專利名稱：Cmos圖像傳感器及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種CMOS圖像傳感器及其形成方法。
背景技術(shù)：
目前電荷耦合器件(charge coupled device, CCD)是主要的實(shí)用化固態(tài)圖 像傳感器件，具有讀取噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、響應(yīng)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但是CCD 同時(shí)具有難以與主流的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary - Metal -Oxide - Semiconductor, CMOS )技術(shù)相兼容的缺點(diǎn)，即以CCD為基礎(chǔ)的圖像 傳感器難以實(shí)現(xiàn)單芯片 一體化。而CMOS圖像傳感器(CMOS Image sensor, CIS)由于采用了相同的CMOS技術(shù)，可以將像素陣列與外圍電路集成在同一 芯片上，與CCD相比，CIS具有體積小、重量輕、功耗低、編程方便、易于控 制以及平均成本低的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)前，有關(guān)CMOS圖像傳感器的專利申請(qǐng)文件基本集中在如何減小CMOS 圖像傳感器的暗電流方面，比如通過在隔離結(jié)構(gòu)的外圍形成P+型外延層，以 減少在隔離結(jié)構(gòu)的邊界中產(chǎn)生的電子再結(jié)合從而達(dá)到減少暗電流的目的，在 申請(qǐng)?zhí)枮?00510097488的中國專利申請(qǐng)中還可以發(fā)現(xiàn)更多與上述技術(shù)方案相 關(guān)的信息。現(xiàn)有技術(shù)還通過在p型的像素單元陣列區(qū)域之下形成n摻雜區(qū)以把 像素單元區(qū)域與外圍電路區(qū)域進(jìn)行隔離，以減少暗電流，在專利號(hào)為7205584 的美國專利中還可以發(fā)現(xiàn)更多與上述技術(shù)方案相關(guān)的信息。據(jù)筆者所知，對(duì) 于如何減小CMOS圖像傳感器的像素單元的尺寸目前尚無報(bào)道。
通常，CMOS圖像傳感器包括陣列的像素單元，每個(gè)像素單元通常包括三 個(gè)晶體管和一個(gè)用于吸收入射光并轉(zhuǎn)換為光電流的光電二極管。圖1A給出一個(gè)三個(gè)晶體管的像素單元電路，包括光電二極管PD、第一晶體管T1、第二晶
體管T2和第三晶體管T3，其中光電二極管PD正極接地，負(fù)極與第一晶體管T1 的源極相連；第一晶體管T1的柵極與復(fù)位控制電路相連(Reset)、漏極與第 二晶體管T2的漏極相連且與外圍電源電路相連以提供Vdd電壓；第二晶體管 T2的柵極與光電二極管的負(fù)極相連、源極與第三晶體管T3的源極相連；第三 晶體管T3的柵極與行選電路(Row select)相連、漏極與輸出電路(Output) 相連。第一晶體管T1 (復(fù)位晶體管)用于將光電二極管PD結(jié)點(diǎn)電壓重置；第 二晶體管T2 (源跟隨晶體管)用于接收和放大光電二極管結(jié)點(diǎn)的電勢(shì)變化； 第三晶體管T3 (輸出晶體管)用于選擇讀出行。
圖1A電路的布局設(shè)計(jì)圖如圖1B所示，半導(dǎo)體襯底101中形成有用于將 有源區(qū)隔離的隔離槽102，隔離槽102以外區(qū)域?yàn)橛性磪^(qū)；在有源區(qū)形成有光 電二極管以及在有源區(qū)沿著A-A，依次形成復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管和輸出 晶體管的片冊(cè)極103、 104、 105;在半導(dǎo)體襯底101中在光電二極管區(qū)域形成有 深摻雜阱110;復(fù)位晶體管和源跟隨晶體管漏極共用、源跟隨晶體管和輸出晶 體管的源極共用。同時(shí)，圖1C給出圖1B的沿A-A，處的剖面示意圖。半導(dǎo)體 襯底101中形成有隔離槽102以及光電二極管110，在半導(dǎo)體襯底101上形成 有復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管以及輸出晶體管的柵介質(zhì)層117、 118及119; 位于柵介質(zhì)層117、 118及119上的柵極103、 104及105;位于半導(dǎo)體襯底 101中的復(fù)位晶體管的柵極103兩側(cè)的源極106、漏極107,所述復(fù)位晶體管 的漏極107與源跟隨晶體管的漏極共用；位于半導(dǎo)體襯底101中的源跟隨晶 體管柵極另一側(cè)的源極108,所述源跟隨晶體管的源極108與輸出晶體管的源 極共用，位于半導(dǎo)體襯底101中的輸出晶體管柵極另一側(cè)的漏極109。在半導(dǎo) 體襯底101上形成有第一介質(zhì)層111,結(jié)合圖1B和1C,在第一介質(zhì)層111 中對(duì)著深摻雜阱110位置處、復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管和輸出晶體管的柵 極103、 104和105位置處、復(fù)位晶體管和源跟隨晶體管共用的漏極107以及輸出晶體管的漏極109位置處形成接觸孔llOa、 114、 115、 116、 112以及113。 采用現(xiàn)有工藝制備的CMOS圖像傳感器像素單元具有的面積較大。
為了在沒有增加光學(xué)面積基礎(chǔ)上獲得更高空間解析率和較高性能， CMOS圖像傳感器的像素單元數(shù)量從352 x 288 (CIF)增加到1600 x 1200 (UXGA)個(gè)或者更多，同時(shí)像素單元面積由10 x lOpm2降低至2.8 x 2.8pm2甚 至更小。但是，CIS設(shè)計(jì)師采用目前廣泛應(yīng)用的0.18pm技術(shù)來設(shè)計(jì)很小的像 素單元(像素單元尺寸小于2.8x2.8nm2)困難較大。主要原因有兩個(gè)，第一， 隨著像素單元尺寸的縮小，如果技術(shù)節(jié)點(diǎn)相同，像素單元的工作電壓相同， 這意味著三個(gè)晶體管的閾值電壓Vt必須保持在給定的水平，因此，晶體管的 溝道長(zhǎng)度不能夠隨著像素單元尺寸的縮小而降低；第二， CMOS圖像傳感器 需要具有與金屬線接觸的接觸孔來傳遞信號(hào)和提供功率，由于工藝技術(shù)的限
制，難以在較小的單元像素面積內(nèi)對(duì)它們進(jìn)行布線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的像素單元面積較 大，難以獲得更高空間解析率和較高性能。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種CMOS圖像傳感器，包括位于半導(dǎo) 體襯底上的至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器 像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一像素單元和第二像素單元，所述每個(gè)像素單 元包括光電二極管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域，其中，驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成有輸出晶 體管，第一像素單元的輸出晶體管和第二像素單元的輸出晶體管的漏極相連， 作為共用的輸出端。
所述第一像素單元與第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第一像素單 元的輸出晶體管的柵極與形成于同 一層的多晶硅行選導(dǎo)線相連，且與外圍行 選電路相連；第一像素單元源跟隨晶體管的源極與第一像素單元輸出晶體管源極共用；第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與第一像素單元的源跟隨晶體 管漏極共用、源極位于光電二極管區(qū)域內(nèi)、柵極通過形成于同一層的多晶硅 復(fù)位導(dǎo)線與外圍復(fù)位控制電路相連。
每個(gè)像素單元的多晶硅行選導(dǎo)線與多晶硅復(fù)位導(dǎo)線相互平行，且相鄰的 第一像素單元和第二像素單元的多晶硅行選導(dǎo)線相互平行，多晶硅復(fù)位導(dǎo)線 相互平4亍。
所述光電二極管區(qū)域包括形成于半導(dǎo)體襯底中的與半導(dǎo)體襯底導(dǎo)電類型 相反的深摻雜阱、位于深摻雜阱上的與深摻雜阱導(dǎo)電類型相反的淺摻雜區(qū)。
半導(dǎo)體襯底上還形成有第一介質(zhì)層；在第一介質(zhì)層中對(duì)著第一像素單元 和第二像素單元的輸出晶體管的共用的輸出端處的填充有導(dǎo)電材料的輸出接
觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的深摻雜阱位 置處的填充有導(dǎo)電材料的深摻雜阱接觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像 素單元和第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極位置處的填充有導(dǎo)電材料的電源 連接接觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的源跟 隨晶體管的柵極位置處的填充有導(dǎo)電材料的源跟隨接觸孔。
所述CMOS圖像傳感器還包括第一介質(zhì)層上對(duì)著輸出接觸孔位置處的由 第一金屬層構(gòu)成的輸出金屬線，所述輸出金屬線與外圍輸出電路相連；第一 介質(zhì)層上對(duì)著電源連接接觸孔位置處的由第 一金屬層構(gòu)成的電源連接金屬 線；以及由第一金屬層構(gòu)成的把每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元的深摻雜阱 接觸孔與源跟隨接觸孔相連的導(dǎo)線。
所述CMOS圖像傳感器還包括位于第一金屬層上的第二介質(zhì)層、以及第 二介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的兩個(gè)電源連接金屬線位 置處的填充有導(dǎo)電材料的電源接觸孔。
所述第二介質(zhì)層上對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的兩個(gè)電源接觸孔處形成有由第二金屬層構(gòu)成的電源金屬線，所述電源金屬線與外圍供電 電源電路相連。
相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種CMOS圖像傳感器的形成方法，包括將位于 半導(dǎo)體襯底上的CMOS圖像傳感器分為至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元 對(duì)區(qū)域，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一像素單元和 第二像素單元；將每個(gè)像素單元分為光電二極管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域；在光 電二極管區(qū)域形成光電二極管；在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成帶有輸出晶體管的驅(qū)動(dòng) 電路；其特征在于，第一像素單元的輸出晶體管和第二像素單元的輸出晶體 管漏極相連，作為共用輸出端。
