0003]在较小尺寸的先进工艺节点中，为了抑制短晶体管栅长所带来的短沟道效应，通常会采用降低注入能量、增加注入剂量等方式，将注入范围限制在更为靠近沟道表面的位置，提高有效的掺杂体浓度。
[0004]然而，上述方法会增强电场强度，分离并加速半导体内本征生成的载流子，同时激活各种缺陷。在强电场位置，特别是在具有较大偏压的漏端结区边界，产生的大量载流子在强电场下被加速，碰撞产生更多二次载流子，并与沟道中反型层载流子复合发光，影响图像传感器的成像效果。

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，可以减少载流子复合发光，提高图像传感器的成像质量。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种CMOS图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底内形成埋沟掺杂区；在所述半导体衬底的表面形成栅极；形成轻掺杂漏区，所述轻掺杂漏区位于所述栅极两侧的半导体衬底内；在所述栅极的侧壁表面形成侧墙，以得到栅极结构；形成源区和漏区，所述源区和漏区分别位于所述栅极结构两侧的半导体衬底内；其中，所述埋沟掺杂区的掺杂类型与所述轻掺杂漏区的掺杂类型一致，且所述埋沟掺杂区的掺杂浓度小于所述轻掺杂漏区的掺杂浓度；所述埋沟掺杂区包括位于所述漏区一侧的半导体衬底内的第一掺杂区，所述第一掺杂区与所述漏区一侧的轻掺杂漏区具有重叠区域，且所述第一掺杂区的边界延伸至所述栅极的下方；在平行于器件沟道的延伸方向上，所述第一掺杂区大于所述漏区且覆盖所述漏区。
[0007]可选的，形成所述第一掺杂区的离子注入深度大于等于形成所述轻掺杂漏区的离子注入深度。
[0008]可选的，所述第一掺杂区延伸至所述栅极下方的部分的长度不超过所述栅极的第一预设比例长度；其中，所述长度的方向与所述器件沟道的延伸方向一致。
[0009]可选的，用于计算所述第一预设比例长度的第一预设比例选自1/6～1/3。
[0010]可选的，所述第一预设比例是根据所述栅极的长度以及所述CMOS图像传感器的器件开启电压确定的；其中，所述栅极的长度越大，用于计算所述第一预设比例长度的第一预设比例越小或保持不变；所述器件开启电压越高，所述栅极结构的第一预设比例长度越大。
[0011]可选的，在平行于所述半导体衬底表面，且与所述器件沟道的延伸方向垂直的方
向上，所述第一掺杂区大于所述漏区且覆盖所述漏区。
[0012]可选的，所述埋沟掺杂区的形成工艺的参数选自以下一项或多项：注入离子包括磷离子；注入能量为10KeV至50KeV；注入剂量为1E12atom/cm2至5E12 atom/cm2。
[0013]可选的，所述埋沟掺杂区还包括位于所述源区一侧的半导体衬底内的第二掺杂区，所述第二掺杂区与所述源区一侧的轻掺杂漏区具有重叠区域，且所述第二掺杂区的边界延伸至所述栅极的下方；其中，在平行于器件沟道的延伸方向上，所述第二掺杂区大于所述源区且覆盖所述源区。
[0014]可选的，所述第二掺杂区与所述第一掺杂区采用同一离子注入工艺形成。
[0015]可选的，所述第一掺杂区延伸至所述栅极下方的部分的长度不超过所述栅极的第二预设比例长度，所述第二掺杂区延伸至所述栅极下方的部分的长度不超过所述栅极的第三预设比例长度；其中，所述长度的方向与所述器件沟道的延伸方向一致。
[0016]可选的，用于计算所述第二预设比例长度的第二预设比例选自1/6～1/3，用于计算所述第三预设比例长度的第三预设比例选自1/6～1/3。
[0017]可选的，所述第二预设比例与所述第三预设比例相等。
[0018]可选的，所述第二预设比例长度是根据所述栅极的长度以及所述CMOS图像传感器的器件开启电压确定的；其中，所述栅极的长度越大，用于计算所述第二预设比例长度的第二预设比例越小或保持不变，用于计算所述第三预设比例长度的第三预设比例越小或保持不变；所述器件开启电压越高，所述栅极结构的第二预设比例长度越大，所述栅极的第三预设比例长度越大。
[0019]可选的，在平行于所述半导体衬底表面，且与所述器件沟道的延伸方向垂直的方向上，所述第二掺杂区大于所述源区且覆盖所述源区。
[0020]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种CMOS图像传感器，包括：半导体衬底；埋沟掺杂区，位于所述半导体衬底内；栅极结构，包括栅极以及位于所述栅极的侧壁表面的侧墙，位于所述半导体衬底的表面；轻掺杂漏区，位于所述栅极两侧的半导体衬底内；源区和漏区，分别位于所述栅极结构两侧的半导体衬底内；其中，所述埋沟掺杂区的掺杂类型与所述轻掺杂漏区的掺杂类型一致，且所述埋沟掺杂区的掺杂浓度小于所述轻掺杂漏区的掺杂浓度；所述埋沟掺杂区包括位于所述漏区一侧的半导体衬底内的第一掺杂区，所述第一掺杂区与所述漏区一侧的轻掺杂漏区具有重叠区域，且所述第一掺杂区的边界延伸至所述栅极的下方；在平行于器件沟道的延伸方向上，所述第一掺杂区大于所述漏区且覆盖所述漏区。
[0021]可选的，形成所述第一掺杂区的离子注入深度大于等于形成所述轻掺杂漏区的离子注入深度。
[0022]可选的，所述第一掺杂区延伸至所述栅极下方的部分的长度不超过所述栅极的第一预设比例长度；其中，所述长度的方向与所述器件沟道的延伸方向一致。
