CMOS图像传感器制作方法技术

一种CMOS图像传感器制作方法，其中，包括：形成常规结构的光电二极管；控制离子注入角度，对所述光电二极管设定区域进行多次离子注入，且所述多次离子注入的区域至少部分重合，从而在所述光电二极管设定区域中形成至少一条沟道，使得在所述光电二极管垂直于轴向的横向方向上，所述沟道内包含具有最大掺杂浓度的区域。本发明专利技术通过对所述光电二极管进行多次离子注入，并调节离子注入的角度，从而在光电二极管中形成掺杂浓度大于所述光电二极管其它区域掺杂浓度的沟道，且所述沟道中包含具有最大掺杂浓度的区域，从而有效地驱动光电子进行运动，减少了滞留的光电子数量，提高了光电二极管的转移效率，减少了图像延迟或信息丢失的现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造工艺，且特别涉及CMOS图像传感器制作方法。
技术介绍
图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分，根据器件的不同，可分为电荷耦合器件(CCD)以及互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。其中，电荷耦合器件(CCD)发展较早，由于其具有高灵敏度、高分辨率以及较出色的噪声控制性能，常被应用于摄影摄像的高端技术元件中。尽管CCD具有较好的性能表现， 然而由于其体积较大、功耗较大，并且无法与现行半导体制造技术中较为通用的标准工艺流程相兼容，造成其生产成本居高不下且产品的兼容性较差。CMOS图像传感器则不存在上述CXD技术中的固有缺陷，其能够充分地利用现有的工艺流程和设备，并与关联的处理电路实现整合，具有高度的系统集成度。除此之外，相较于(XD，CMOS具有体积小，耗电量低，成本低等优势，近些年在低成本的摄影摄像产品中得以广泛应用。然而，CMOS图像传感器电路在电路中存在图像延迟的问题，这在一定程度上限制了其在高端图像处理领域的应用。请参见图1，图1所示为现有技术中单像素4T型CMOS图像传感器的单元像素的结构示意图。其中，CMOS图像传感器至少包括光电二极管(PD) 110，位于半导体基底有源区的一端，用于收集光电子，读出光信号；浮动扩散区(FD) 160，用于存储由所述光电二极管 110产生的电子；以及四个N型的MOS晶体管120-150的单元像素，分别为转移晶体管120、 复位晶体管130、驱动晶体管140和选择晶体管150。具体地，传递晶体管120连接在光电二极管110与浮动扩散区160之间，用于将光电二极管110收集的光电子传递到浮动扩散区160 ；重置晶体管130，连接在电源电压端子 170和浮动扩散区160之间，用于释放将存储在浮动扩散区160的电子以重置浮动扩散区 160 ；驱动晶体管140，用于响应来自光电二极管110的输出信号来充当源跟随器缓冲放大器；选择晶体管150，连接到驱动晶体管140，以进行寻址操作。该CMOS图像传感器在工作过程中，首先，重置晶体管130和传递晶体管120同时处于开启状态，此时，光电二极管110处于完全耗尽状态。然后，闭合重置晶体管130和传递晶体管120，光电二极管110开始收集光电子。一段时间之后，光电二极管110灌满光电子。接着，在电势差的作用下，光电二极管110所收集的电子通过传递晶体管120转移到浮动扩散区160，并且，进入浮动扩散区160的光电子进一步通过驱动晶体管140产生输出信号，从而实现光电转换的过程。然而，在现有的CMOS图像传感器技术中，光电子转移至浮动扩散区160需要一定的时间，并且，用于驱动光电子进行转移的驱动电场随着光电二极管110尺寸的增大迅速的衰减，也影响了光电子的运动速度。这些都使得光电子从光电二极管110到浮动扩散区 160的运动过程变得较为缓慢，尤其对于具有较大尺寸的光电二极管而言。此外，由于电场强度或转移时间的限制，部分光电子无法进入至浮动扩散区160，而留在了光电二极管110 中，从而导致了信息丢失以及图像滞后延迟等问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种CMOS图像传感器制作方法，提高了光电二极管对光电子的收集能力，更为有效地转移所收集的光电子，从而缓解甚至解决CMOS图像传感器图像延迟等问题。