所述第一像素單元與第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第一單元的 輸出晶體管的柵極通過形成于同 一層的多晶硅行選導(dǎo)線與外圍行選電路相 連；第一單元的源跟隨晶體管的源極與第一單元的輸出晶體管源極共用；第 一單元的復(fù)位晶體管的柵極通過形成于同 一層的多晶硅復(fù)位導(dǎo)線與外圍復(fù)位 控制電路相連、漏極與第一單元的源跟隨晶體管漏極共用、源極位于光電二 極管區(qū)域內(nèi)。
每個(gè)像素單元的多晶硅行選導(dǎo)線與多晶硅復(fù)位導(dǎo)線相互平行，且相鄰的 第一像素單元和第二像素單元的多晶硅行選導(dǎo)線相互平行，多晶硅復(fù)位導(dǎo)線 相互平行。
形成所述光電二極管包括在半導(dǎo)體襯底中形成半導(dǎo)體襯底導(dǎo)電類型相反 的深摻雜阱、以及在深摻雜阱上形成與深摻雜阱導(dǎo)電類型相反的淺摻雜區(qū)。
還包括在半導(dǎo)體襯底上形成第一介質(zhì)層；在第一介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè) CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的輸出晶體管的共用輸出端位置處形成一個(gè)填 充有導(dǎo)電材料的輸出接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像 素單元對(duì)的深摻雜阱位置處形成填充有導(dǎo)電材料的深摻雜阱接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的復(fù)位晶體管的漏極位置處
形成填充有導(dǎo)電材料的電源連接接觸孔；以及在第 一介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè) CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的源跟隨晶體管的柵極位置處形成填充有導(dǎo)電 材料的源跟隨接觸孔。
還包括在第一介質(zhì)層上對(duì)著輸出接觸孔位置處形成由第一金屬層構(gòu)成的 輸出金屬線，所述輸出金屬線與外圍輸出電路相連；在第一介質(zhì)層上電源連 接接觸孔位置處形成由第一金屬層構(gòu)成的電源連接金屬線；在第一介質(zhì)層上 采用第一金屬層構(gòu)成的導(dǎo)線把每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元的深摻雜阱接 觸孔與源跟隨-接觸孔相連。
還包括在第一金屬層上形成第二介質(zhì)層；以及在第二介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè) CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的兩個(gè)電源連接金屬線位置處形成填充有導(dǎo)電 材料的電源接觸孔。
在第二介質(zhì)層上對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的兩個(gè)電源接觸 孔上形成由第二金屬層構(gòu)成的電源金屬線。
本發(fā)明還提供一種如上所述CMOS圖像傳感器的布局方法，包括至少 一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括 列向相鄰的第一像素單元和第二像素單元；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)在 行方向上依次排列；同一行方向上的相鄰CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的相 應(yīng)像素單元的復(fù)位導(dǎo)線、行選導(dǎo)線均相連且平行于行方向；相鄰兩行CMOS 圖像傳感器像素單元對(duì)的復(fù)位導(dǎo)線相鄰；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第 一像素單元和第二像素單元具有一個(gè)共用輸出端且第一像素單元和第二像素 單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第一像素單元的輸出晶體管、源跟隨晶體管及 復(fù)位晶體管的柵極與共用的輸出端依次相鄰；第一像素單元的柵極與形成于 同一層的多晶硅行選導(dǎo)線相連；第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與第一單元的源跟隨晶體管漏極共用、源極位于光電二極管區(qū)域內(nèi)、柵極與形成于同 一層的多晶硅復(fù)位導(dǎo)線相連。
本發(fā)明還提供一種CMOS圖像傳感器，包括位于半導(dǎo)體襯底上的至少 一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括 列向相鄰的第一像素單元和第二像素單元，所述每個(gè)像素單元包括光電二極 管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域，其中，驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成有復(fù)位晶體管和輸出晶體 管，第一像素單元的輸出晶體管和第二像素單元的輸出晶體管的漏極相連， 作為共用的輸出端；第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的CMOS
圖像傳感器像素單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，作為共用 的供電電源輸入端；第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的另一 CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，作 為共用的供電電源輸入端。
所述第一像素單元與第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第一像素單 元的輸出晶體管的柵極與形成于同 一層的多晶硅行選導(dǎo)線相連，且與外圍行 選電路相連；第一像素單元的源跟隨晶體管的源極與第一像素單元的輸出晶 體管源極共用；第一像素單元的復(fù)位晶體管的源極位于第一像素單元的光電 二極管區(qū)域內(nèi)；與第一像素單元列向相鄰的CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的 第二像素單元的復(fù)位晶體管的源極位于相應(yīng)像素單元的光電二極管區(qū)域內(nèi)。
所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元和第二像素單元的多 晶硅行選導(dǎo)線相互平行。
所述光電二極管區(qū)域包括形成于半導(dǎo)體襯底中的與半導(dǎo)體襯底導(dǎo)電類型 相反的深摻雜阱、位于深摻雜阱上的與深摻雜阱導(dǎo)電類型相反的淺摻雜區(qū)。
半導(dǎo)體襯底上還形成有第一介質(zhì)層；在第一介質(zhì)層中對(duì)著CMOS圖像傳 感器像素單元對(duì)的輸出晶體管的共用的輸出端處的填充有導(dǎo)電材料的輸出連接接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著第一像素單元的共用的供電電源輸入端位置
處的填充有導(dǎo)電材料的電源連接接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著第二像素單元 的共用的供電電源輸入端位置處的填充有導(dǎo)電材料的電源連接接觸孔；在第 一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的深摻雜阱位置處的填充 有導(dǎo)電材料的深摻雜阱接觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第 二像素單元的復(fù)位晶體管的柵極位置處的填充有導(dǎo)電材料的復(fù)位接觸孔；以 及在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的源跟隨晶體管的 柵極位置處的填充有導(dǎo)電材料的源跟隨接觸孔。
所述CMOS圖像傳感器還包括第一介質(zhì)層上對(duì)著輸出連接接觸孔位置處 的由第 一金屬層構(gòu)成的輸出連接金屬線；第 一介質(zhì)層上對(duì)著電源連接接觸孔 位置處的由第一金屬層構(gòu)成的電源連接金屬線；第一介質(zhì)層上對(duì)著復(fù)位接觸 孔位置處的由第一金屬層構(gòu)成的第二導(dǎo)線，所述第二導(dǎo)線與外圍復(fù)位電路相 連；以及由第一金屬層構(gòu)成的把每個(gè)像素單元的深摻雜阱接觸孔與源跟隨接 觸孔相連的第一導(dǎo)線。
所述CMOS圖像傳感器還包括位于第一金屬層上的第二介質(zhì)層、以及第 二介質(zhì)層中對(duì)著電源連接金屬線和輸出連接金屬線位置處的填充有導(dǎo)電材料 的電源接觸孔和輸出接觸孔。
所第二介質(zhì)層上對(duì)著電源接觸孔處形成有由第二金屬層構(gòu)成的電源金 屬線，所述電源金屬線與外圍供電電源電路相連；所述第二介質(zhì)層上對(duì)著輸 出接觸孔處形成有由第二金屬層構(gòu)成的輸出金屬線，所述輸出金屬線與外圍 輸出電路相連。
本發(fā)明還提供一種CMOS圖像傳感器的形成方法，包括將位于半導(dǎo)體 襯底上的CMOS圖像傳感器分為至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)區(qū) 域，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一像素單元和第二像素單元；將每個(gè)像素單元分為光電二極管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域；在光電二 極管區(qū)域形成光電二極管；在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成帶有復(fù)位晶體管和輸出晶體 管的驅(qū)動(dòng)電路，第一像素單元和第二像素單元的兩個(gè)輸出晶體管的漏極相連， 共用一個(gè)輸出端；第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的CMOS圖 像傳感器像素單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，共用一個(gè)供 電電源輸入端；第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的另一 CMOS 圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，共用一個(gè) 供電電源輸入端。
所述第一像素單元與第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第一像素單 元的輸出晶體管的柵極與形成于同 一層的多晶硅行選導(dǎo)線相連，且與外圍行 選電路相連；第一像素單元的源跟隨晶體管的源極與第一像素單元的輸出晶 體管源極共用；第一像素單元的復(fù)位晶體管的源極位于第一像素單元的光電 二極管區(qū)域內(nèi)；與第一像素單元列向相鄰的CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的 第二像素單元的復(fù)位晶體管的源極位于相應(yīng)像素單元的光電二極管區(qū)域內(nèi)。
所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元和第二像素單元的多 晶硅行選導(dǎo)線相互平行。
形成所述光電二極管包括在半導(dǎo)體襯底中形成半導(dǎo)體襯底導(dǎo)電類型相反 的深摻雜阱以及在深摻雜阱上形成與深摻雜阱導(dǎo)電類型相反的淺摻雜區(qū)。