[0023]可选的，所述第一预设比例是根据所述栅极的长度以及所述CMOS图像传感器的器件开启电压确定的；其中，所述栅极的长度越大，用于计算所述第一预设比例长度的第一预设比例越小或保持不变；所述器件开启电压越高，所述栅极的第一预设比例长度越大。
[0024]可选的，所述埋沟掺杂区还包括位于所述源区一侧的半导体衬底内的第二掺杂区，所述第二掺杂区与所述源区一侧的轻掺杂漏区具有重叠区域，且所述第二掺杂区的边
界延伸至所述栅极的下方；其中，在平行于器件沟道的延伸方向上，所述第二掺杂区大于所述源区且覆盖所述源区。
[0025]可选的，所述第二掺杂区与所述第一掺杂区采用同一离子注入工艺形成。
[0026]可选的，所述第一掺杂区延伸至所述栅极下方的部分的长度不超过所述栅极的第二预设比例长度，所述第二掺杂区延伸至所述栅极下方的部分的长度不超过所述栅极的第三预设比例长度；其中，所述长度的方向与所述器件沟道的延伸方向一致。
[0027]可选的，所述第二预设比例是根据所述栅极的长度以及所述CMOS图像传感器的器件开启电压确定的；其中，所述栅极的长度越大，用于计算所述第二预设比例长度的第二预设比例越小或保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底内形成埋沟掺杂区；在所述半导体衬底的表面形成栅极；形成轻掺杂漏区，所述轻掺杂漏区位于所述栅极两侧的半导体衬底内；在所述栅极的侧壁表面形成侧墙，以得到栅极结构；形成源区和漏区，所述源区和漏区分别位于所述栅极结构两侧的半导体衬底内；其中，所述埋沟掺杂区的掺杂类型与所述轻掺杂漏区的掺杂类型一致，且所述埋沟掺杂区的掺杂浓度小于所述轻掺杂漏区的掺杂浓度；所述埋沟掺杂区包括位于所述漏区一侧的半导体衬底内的第一掺杂区，所述第一掺杂区与所述漏区一侧的轻掺杂漏区具有重叠区域，且所述第一掺杂区的边界延伸至所述栅极的下方；在平行于器件沟道的延伸方向上，所述第一掺杂区大于所述漏区且覆盖所述漏区。2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述第一掺杂区的离子注入深度大于等于形成所述轻掺杂漏区的离子注入深度。3.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一掺杂区延伸至所述栅极下方的部分的长度不超过所述栅极的第一预设比例长度；其中，所述长度的方向与所述器件沟道的延伸方向一致。4.根据权利要求3所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，用于计算所述第一预设比例长度的第一预设比例选自1/6～1/3。5.根据权利要求3所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一预设比例是根据所述栅极的长度以及所述CMOS图像传感器的器件开启电压确定的；其中，所述栅极的长度越大，用于计算所述第一预设比例长度的第一预设比例越小或保持不变；所述器件开启电压越高，所述栅极的第一预设比例长度越大。6.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在平行于所述半导体衬底表面，且与所述器件沟道的延伸方向垂直的方向上，所述第一掺杂区大于所述漏区且覆盖所述漏区。7.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，所述埋沟掺杂区的形成工艺的参数选自以下一项或多项：注入离子包括磷离子；注入能量为10KeV至50KeV；注入剂量为1E12atom/cm2至5E12atom/cm2。8.根据权利要求1至7任一项所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，所述埋沟掺杂区还包括位于所述源区一侧的半导体衬底内的第二掺杂区，所述第二掺杂区与所述源区一侧的轻掺杂漏区具有重叠区域，且所述第二掺杂区的边界延伸至所述栅极的下方；其中，在平行于器件沟道的延伸方向上，所述第二掺杂区大于所述源区且覆盖所述源区。
9.根据权利要求8所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第二掺杂区与所述第一掺杂区采用同一离子注入工艺形成。10.根据权利要求8所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一掺杂区延伸至所述栅极下方的部分的长度不超过所述栅极的第二预设比例长度，所述第二掺杂区延伸至所述栅极下方的部分的长度不超过所述栅极的第三预设比例长度；其中，所述长度的方向与所述器件沟道的延伸方向一致。11.根据权利要求10所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，用于计算所述第二预设比例长度的第二预设比例选自1/6～1/3，用于计算所述第三预设比例长度的第三预设比例选自1/6～1/3。12.根据权利要求10所述的CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第二预设比例与所述第三预设比例相等。13.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琨，彭文冰，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：