为了实现上述技术目的，本专利技术提出一种CMOS图像传感器制作方法，其中，包括 形成常规结构的光电二极管；控制离子注入角度，对所述光电二极管设定区域进行多次离子注入，且所述多次离子注入的区域至少部分重合，从而在所述光电二极管设定区域中形成至少一条沟道，使得在所述光电二极管垂直于轴向的横向方向上，所述沟道内包含具有最大掺杂浓度的区域。可选的，所述多次离子注入的重合区域为具有最大掺杂浓度的区域。可选的，所述多次离子注入采用相同的注入离子类型。可选的，所述多次离子注入采用相同的注入离子强度。可选的，所述多次离子注入采用不同的注入离子强度。可选的，根据所需重合区域的宽度设计多次离子注入的角度。可选的，所述重合区域位于所述光电二极管的中间，使该光电二极管关于所述重合区域呈轴对称分布。本专利技术的有益效果为通过对所述光电二极管进行多次离子注入，并调节离子注入的角度，从而在不增加注入掩模版的情况下在光电二极管中形成沟道，所述沟道的掺杂浓度大于所述光电二极管其它区域的掺杂浓度，并且所述沟道中包含具有最大掺杂浓度的区域，从而在光电二极管的横向方向上形成具有最高电势区域，有效地驱动光电子进行运动，减少了滞留在光电二极管中的光电子数量，提高了光电二极管对光电子的收集效率，减少了图像延迟或信息丢失的现象。附图说明图1为传统的CMOS图像传感器的结构示意图；图2为本专利技术CMOS图像传感器制作方法一种实施方式的流程示意图；图3为按照本专利技术CMOS图像传感器制作方法所形成的CMOS图像传感器的剖面示意图；图4为图3所示步骤S2 —种具体实施例的流程示意图；图5-图6为与图4所示相对应的剖面结构示意图。具体实施例方式本专利技术所提供的CMOS图像传感器制作方法，通过形成新型的光电二极管结构，提高了光电二极管对光电子的转移能力，增加了光电子的扩散速度，减少了滞留在光电二极管的光电子数量，从而能够实现更为有效的光电子转移，进一步提升了 CMOS图像传感器的图像品质、性能以及分辨率。4下面将结合具体实施例和附图，对本专利技术CMOS图像传感器制作方法进行详细阐述。参考图2，在一种实施方式中，本专利技术CMOS图像传感器制作方法包括步骤Si，形成常规结构的光电二极管；步骤S2，控制离子注入角度，对所述光电二极管设定区域进行多次离子注入，且所述多次离子注入的区域至少部分重合，从而在所述光电二极管设定区域中形成至少一条沟道，其中在所述光电二极管垂直于轴向的横向方向上，所述沟道内包含具有最大掺杂浓度的区域。参考图3，所述CMOS图像传感器至少包含光电二极管200，浮动扩散区202以及连接光电二极管200和浮动扩散区202的传递晶体管201。其中，通过步骤S2，使得所述光电二极管200至少包含一条沟道210，所述沟道210包含光电二极管200中具有最大掺杂浓度的区域。在正常工作状态下，光电二极管200在光照条件下产生电子空穴对，这些电子空穴对在内建电场的作用下分离，光电子被收集于光电二极管200的η区。在电子传输过程中，在光电二极管200中不存在沟道210的情况下，当远离转移晶体管201栅极的电子跨越整个光电二极管200的长度到达转移晶体管201并且被转移到浮动扩散区202的过程中， 光电二极管200通常具有很高的电阻，特别是当光电二极管200长度很大时，光电二极管 200中的移动电流成为电子转移的限制。当光电二极管200中具有沟道210，且其掺杂浓度 Ν2大于光电二极管200中的掺杂浓度m时，沟道210区域在垂直于光电二极管200轴向 Sl的横向方向上具有最高的电势，从而在光电二极管200的横向方向上形成垂直于轴向Sl 且指向沟道210外部的内建电场E。在内建电场E的作用下，光电二极管200中的电子，尤其是处于光电二极管200中远离转移晶体管201位置的电子，将会产生向着沟道210的运动。由于沟道210在光电二极管200的横向方向上具有最高的电势，则被沟道210的电场本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＣＭＯＳ图像传感器制作方法，其特征在于，包括：形成常规结构的光电二极管；控制离子注入角度，对所述光电二极管设定区域进行多次离子注入，且所述多次离子注入的区域至少部分重合，从而在所述光电二极管设定区域中形成至少一条沟道，使得在所述光电二极管垂直于轴向的横向方向上，所述沟道内包含具有最大掺杂浓度的区域。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小利，张克云，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：31