還包括在半導(dǎo)體襯底上形成第一介質(zhì)層；在第一介質(zhì)層中對(duì)著CMOS圖 像傳感器像素單元對(duì)的輸出晶體管的共用的輸出端位置處形成填充有導(dǎo)電材 料的輸出連接接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著第一像素單元的共用的供電電源 輸入端位置處形成填充有導(dǎo)電材料的電源連接接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著 第二像素單元的共用的供電電源輸入端位置處形成填充有導(dǎo)電材料的電源連
接接觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的深摻雜阱位置處形成填充有導(dǎo)電材料的深摻雜阱接觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著 第一像素單元和第二像素單元的復(fù)位晶體管的柵極位置處形成填充有導(dǎo)電材
料的復(fù)位接觸孔；以及在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單 元的源跟隨晶體管的柵極位置處形成填充有導(dǎo)電材料的源跟隨接觸孔。
形成所述CMOS圖像傳感器還包括在第一介質(zhì)層上對(duì)著輸出連接接觸孔 位置處形成由第一金屬層構(gòu)成的輸出連接金屬線；在第一介質(zhì)層上對(duì)著電源 連接接觸孔位置處形成由第 一金屬層構(gòu)成的電源連接金屬線；在第 一介質(zhì)層 上對(duì)著復(fù)位接觸孔位置處形成由第一金屬層構(gòu)成的第二導(dǎo)線，所述第二導(dǎo)線 與外圍復(fù)位電路相連；以及采用第一金屬層構(gòu)成的第一導(dǎo)線把每個(gè)像素單元
的深摻雜阱接觸孔與源跟隨接觸孔相連。
形成所述CMOS圖像傳感器還包括在第一金屬層上形成第二介質(zhì)層、以 及在第二介質(zhì)層中對(duì)著電源連接金屬線和輸出連接金屬線位置處形成填充有 導(dǎo)電材料的電源接觸孔和輸出接觸孔。
形成所述CMOS圖像傳感器還包括在第二介質(zhì)層上對(duì)著電源接觸孔處形 成由第二金屬層構(gòu)成的電源金屬線，所述電源金屬線與外圍供電電源電路相 連；在第二介質(zhì)層上對(duì)著輸出接觸孔處形成由第二金屬層構(gòu)成的輸出金屬線， 所述輸出金屬線與外圍輸出電路相連。
本發(fā)明還提供一種如上所述CMOS圖像傳感器的布局方法，包括至少 一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括 列向相鄰的第一像素單元和第二像素單元；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)在 行方向上依次排列；同一行方向上的相鄰CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的相 應(yīng)像素單元的行選導(dǎo)線均相連且平行于行方向；相鄰兩行CMOS圖像傳感器 像素單元對(duì)的復(fù)位晶體管相鄰；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單 元和第二像素單元具有一個(gè)共用的輸出端且第一像素單元和第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第一像素單元的輸出晶體管、源跟隨晶體管及復(fù)位晶
體管的柵極與共用輸出端依次相鄰；第一像素單元的柵極與形成于同一層的 多晶硅行選導(dǎo)線相連；第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的 CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，作 為共用的供電電源輸入端；第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的 另一 CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相 連，作為共用的供電電源輸入端。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過把CMOS圖像傳感 器像素單元對(duì)兩個(gè)輸出晶體管的漏極相連，共用一個(gè)輸出端，每個(gè)像素單元 對(duì)減少了一個(gè)輸出接觸孔和減少輸出金屬線，從而減小了輸出電容，增加了 讀出速度，同時(shí)可以獲得更好的圖像質(zhì)量和更小的像素單元面積，具有更大 的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域的晶體管的空間自由，更大的填充比和更好的光學(xué)路徑; 本發(fā)明還通過采用多晶硅作為行選導(dǎo)線和復(fù)位導(dǎo)線與外圍行選電路和復(fù)位電 路相連，每個(gè)像素單元進(jìn)一步減少了兩個(gè)接觸孔，減少了兩個(gè)金屬線，可以 獲得更好的圖像質(zhì)量。
本發(fā)明還通過把CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元的輸出晶 體管、第二像素單元的輸出晶體管的漏極相連，同時(shí)把第一像素單元的復(fù)位 晶體管的漏極與列向相鄰的像素單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極 相連，共用一個(gè)電源輸入端；把第二像素單元的的復(fù)位晶體管的漏極與列向 的另一相鄰像素單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，共用一個(gè) 電源輸入端，每三個(gè)像素單元減少了兩個(gè)接觸孔，減少了兩個(gè)金屬線，減小 了輸出電容，增加了讀出速度，同時(shí)可以獲得更好的圖像質(zhì)量和更小的像素 單元面積，具有更大的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域的晶體管的空間自由;本發(fā)明還通過 采用多晶硅作為行選導(dǎo)線與外圍行選電路相連，每一個(gè)像素單元進(jìn)一步減少 了一個(gè)接觸孔，減少了一個(gè)金屬線，可以獲得更好的圖像質(zhì)量。


圖1A是CM0S圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)；
圖1B是現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的掩模版圖1C是現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的沿A-A，剖面結(jié)構(gòu)示意圖2A、圖3A、圖4A、圖5A、圖6A、圖7A、圖8A、圖9A、圖10A 是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形成CMOS圖像傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖2B、圖3B、圖4B、圖5B、圖6B、圖7B、圖8B、圖9B、圖10B是
本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的形成CMOS圖像傳感器采用的掩模版圖3C、圖4C、圖5C、圖6C、圖7C、圖8C、圖9C、圖10C是本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的形成CMOS圖像傳感器采用的掩模版圖疊加；
圖11是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的布局示意圖12A、圖13A、圖14A、圖15A是本發(fā)明的另一實(shí)施例的形成CMOS 圖像傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖12B、圖13B、圖14B、圖15B是本發(fā)明的另一實(shí)施例的形成CMOS 圖像傳感器采用的掩模版圖13C、圖14C、圖15C是本發(fā)明的另一實(shí)施例的形成CMOS圖像傳感 器采用的掩模版圖疊加；
圖16是本發(fā)明的另一實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的布局示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通過把CMOS圖像傳感器的列向相鄰的像素單元對(duì)的第一像素單 元和第二像素單元的輸出晶體管的漏極相連，共用一個(gè)輸出接觸孔；或者通 過把CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元和第二像素單元的輸出晶體管的漏極相連共用一個(gè)輸出接觸孔，同時(shí)把第一像素單元的復(fù)位晶體管的 漏極與列向相鄰的CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體 管的漏極相連共用一個(gè)電源接觸孔，把第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與
列向的另一相鄰CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管 的漏極相連共用一個(gè)電源接觸孔。在沒有降低技術(shù)節(jié)點(diǎn)條件下，本發(fā)明減少 了接觸孔、減少使用的金屬層，從而減少了像素單元的面積。本發(fā)明所述的 列向與行向?yàn)橄嗷ゴ怪钡膬蓚€(gè)方向，是相對(duì)來說。本發(fā)明的實(shí)施例中給出的 CMOS圖像傳感器的為三個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)，本發(fā)明同樣適用于四個(gè)晶體管的 CMOS圖像傳感器，在此不應(yīng)過多限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明首先給出一種形成CMOS圖像傳感器方法的實(shí)施例，包括把 CMOS圖像傳感器分為至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)區(qū)域，所述 CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括第 一像素單元區(qū)域和第二像素單元區(qū)域； 每個(gè)像素單元分為光電二極管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域；在光電二極管區(qū)域形成
光電二極管；在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成帶有輸出晶體管的驅(qū)動(dòng)電路；第一像素單 元和第二像素單元列向相鄰的兩個(gè)輸出晶體管的漏極相連，共用一個(gè)輸出端。
圖2A、圖3A、圖4A、圖5A、圖6A、圖7A、圖8A、圖9A、圖10A 是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形成CMOS圖像傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B、 圖3B、圖4B、圖5B、圖6B、圖7B、圖8B、圖9B、圖IOB是本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例的形成CMOS圖像傳感器采用的掩模版圖；圖3C、圖4C、圖5C、 圖6C、圖7C、圖8C、圖9C、圖10C是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形成CMOS 圖像傳感器采用的掩模版圖疊加；下面參照附圖加以說明，本發(fā)明的實(shí)施例 中的半導(dǎo)體襯底均為p型，當(dāng)然，半導(dǎo)體襯底還可以為n型，在此不應(yīng)過多 限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
首先，參照?qǐng)D2A，提供半導(dǎo)體襯底201,在半導(dǎo)體襯底201內(nèi)定義出有 源區(qū)并且對(duì)有源區(qū)進(jìn)行隔離形成隔離槽202,形成所述隔離槽202為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)，在此不作贅述。隔離槽202構(gòu)成隔離區(qū)域IA和IB。半導(dǎo)體 襯底201上隔離區(qū)域以外區(qū)域?yàn)橛性磪^(qū)。由圖2A給出的一個(gè)CMOS圖像傳 感器像素單元對(duì)包括第 一像素單元區(qū)域(IIA + IIIA)和第二像素單元區(qū)域(IIB + IIIB ),所述第一像素單元又包括光電二極管區(qū)域IIA (圖中虛線框內(nèi))和驅(qū) 動(dòng)電路區(qū)域IIIA,第二像素單元區(qū)域又包括光電二極管區(qū)域IIB (圖中虛線框 內(nèi))和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域IIIB,本實(shí)施例給出的驅(qū)動(dòng)電路為由三個(gè)晶體管包括復(fù) 位晶體管、源跟隨晶體管和輸出晶體管組成。
參照?qǐng)D2B為定義有源區(qū)的掩模版圖，圖中有源區(qū)包括光電二極管所在區(qū) 域和驅(qū)動(dòng)電路的區(qū)域。虛線框210a和210b為光電二極管所在區(qū)域，有源區(qū) 的其余部分為驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域。圖2A即為圖2B的沿直線B-B，處的剖面圖。
參照?qǐng)D3A,在半導(dǎo)體襯底201上驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成柵介質(zhì)層和多晶硅層， 所述多晶硅層作為柵極，根據(jù)復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管和輸出晶體管所在 區(qū)域，分別形成第一像素單元的復(fù)位晶體管的^ifr介質(zhì)層230a、源跟隨晶體管 的柵介質(zhì)層231a和第二像素單元的復(fù)位晶體管的柵介質(zhì)層230b、源跟隨晶體 管的柵介質(zhì)層231b、輸出晶體管的柵介質(zhì)層232b;形成第一像素單元的復(fù)位 晶體管的柵極203a、源跟隨晶體管的柵極204a、輸出晶體管的柵極205a和 第二像素單元的復(fù)位晶體管的柵極203b、源跟隨晶體管的柵極204b、輸出晶 體管的柵極205b。
參照?qǐng)D3B,為在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成晶體管的柵介質(zhì)層和柵極采用的掩模 版300,圖3C為圖3B和圖2B的掩模版圖疊加，以便于對(duì)照。由圖3C可以 看出，依次相鄰的圖形203a、 204a、 205a相應(yīng)于第一像素單元的復(fù)位晶體管、 源跟隨晶體管和輸出晶體管的柵極；依次相鄰的圖形203b、 204b和205b相 應(yīng)于第二像素單元的復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管和輸出晶體管的柵極。另夕卜， 由形成于多晶硅柵的同一層的多晶硅構(gòu)成的復(fù)位導(dǎo)線203a，和203b，把第一像 素單元和第二像素單元的復(fù)位晶體管的柵極與外圍復(fù)位控制電路相連；由形成于多晶硅柵的同 一層的多晶硅構(gòu)成的行選導(dǎo)線205a，和205b，把第一像素單 元和第二像素單元的輸出晶體管的柵極與外圍輸出電路相連。每個(gè)像素單元 的多晶硅行選導(dǎo)線與多晶硅復(fù)位導(dǎo)線相互平行，且相鄰的第一像素單元和第 二像素單元的多晶硅行選導(dǎo)線相互平行，多晶硅復(fù)位導(dǎo)線相互平行。本實(shí)施 例采用多晶硅作為行選導(dǎo)線和復(fù)位導(dǎo)線與外圍行選電路和復(fù)位電路相連，每 個(gè)像素單元減少了兩個(gè)接觸孔，減少了兩個(gè)金屬線。
參照?qǐng)D4A,在半導(dǎo)體襯底201內(nèi)形成與半導(dǎo)體襯底導(dǎo)電類型相反的深摻 雜阱210a和210b，形成深#^雜阱210a和210b為本才支術(shù)領(lǐng)域人員公知4支術(shù)， 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，采用光刻膠層保護(hù)半導(dǎo)體襯底201的驅(qū)動(dòng)電路 區(qū)域IIIA和IIIB以及隔離區(qū)域IA和IB,然后進(jìn)行n型的深離子注入。深離 子注入之后形成的深摻雜阱210a和210b與半導(dǎo)體襯底201 (p型)之間構(gòu)成 PN結(jié)，形成光電二極管。
圖4B為形成深摻雜阱210a和210b采用的掩模版圖400,參照?qǐng)D4C，為 掩模版圖200、 300和400的疊加，圖形210a和210b為深摻雜阱的掩模圖形。
參照?qǐng)D5A,在深摻雜阱210a和210b上對(duì)應(yīng)形成與之導(dǎo)電類型相反的淺 摻雜區(qū)233a和233b;在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域IIIA形成淺擴(kuò)散區(qū)206a，、 207a，、 208a，； 在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域IIIB形成淺擴(kuò)散區(qū)206b，、207b，、208b，以及驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域IIIA 和IIIB的共用淺擴(kuò)散區(qū)209，。其中淺擴(kuò)散區(qū)206a，和206b，分別為驅(qū)動(dòng)電路區(qū) 域IIIA和IIIB的復(fù)位晶體管的淺摻雜源區(qū)，所述淺擴(kuò)散區(qū)206a，和206b，分別 與深摻雜阱210a和210b相連；淺擴(kuò)散區(qū)207a，和207b，分別為驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域 IIIA和IIIB的復(fù)位晶體管與源跟隨晶體管的共用淺摻雜漏區(qū)；淺擴(kuò)散區(qū)208a， 和208b，分別為驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域IIIA和IIIB的源跟隨晶體管和輸出晶體管的共 用淺摻雜源區(qū)；淺擴(kuò)散區(qū)209，為第一像素單元和第二像素單元的輸出晶體管 的共用淺摻雜漏區(qū)。形成所述深摻雜阱210a、 210b和形成淺擴(kuò)散區(qū)206a，、 207a，、 208a，、 209，、 208b，、 207b，和206b，為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)。形成的淺摻雜區(qū)233a和233b與深摻雜阱210a和210b由于導(dǎo)電類型相反，構(gòu)成 PN結(jié)，在半導(dǎo)體襯底201表面形成PIN,用于定扎半導(dǎo)體襯底201表面的可 動(dòng)電荷，防止CMOS圖像傳感器產(chǎn)生暗電流。
參照?qǐng)D5B為形成淺#^雜區(qū)233a和233b以及形成源/漏淺擴(kuò)散區(qū)206a，、 207a，、 208a，、 209，、 208b，、 207b，和206b，所采用的掩模版圖500,為了簡(jiǎn)化 圖示，本實(shí)施例僅給出一個(gè)掩模版圖以示意。圖5B中虛線示意性分割出淺擴(kuò) 散區(qū)206a，、 207a，、 208a，、 209，、 208b，、 207b，和206b,。圖5C為以往采用的 部分掩模版圖疊加，放在一起以便于對(duì)照。圖5A為圖5C沿直線B-B，處的剖 面圖。
參照?qǐng)D6A,首先在半導(dǎo)體襯底201上的第一像素單元的復(fù)位晶體管的柵 極203a、源跟隨晶體管的柵極204a、輸出晶體管的柵極205a和第二像素單 元的復(fù)位晶體管的柵極203b、源跟隨晶體管的柵極204b、輸出晶體管的柵極 205b的兩側(cè)形成側(cè)墻，所述形成側(cè)墻的目的為防止后續(xù)進(jìn)行源/漏極離子注入 工藝時(shí)導(dǎo)致晶體管的源/漏極之間的穿透(lateral diffiision)或者后續(xù)形成硅化物 工藝時(shí)，柵極與淺擴(kuò)散區(qū)之間發(fā)生短接。本發(fā)明給出一個(gè)比較優(yōu)化的實(shí)施方 式，包括，在半導(dǎo)體襯底201上沉積第一氧化硅層，然后沉積氮化硅層，然 后再形成第二氧化硅層，所述第一氧化硅層、氮化硅層和第二氧化硅層組成 了 ONO層，然后采用現(xiàn)有的蝕刻技術(shù)(etch - back)依次蝕刻第二氧化硅層、 氮化硅層和第一氧化硅層形成復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管和輸出晶體管的側(cè) 墻。
然后在半導(dǎo)體襯底201中的第一像素單元的復(fù)位晶體管的柵極203a、源 跟隨晶體管的柵極204a、輸出晶體管的柵極205a和第二像素單元的復(fù)位晶體 管的柵極203b、源跟隨晶體管的柵極204b、輸出晶體管的柵極205b的兩側(cè) 進(jìn)行源/漏極離子注入，所述源/漏極離子注入的離子與形成深摻雜阱210a和 210b的深離子注入的離子類型相同，即為n型離子。由于復(fù)位晶體管的源極與深摻雜阱相連接，復(fù)位晶體管的源極不需要進(jìn)行注入，因此圖中未示出。 進(jìn)行源/漏極離子注入之后，形成第一像素單元和第二像素單元的復(fù)位晶體管
和源跟隨晶體管的共用漏極207a和207b、源跟隨晶體管和輸出晶體管的共用 源極208a和208b以及第一像素單元和第二像素單元的輸出晶體管的共用漏 極209即共用的輸出端。
參照?qǐng)D6B為形成源/漏極采用的掩模版圖600,圖形207a、 207b與復(fù)位 晶體管和源跟隨晶體管的共用漏極207a和207b相對(duì)應(yīng)，圖形208a、 208b與 源跟隨晶體管和輸出晶體管的共用源極208a和208b相對(duì)應(yīng)，圖形209與輸 出晶體管的共用漏極209及共用的輸出端對(duì)應(yīng)，圖6B中虛線示意性分割出源 /漏極207a、 207b、 208a、 208b和209。參照?qǐng)D6C,為以往采用的部分掩模版 圖的疊加，放在一起以便于對(duì)照。圖6A為圖6C沿B-B，處的剖面圖。
參照?qǐng)D7A,進(jìn)行上述步驟之后，在半導(dǎo)體襯底201上形成第一介質(zhì)層216。 形成所述第一介質(zhì)層216為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)。然后在第一介質(zhì)層216 中對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的輸出晶體管的兩個(gè)漏極209位置 處形成一個(gè)填充有導(dǎo)電材料的輸出接觸孔214;在第一介質(zhì)層216中對(duì)著每個(gè) CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的深摻雜阱位置處形成兩個(gè)深摻雜阱接觸孔 212a和212b;在對(duì)著復(fù)位晶體管的漏極207a和207b位置處形成填充有導(dǎo)電 材料的兩個(gè)電源連接接觸孔213a和213b;在對(duì)著源跟隨晶體管的4冊(cè)極位置處 分別形成填充有導(dǎo)電材料的源跟隨接觸孔215a和215b,由于剖面示意圖中未 切到源跟隨接觸孔215a和215b，因此圖中以虛線示之。
圖7B為第一介質(zhì)層216上的輸出接觸孔214、深摻雜阱接觸孔212a和 212b、電源連接接觸孔213a和213b、以及源跟隨接觸孔215a和215b的掩模 版圖700。圖7C為上述掩模版圖的疊加。圖7A為圖7C沿B-B，處剖面圖。
參照?qǐng)D8A,在第一介質(zhì)層216上形成第一金屬層，然后在第一金屬層上 形成第一光刻膠層，第一光刻膠層上對(duì)著輸出接觸孔214、深摻雜阱接觸孔212a和212b、電源連接接觸孔213a和213b、以及源跟隨接觸孔215a和215b 定義出相應(yīng)金屬線的圖形，以第一光刻膠層為掩模圖形化第一金屬層，分別 形成輸出金屬線217c、電源連接金屬線217b和217d,所述輸出金屬線217c 與外圍輸出電路相連；采用第一金屬層構(gòu)成的導(dǎo)線217a和217e分別把深摻雜 阱接觸孔212a、 212b與源跟隨接觸孔215a、 215b對(duì)應(yīng)相連。所述輸出金屬線 217c把列向像素單元對(duì)的輸出接觸孔相連作為輸出端。
圖8B為第一金屬層圖形化的掩模版圖800，掩模版圖800中圖形217a 和217e、 217b和217d及217c分別與導(dǎo)線217a和217e、電源連4妄金屬線217b 和217d及輸出金屬線217c相對(duì)應(yīng)。圖8C為以往部分掩模版圖疊加，以便于 對(duì)照，圖8A即為圖8C沿B-B'方向的剖面圖。
參照?qǐng)D9A,在第一介質(zhì)層216以及圖形化的第一金屬層上形成第二介質(zhì) 層218。在第二介質(zhì)層218中對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的電源 連接金屬線217b和217d位置處形成填充有導(dǎo)電材料的電源接觸孔213a，和 213b，。形成電源接觸孔213a，和213b，的具體工藝參照上述形成輸出接觸孔 214、深摻雜阱接觸孔212a和212b、電源連接接觸孔213a和213、以及源跟 隨接觸孔215a和215b的形成工藝。
圖9B為形成電源接觸孔213a，和213b，的掩模版圖900,圖形213a'和213b， 與電源接觸孔213a，和213b，相對(duì)應(yīng)。圖9C為以往部分掩模版圖的疊加，以便 于對(duì)照，圖9A為圖9C沿B-B'方向的剖面圖。
參照?qǐng)DIOA，在第二介質(zhì)層218上形成第二金屬層，然后在第二金屬層 上形成第二光刻膠層，第二光刻膠層上對(duì)著電源接觸孔213a，和213b，位置處 定義出相應(yīng)電源金屬線圖形，以第二光刻膠層為掩模蝕刻第二金屬層，形成 電源金屬線219,所述電源金屬線219把電源接觸孔213a，與213b，相連且與外 圍電源電^^相連。圖10B為第二金屬層圖形化的掩模版圖1000,掩模版圖1000中圖形219 與圖10A中的電源金屬線219相對(duì)應(yīng)。圖10C為以往部分掩模版圖疊加，以 便于對(duì)照，圖IOA即為圖IOC沿B-B'方向的剖面圖。基于上述工藝實(shí)施后，形成本發(fā)明的CMOS圖像傳感器，如圖IOA所示， 包括位于半導(dǎo)體襯底上的至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述 CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一像素單元(IIA + IIIA)和 第二像素單元(IIB + IIIB )，所述每個(gè)像素單元包括光電二極管區(qū)域IIA或IIB 和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域IIIA或IIIB,其中，驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成有輸出晶體管，第一 像素單元(IIA + IIIA)的輸出晶體管和第二像素單元(IIB + IIIB)的輸出晶 體管的漏極214相連，作為共用的輸出端。本發(fā)明還給出CMOS圖像傳感器的布局方法實(shí)施例。如圖11為CMOS 圖像傳感器的布局圖1100,包括至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)， 所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一像素單元和第二像素 單元；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)在行方向上依次排列；同一行方向上的 相鄰CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的相應(yīng)像素單元的復(fù)位導(dǎo)線、行選導(dǎo)線均 相連且平行于行方向；相鄰兩行CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的復(fù)位導(dǎo)線相 鄰；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元和第二像素單元具有一個(gè) 共用的輸出端214且第一像素單元和第二像素單元關(guān)于共用的輸出端214對(duì) 稱；第 一像素單元的輸出晶體管的柵極205a、源跟隨晶體管的柵極204a及復(fù) 位晶體管的4冊(cè)極203a與共用的輸出端214依次相鄰；第一像素單元的輸出晶 體管的柵極與形成于同一層的多晶硅行選導(dǎo)線205a，相連；第一像素單元的復(fù) 位晶體管的漏極與第一單元的源跟隨晶體管漏極共用、源極位于光電二極管 區(qū)域內(nèi)、柵極與形成于同一層的多晶硅復(fù)位導(dǎo)線203a，相連。本發(fā)明還給出另外一種CMOS圖像傳感器的形成方法，包括將位于半 導(dǎo)體襯底上的CMOS圖像傳感器分為至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)區(qū)域，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一像素單元和第
二像素單元；將每個(gè)像素單元分為光電二極管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域；在光電 二極管區(qū)域形成光電二極管；在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成帶有復(fù)位晶體管和輸出晶 體管的驅(qū)動(dòng)電路，第一像素單元和第二像素單元的兩個(gè)輸出晶體管的漏極相 連，共用一個(gè)輸出端；第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的CMOS 圖像傳感器像素單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，共用一個(gè) 供電電源輸入端；第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的另一 CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，共 用一個(gè)供電電源輸入端。
參照?qǐng)D12A,為本發(fā)明的另外一種CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖 12A給出兩個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的剖面圖，圖12B給出兩個(gè)CMOS 圖像傳感器像素單元對(duì)的模版圖的疊加。圖12A為圖12B沿C-C，處的剖面圖。 圖12B中的虛線框內(nèi)為一個(gè)CMOS成像傳感器像素單元對(duì)，沿著列向所述 CMOS圖像傳感器包括第一像素單元(圖中標(biāo)號(hào)含b部分)和第二像素單元 (圖中標(biāo)號(hào)含c部分)。為清楚顯示與相鄰CMOS成像傳感器像素單元對(duì)連接 關(guān)系，沿著列向兩側(cè)分別圖示出相鄰CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第二像 素單元(圖中標(biāo)號(hào)含a部分)和另一相鄰CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第 一像素單元(圖中標(biāo)號(hào)含d部分)。
結(jié)合圖12A和12B,可以看出，半導(dǎo)體襯底301中形成隔離槽302即構(gòu) 成隔離區(qū)域；隔離區(qū)域以外為有源區(qū)。在CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的有 源區(qū)分別形成光電二極管以及第一像素單元和第二像素單元的復(fù)位晶體管的 柵極303b和303c、源跟隨晶體管的柵極304b和304c、輸出晶體管的柵極305b 和305c。
所述輸出晶體管的柵極與外圍行選電路通過多晶硅行選導(dǎo)線305b，和 305c，相連；同時(shí)形成與第一像素單元相鄰的CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的柵極303a、源跟隨晶體管的柵極304a及輸出晶 體管的柵極305a,所述輸出晶體管的柵極與外圍行選電路通過多晶硅行選導(dǎo) 線305a，相連；同時(shí)還形成與第二像素單元相鄰的另一 CMOS圖像傳感器像素 單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管的柵極303d、源跟隨晶體管的柵極304d 及輸出晶體管的柵極305d，所述輸出晶體管的柵極與外圍行選電路通過多晶 硅行選導(dǎo)線305d'相連。在CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的光電二極管區(qū)形成深摻雜阱306b及 306c;在與第一像素單元相鄰CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)第二像素單元形 成深摻雜阱306a和在與第二像素單元相鄰的另一 CMOS圖像傳感器像素單元 對(duì)的第一像素單元形成深摻雜阱306d;在CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第 一像素單元和第二像素單元形成復(fù)位晶體管與源跟隨晶體管的共用漏極313b和313c、形成源跟隨晶體管與輸出晶體管的共用源極314b和314c、形成第一 像素單元和第二像素單元的兩個(gè)輸出晶體管的共用漏極315;其中，漏極313b 為第一像素單元的復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管和與之相鄰的CMOS成像傳感 器像素單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管所共用；漏極313c 為第二像素單元的復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管和與之相鄰的另一 CMOS成像 傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管所共用。同時(shí)在與第一像素單元相鄰的CMOS成像傳感器像素單元對(duì)的第二像素 單元形成源跟隨晶體管與輸出晶體管共用的源極314a和輸出晶體管的漏極316, 在與第二像素單元相鄰的另一 CMOS成像傳感器像素單元對(duì)的第一像素 單元形成源跟隨晶體管與輸出晶體管共用的源極314d和輸出晶體管的漏極317。在半導(dǎo)體襯底301上形成第一介質(zhì)層320,在第一介質(zhì)層320中，對(duì)著 CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的深摻雜阱306b和306c中形成接觸孔307b和 307c;對(duì)著復(fù)位晶體管柵極位置處形成復(fù)位接觸孔303b，和303c，；對(duì)著復(fù)位晶體管的漏極位置處形成電源連接接觸孔311和309;對(duì)著源跟隨晶體管的柵 極位置處形成源跟隨接觸孔304b，和304c',對(duì)著輸出晶體管的共用漏極位置 處形成輸出連接接觸孔310。同時(shí)在與第一像素單元相鄰的CMOS圖像傳感 器像素單元對(duì)的第二像素單元的深摻雜阱306a處形成深摻雜阱接觸孔307a; 對(duì)著復(fù)位晶體管柵極位置處形成復(fù)位接觸孔303a，；對(duì)著對(duì)著源跟隨晶體管的 柵極位置處形成源跟隨接觸孔304a，；對(duì)著輸出晶體管的漏極位置處形成輸出 連接接觸孔312。同樣地，在與第二像素單元相鄰的另一 CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的 第一像素單元的深摻雜阱306d處形成深摻雜阱接觸孔307d;對(duì)著復(fù)位晶體管 柵極位置處形成復(fù)位接觸孔303d，；對(duì)著源跟隨晶體管的柵極位置處形成源跟 隨接觸孔304d，；對(duì)著輸出晶體管的漏極位置處形成輸出連接接觸孔308。圖 12A中所述復(fù)位接觸孔303a，、 303b，、 303c，和303d，、源跟隨接觸孔304b，、 304c， 、 304a，和304d，由于截面沒有切到，因此虛線圖示于圖12A中。在半導(dǎo)體襯底301中形成上述結(jié)構(gòu)的具體工藝請(qǐng)參照?qǐng)D2A、圖3A、圖 4A、圖5A、圖6A、圖7A、圖8A、圖9A、圖10A及圖2B、圖3B、圖4B、 圖5B、圖6B、圖7B、圖8B、圖9B、圖10B和圖3C、圖4C、圖5C、圖6C、 圖7C、圖8C、圖9C、圖IOC及其相關(guān)工藝描述。參照?qǐng)D13A，在第一介質(zhì)層320上形成第一金屬層，然后在第一金屬層 上形成光刻膠層，第一光刻膠層上對(duì)著深摻雜阱接觸孔307a、 307b、 307c、 307d和源跟隨接觸孔304a，、 304b，、 304c，、 304d，位置定義出第一導(dǎo)線把深摻 雜阱接觸孔與源跟隨接觸孔對(duì)應(yīng)相連；對(duì)著復(fù)位接觸孔303a，、 303b，、 303c， 及303d，位置處定義出第二導(dǎo)線形狀與外圍復(fù)位電路相連；對(duì)著電源連接接觸 孔311和309位置處定義出電源連4秦金屬線形狀；對(duì)著輸出連接接觸孔312、 310及308位置處定義輸出連接金屬線。以光刻膠層為掩模蝕刻第一金屬層， 分別形成第一導(dǎo)線307a，、 307b，、 307c，和307d，;形成第二導(dǎo)線303a"、 303b"、303c"和303d";形成電源連接金屬線309，和311，；形成輸出連接金屬線308，、 310，和312'。圖13A中所述第一導(dǎo)線303a"、 303b"、 303c"和303d"由于截面 沒有切到，因此圖中以虛線表示。圖13B為第一金屬層圖形化的掩模版圖1300,掩模版圖1300中圖形 303a"、 303b"、 303c"和303d"分別與第二導(dǎo)線303a"、 303b"、 303c"和303d" 相對(duì)應(yīng)；圖形307a，、 307b，、 307c，和307d，分別與第一導(dǎo)線307a，、 307b，、 307c， 和307d，相對(duì)應(yīng)；圖形308'、 310，和312'分別與輸出連接金屬線308，、 310'和 312，相對(duì)應(yīng)；圖形309'和311'分別與電源連接金屬線309'和311，相對(duì)應(yīng)。圖 13C為以往部分掩模版圖疊加，以便于對(duì)照，圖13A即為圖13C沿C-C，方向 的剖面圖。參照?qǐng)D14A,在第一介質(zhì)層320以及由第一金屬層構(gòu)成的輸出金屬線和 電源連接金屬線以及導(dǎo)線上形成第二介質(zhì)層321;在第二介質(zhì)層321中對(duì)著每 個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的輸出連接金屬線308，、 310，和312，位置處 形成填充有導(dǎo)電材津牛的輸出接觸孔308"、 310"和312";在對(duì)著電源連接金 屬線309，和311，位置處形成電源接觸孔309"和311"。圖14B為形成輸出接觸孔308"、 310"和312"和形成電源接觸孔309"和 311"的掩模版圖1400,圖形308"、 310"和312"與輸出接觸孔308"、 310"和 312"相對(duì)應(yīng);掩模版圖1400中圖形309"和311"與電源接觸孔309"和311" 相對(duì)應(yīng)。圖14C為以往部分掩模版圖的疊加，以便于對(duì)照，圖14A為圖14C 沿C-C'方向的剖面圖。參照?qǐng)D15A,在第二介質(zhì)層321上形成第二金屬層，然后在第二金屬層 上形成第二光刻膠層，第二光刻膠層上對(duì)著電源接觸孔309"和311"位置處定 義出相應(yīng)金屬線圖形，對(duì)著輸出接觸孔308"、 310"和312"位置處定義出相應(yīng) 金屬線圖形，然后以第二光刻膠層為掩模蝕刻第二金屬層，分別形成第一像 素單元的和與第一像素單元相鄰的CMOS圖像傳感器的第二像素單元共用的電源金屬線311，"以及第二像素單元的以及與第二像素單元相鄰的另一 CMOS 圖像傳感器的第一像素單元共用的電源金屬線309"，；形成第一像素單元和第 二像素單元共用的輸出金屬線310，，，以及與CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)兩 側(cè)相鄰的輸出金屬線312'"和308，，，。所述電源金屬線311，"和309"，相連成一 條金屬線與外圍供電電源電路相連，所述輸出金屬線308"，、 310"，以及312"， 相連成另一條金屬線與外圍輸出電路相連，如圖15B所示。圖15B為形成電源金屬線311"，、 309，"和輸出金屬線308"，、 310"，以及 312"，的掩模版圖1500,圖15C為以往部分掩模版圖的疊加，以便于對(duì)照，圖 15A為圖15C沿C-C，方向的剖面圖?；谝陨瞎に噷?shí)施后最終形成的CMOS圖像傳感器如圖15A所示，包括 至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì) 包括第一像素單元和第二像素單元；每個(gè)所述像素單元包括光電二極管區(qū)域 和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域；其中，驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域包括有復(fù)位晶體管和輸出晶體管；第 一像素單元和第二像素單元的兩個(gè)輸出晶體管的漏極相連，共用一個(gè)輸出端； 第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的CMOS圖像傳感器像素單元 對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，共用一個(gè)供電電源輸入端；第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的另一 CMOS圖像傳感器像素單 元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，共用一個(gè)供電電源輸入端。本發(fā)明還給出如上所述CMOS圖像傳感器的布局方法實(shí)施例，如圖16 為CMOS圖像傳感器的布局圖1600,包括至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像 素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一像素單元 和第二像素單元；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)在行方向上依次排列；同一 行方向上的相鄰CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的相應(yīng)像素單元的行選導(dǎo)線均 相連且平行于行方向；相鄰兩行CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的復(fù)位晶體管 相鄰。圖16中虛線框內(nèi)為一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元和第二像素單元具有一個(gè)共用的輸出端310且第一像素單元和第二像素單元關(guān)于共用的輸出端310對(duì)稱；第一像素單 元的輸出晶體管的柵極305b、源跟隨晶體管的柵極304b及復(fù)位晶體管的柵極 303a與共用的輸出端310依次相鄰；第一像素單元的輸出晶體管的柵極與形 成于同一層的多晶硅行選導(dǎo)線305b，相連；第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極 與列向相鄰的CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的 漏極相連，作為共用的供電電源輸入端，并形成有電源連接接觸孔311;第二 像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的另一 CMOS圖像傳感器像素單元 對(duì)的第 一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，作為共用的供電電源輸入端， 并形成有電源連接接觸孔309。本發(fā)明給出的CMOS成像傳感器像素單元對(duì)通過同一列像素單元共用電 源接觸孔或者輸出接觸孔降低了有效接觸孔數(shù)量。這種結(jié)構(gòu)使得能夠在沒有 降低技術(shù)節(jié)點(diǎn)條件下設(shè)計(jì)更小尺寸的像素單元。不需要任何外圍電路修改和 工藝參數(shù)的修改，也不會(huì)增加掩模的成本和制造成本。更少的接觸孔意味著 更小的輸出電容，更大的填充比和更好的光學(xué)路徑，本發(fā)明的技術(shù)可以應(yīng)用 與四個(gè)晶體管的CIS結(jié)構(gòu)中。采用本發(fā)明技術(shù)制備的CMOS圖像傳感器具有較小的像素單元尺寸，根 據(jù)當(dāng)前0.18iimCMOS圖像傳感器設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)計(jì)的三個(gè)晶體管的CMOS圖像傳 感器結(jié)構(gòu)面積為2.4x2.4pm2,由于同一列的相鄰像素單元的輸出接觸孔共用 或者電源接觸孔和輸出接觸孔兩者都共用，獲得較高的光電二極管面積的填 充因子(fill factor)。同時(shí)本發(fā)明僅使用兩層金屬層，使得微透鏡能夠把入射 光聚焦在更小的光電二極管上以保證較好的量子效率和避免串繞，獲得更好 的圖像質(zhì)量。雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種CMOS圖像傳感器，包括 位于半導(dǎo)體襯底上的至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一像素單元和第二像素單元，所述 每個(gè)像素單元包括光電二極管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域，其中，驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成有輸出晶體管，其特征在于，第一像素單元的輸出晶體管和第二像素單元的輸出晶體管的 漏極相連，作為共用的輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述第一像素單 元與第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第一像素單元的輸出晶體管的柵極與形成于同一層的多晶硅行選導(dǎo)線相連，且與外圍行選電路相連；第一像素單元源跟隨晶體管的源極與第 一像素單元輸出晶體管源極共用； 第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與第一像素單元的源跟隨晶體管漏極共用、源極位于光電二極管區(qū)域內(nèi)、柵極通過形成于同一層的多晶硅復(fù)位導(dǎo)線與外圍復(fù)位控制電路相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于每個(gè)像素單元的 多晶硅行選導(dǎo)線與多晶硅復(fù)位導(dǎo)線相互平行，且相鄰的第一像素單元和第 二像素單元的多晶硅行選導(dǎo)線相互平行，多晶硅復(fù)位導(dǎo)線相互平行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述光電二極管位于深摻雜阱上的與深摻雜阱導(dǎo)電類型相反的淺摻雜區(qū)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于 半導(dǎo)體襯底上還形成有第 一介質(zhì)層；在第一介質(zhì)層中對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的輸出晶體管的共用的輸出端處的填充有導(dǎo)電材料的輸出接觸孔；在第 一介質(zhì)層中分別對(duì)著第 一像素單元和第二像素單元的深摻雜阱位置處的填充有導(dǎo)電材料的深摻雜阱接觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極位置處的填充有導(dǎo)電材料的電源連接接觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的源跟隨晶體管的 柵極位置處的填充有導(dǎo)電材料的源跟隨接觸孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述CMOS圖像傳感器還包括第一介質(zhì)層上對(duì)著輸出接觸孔位置處的由 第一金屬層構(gòu)成的輸出金屬線，所述輸出金屬線與外圍輸出電路相連；第 一介質(zhì)層上對(duì)著電源連接接觸孔位置處的由第 一金屬層構(gòu)成的電源連 接金屬線；以及由第一金屬層構(gòu)成的把每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元的深摻雜阱 接觸孔與源跟隨接觸孔相連的導(dǎo)線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述CMOS圖 像傳感器還包括位于第一金屬層上的第二介質(zhì)層、以及第二介質(zhì)層中對(duì)著 每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的兩個(gè)電源連接金屬線位置處的填充有 導(dǎo)電材料的電源接觸孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述第二介質(zhì)層 上對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的兩個(gè)電源接觸孔處形成有由第 二金屬層構(gòu)成的電源金屬線，所述電源金屬線與外圍供電電源電路相連。
9. 一種CMOS圖像傳感器的形成方法，包括 將位于半導(dǎo)體襯底上的CMOS圖像傳感器分為至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)區(qū)域，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一 像素單元和第二像素單元；將每個(gè)像素單元分為光電二極管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域；在光電二極管區(qū)域形成光電二極管；在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成帶有輸出晶體管的驅(qū)動(dòng)電路；其特征在于，第一像素單元的輸出晶體管和第二像素單元的輸出晶體管漏 極相連，作為共用輸出端。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于所述 第一像素單元與第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第 一單元的輸出晶體管的柵極通過形成于同一層的多晶硅行選導(dǎo)線與外圍 行選電路相連；第一單元的源跟隨晶體管的源極與第一單元的輸出晶體管源極共用；第一單元的復(fù)位晶體管的柵極通過形成于同一層的多晶硅復(fù)位導(dǎo)線與外圍復(fù)位控制電路相連、漏極與第一單元的源跟隨晶體管漏極共用、源極位于光電二極管區(qū)域內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于每 個(gè)像素單元的多晶硅行選導(dǎo)線與多晶硅復(fù)位導(dǎo)線相互平行，且相鄰的第一 像素單元和第二像素單元的多晶硅行選導(dǎo)線相互平行，多晶硅復(fù)位導(dǎo)線相 互平行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于形 成所述光電二極管包括在半導(dǎo)體襯底中形成半導(dǎo)體襯底導(dǎo)電類型相反的深
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于 還包括在半導(dǎo)體襯底上形成第一介質(zhì)層；在第一介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的輸出晶體管的 共用輸出端位置處形成一個(gè)填充有導(dǎo)電材料的輸出接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的深摻雜阱位置處形成填充有導(dǎo)電材料的深摻雜阱接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的復(fù)位晶體管的 漏極位置處形成填充有導(dǎo)電材料的電源連接接觸孔；以及在第一介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的源跟隨晶 體管的柵極位置處形成填充有導(dǎo)電材料的源跟隨接觸孔。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于 還包括在第一介質(zhì)層上對(duì)著輸出接觸孔位置處形成由第一金屬層構(gòu)成的輸出金屬線，所述輸出金屬線與外圍輸出電路相連；在第 一介質(zhì)層上電源連接接觸孔位置處形成由第 一金屬層構(gòu)成的電源連接 金屬線；在第一介質(zhì)層上采用第一金屬層構(gòu)成的導(dǎo)線把每個(gè)CMOS圖像傳感器像 素單元的深摻雜阱接觸孔與源跟隨接觸孔相連。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于還 包括在第一金屬層上形成第二介質(zhì)層；以及在第二介質(zhì)層中對(duì)著每個(gè) CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的兩個(gè)電源連接金屬線位置處形成填充有導(dǎo) 電材料的電源接觸孔。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于在 第二介質(zhì)層上對(duì)著每個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的兩個(gè)電源接觸孔上 形成由第二金屬層構(gòu)成的電源金屬線。
17. —種如權(quán)利要求1所述CMOS圖像傳感器的布局方法，其特征在于，包括 至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第 一像素單元和第二像素單元；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)在行方向上依次排列；同一行方向上的相鄰CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的相應(yīng)像素單元的復(fù)位 導(dǎo)線、行選導(dǎo)線均相連且平行于行方向；相鄰兩行CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的復(fù)位導(dǎo)線相鄰；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元和第二像素單元具有一個(gè)共用輸出端且第一像素單元和第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第一像素單元的輸出晶體管、源跟隨晶體管及復(fù)位晶體管的柵極與共用的輸出端依次相鄰；第一像素單元的柵極與形成于同一層的多晶硅行選導(dǎo)線相連；第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與第一單元的源跟隨晶體管漏極共用、源極位于光電二極管區(qū)域內(nèi)、柵極與形成于同一層的多晶硅復(fù)位導(dǎo)線相連。
18. —種CMOS圖像傳感器，包括 位于半導(dǎo)體襯底上的至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一像素單元和第二像素單元，所述 每個(gè)像素單元包括光電二極管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域，其中，驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成有復(fù)位晶體管和輸出晶體管，其特征在于，第一像素單元的輸出晶體管和第二像素單元的輸出晶體管的 漏極相連，作為共用的輸出端；第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的CMOS圖像傳感器像素 單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，作為共用的供電電源輸入 端；第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的另一 CMOS圖像傳感器 像素單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，作為共用的供電電源 輸入端。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于 所述第一像素單元與第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第 一 像素單元的輸出晶體管的柵極與形成于同 一 層的多晶硅行選導(dǎo)線相連，且與外圍行選電路相連；第一像素單元的源跟隨晶體管的源極與第一像素單元的輸出晶體管源極共用；第 一像素單元的復(fù)位晶體管的源極位于第 一像素單元的光電二極管區(qū)域內(nèi)；與第一像素單元列向相鄰的CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第二像素單元 的復(fù)位晶體管的源極位于相應(yīng)像素單元的光電二極管區(qū)域內(nèi)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述CMOS圖 像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元和第二像素單元的多晶硅行選導(dǎo)線相 互平行。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述光電二極阱、位于深摻雜阱上的與深摻雜阱導(dǎo)電類型相反的淺摻雜區(qū)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于 半導(dǎo)體襯底上還形成有第 一介質(zhì)層；在第一介質(zhì)層中對(duì)著CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的輸出晶體管的共用的 輸出端處的填充有導(dǎo)電材料的輸出連接接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著第一像素單元的共用的供電電源輸入端位置處的填 充有導(dǎo)電材料的電源連接接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著第二像素單元的共用的供電電源輸入端位置處的填充 有導(dǎo)電材料的電源連接接觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的深摻雜阱位置處 的填充有導(dǎo)電材料的深摻雜阱接觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的復(fù)位晶體管的4冊(cè) 極位置處的填充有導(dǎo)電材料的復(fù)位接觸孔；以及在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的源跟隨晶體管的柵極位置處的填充有導(dǎo)電材料的源跟隨接觸孔。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述CMOS圖像傳感器還包括第 一介質(zhì)層上對(duì)著輸出連接接觸孔位置處的 由第 一金屬層構(gòu)成的輸出連接金屬線；第 一介質(zhì)層上對(duì)著電源連接接觸孔位置處的由第 一金屬層構(gòu)成的電源連接 金屬線；第一介質(zhì)層上對(duì)著復(fù)位接觸孔位置處的由第一金屬層構(gòu)成的第二導(dǎo)線，所 述第二導(dǎo)線與外圍復(fù)位電路相連；以及由第一金屬層構(gòu)成的把每個(gè)像素單元的深摻雜阱接觸孔與源跟隨接觸孔相連的第一導(dǎo)線。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述CMOS圖 像傳感器還包括位于第一金屬層上的第二介質(zhì)層、以及第二介質(zhì)層中對(duì)著 電源連接金屬線和輸出連接金屬線位置處的填充有導(dǎo)電材料的電源接觸孔 和輸出接觸孔。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述第二介質(zhì) 層上對(duì)著電源接觸孔處形成有由第二金屬層構(gòu)成的電源金屬線，所述電源 金屬線與外圍供電電源電路相連；所述第二介質(zhì)層上對(duì)著輸出接觸孔處形 成有由第二金屬層構(gòu)成的輸出金屬線，所述輸出金屬線與外圍輸出電路相 連。
26. —種CMOS圖像傳感器的形成方法，包括 將位于半導(dǎo)體襯底上的CMOS圖像傳感器分為至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)區(qū)域，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括列向相鄰的第一 像素單元和第二像素單元；將每個(gè)像素單元分為光電二極管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域；在光電二極管區(qū)域形成光電二極管；在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域形成帶有復(fù)位晶體管和輸出晶體管的驅(qū)動(dòng)電路， 其特征在于，第一像素單元和第二像素單元的兩個(gè)輸出晶體管的漏極相 連，共用一個(gè)輸出端；第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的CMOS圖像傳感器像素 單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，共用一個(gè)供電電源輸入端； 第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的另一 CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，共用一個(gè)供電電源輸 入端。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于 所述第一像素單元與第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第一像素單元的輸出晶體管的柵極與形成于同一層的多晶硅行選導(dǎo)線相 連，且與外圍行選電路相連；第一像素單元的源跟隨晶體管的源極與第一像素單元的輸出晶體管源極共用；第 一像素單元的復(fù)位晶體管的源極位于第 一像素單元的光電二極管區(qū)域內(nèi)；與第一像素單元列向相鄰的CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第二像素單 元的復(fù)位晶體管的源極位于相應(yīng)像素單元的光電二極管區(qū)域內(nèi)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于所 述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元和第二像素單元的多晶硅 行選導(dǎo)線相互平行。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于形 成所述光電二極管包括在半導(dǎo)體襯底中形成半導(dǎo)體襯底導(dǎo)電類型相反的深 摻雜阱以及在深摻雜阱上形成與深摻雜阱導(dǎo)電類型相反的淺摻雜區(qū)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于還包括在半導(dǎo)體襯底上形成第一介質(zhì)層；在第一介質(zhì)層中對(duì)著CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的輸出晶體管的共用 的輸出端位置處形成填充有導(dǎo)電材料的輸出連4妄^^觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著第一像素單元的共用的供電電源輸入端位置處形成 填充有導(dǎo)電材料的電源連接接觸孔；在第一介質(zhì)層中對(duì)著第二像素單元的共用的供電電源輸入端位置處形成填 充有導(dǎo)電材料的電源連接接觸孔；在第 一介質(zhì)層中分別對(duì)著第 一像素單元和第二像素單元的深摻雜阱位置處 形成填充有導(dǎo)電材料的深摻雜阱接觸孔；在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的復(fù)位晶體管的柵 極位置處形成填充有導(dǎo)電材料的復(fù)位接觸孔；以及在第一介質(zhì)層中分別對(duì)著第一像素單元和第二像素單元的源跟隨晶體 管的柵極位置處形成填充有導(dǎo)電材料的源跟隨接觸孔。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于形成所述CMOS圖像傳感器還包括在第 一介質(zhì)層上對(duì)著輸出連接接觸孔位 置處形成由第一金屬層構(gòu)成的輸出連接金屬線；在第一介質(zhì)層上對(duì)著電源連接接觸孔位置處形成由第一金屬層構(gòu)成的電源 連接金屬線；在第一介質(zhì)層上對(duì)著復(fù)位接觸孔位置處形成由第一金屬層構(gòu)成的第二導(dǎo) 線，所述第二導(dǎo)線與外圍復(fù)位電路相連；以及采用第一金屬層構(gòu)成的第一導(dǎo)線4巴每個(gè)像素單元的深摻雜阱接觸孔與 源跟隨接觸孔相連。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于形 成所述CMOS圖像傳感器還包括在第一金屬層上形成第二介質(zhì)層、以及在 第二介質(zhì)層中對(duì)著電源連接金屬線和輸出連接金屬線位置處形成填充有導(dǎo)電材料的電源接觸孔和輸出接觸孔。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于形 成所述CMOS圖像傳感器還包括在第二介質(zhì)層上對(duì)著電源接觸孔處形成由 第二金屬層構(gòu)成的電源金屬線，所述電源金屬線與外圍供電電源電路相連; 在第二介質(zhì)層上對(duì)著輸出接觸孔處形成由第二金屬層構(gòu)成的輸出金屬線，所述輸出金屬線與外圍輸出電路相連。
34. —種如權(quán)利要求18所述CMOS圖像傳感器的布局方法，其特征在于，包 括至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器像素單 元對(duì)包括列向相鄰的第一像素單元和第二像素單元；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)在行方向上依次排列；同 一行方向上的相鄰CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的相應(yīng)像素單元的行選 導(dǎo)線均相連且平行于行方向；相鄰兩行CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的復(fù)位晶體管相鄰；CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第一像素單元和第二像素單元具有一個(gè)共 用的輸出端且第一像素單元和第二像素單元關(guān)于共用的輸出端對(duì)稱；第一像素單元的輸出晶體管、源跟隨晶體管及復(fù)位晶體管的柵極與共用輸 出端依次相鄰；第一像素單元的柵極與形成于同一層的多晶硅行選導(dǎo)線相連； 第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)的第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，作為共用的供電電源輸入端；第二像素單元的復(fù)位晶體管的漏極與列向相鄰的另一 CMOS圖像傳感器 像素單元對(duì)的第一像素單元的復(fù)位晶體管的漏極相連，作為共用的供電電源 輸入端。
全文摘要
一種CMOS圖像傳感器，包括至少一個(gè)CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)，所述CMOS圖像傳感器像素單元對(duì)包括第一像素單元和第二像素單元；CMOS圖像傳感器中每個(gè)所述像素單元包括光電二極管區(qū)域和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域；其中，驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域包括有輸出晶體管；第一像素單元和第二像素單元的相鄰的兩個(gè)輸出晶體管的漏極相連，作為共用輸出端。本發(fā)明還給出另一種CMOS圖像傳感器，通過相鄰像素單元共用輸出晶體管的輸出接觸孔和電源接觸孔，降低了有效接觸孔數(shù)量。這種結(jié)構(gòu)使得能夠在沒有降低技術(shù)節(jié)點(diǎn)條件下設(shè)計(jì)更小尺寸的像素單元，不需要修改外圍電路和工藝參數(shù)，不會(huì)增加掩模和工藝成本，降低了輸出電容，提高了填充比和光學(xué)路徑。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101312201SQ20071004116
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者徐錦心, 虹 朱 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司