專利名稱：像素單元的fd有源區(qū)結(jié)構(gòu)及其制備方法及cmos圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種可減小CMOS圖像傳感器中的 像素單元漏電流的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)及其制備方法及CMOS圖像傳感器。
背景技術(shù)：
隨著固體圖像傳感器的發(fā)展，CMOS圖像傳感器相對于CCD圖像傳感器的諸 多優(yōu)點，如成本低、功耗低、功能集成度高等，而得到了快速發(fā)展，廣泛應(yīng) 用于數(shù)碼照相機、手機和其他各種電子消費類產(chǎn)品中。CMOS圖像傳感器利用 光電二極管將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后對電信號進行處理和儲存，作為圖 像還原的數(shù)據(jù)。
作為CMOS圖像傳感器的像素單元Pixel重要組成部分，F(xiàn)D (Floating Diffusion)有源區(qū)的結(jié)構(gòu)和制備方法影響著信號電荷的質(zhì)量，低噪聲低漏電 流的FD有源區(qū)設(shè)計對于像素單元Pixel工作于全局曝光采集光電信號方式至關(guān) 重要。
圖1所示為現(xiàn)有CM0S圖像傳感器中常用的4個晶體管像素單元(4T Pixel)的單元電路示意圖，它包含一個光電二極管D和四個麗OS管傳輸門管 VI、復(fù)位管V2、源跟隨管V3和選通管V4。這種電路結(jié)構(gòu)的像素單元在積分開 始前，復(fù)位管V2和傳輸門管V1的柵極電壓升高，使PD有源區(qū)和FD有源區(qū)與電 源Vdd連通進行復(fù)位操作；然后關(guān)閉復(fù)位管V2和傳輸門管V1開始積分，光電二 極管D在積分過程中收集光電電荷；積分完畢時傳輸門管V1導(dǎo)通，將PD區(qū)的光 電電荷轉(zhuǎn)移到FD有源區(qū)；選通管V4開啟，用源跟隨管V3讀取FD有源區(qū)的光電 信號；現(xiàn)有的CM0S圖像傳感器中的像素單元Pixel的版圖結(jié)構(gòu)的俯視圖如圖2所示，主要由PD有源區(qū)21、 PD有源區(qū)的N注入層22、 PD有源區(qū)的Pin注入層 23、傳輸門管的柵極24、 FD有源區(qū)27、接觸孔26、復(fù)位管的柵極28、源跟隨 管的柵極211、源跟隨管柵極的接觸孔，連接FD有源區(qū)27和源跟隨管柵極接觸 孔210的金屬層25、選通管的4冊極212、連接輸出通道的有源區(qū)接觸孔213和FD 有源區(qū)上連接電源的電源接觸孔9構(gòu)成，使用這種結(jié)構(gòu)的像素單元Pixel以全 局曝光采集信號方式工作時，則整個CMOS圖像傳感器中像素單元Pixel陣列的 各像素單元Pixel同時進行復(fù)位、積分和轉(zhuǎn)移光電電荷的操作，然后按順序逐 一讀取各像素單元Pixel的FD有源區(qū)光電信號，由于各像素單元Pixel中的復(fù) 位管的源端和傳輸門管的漏端共用FD有源區(qū)，F(xiàn)D有源區(qū)又與源跟隨管的柵極 相連，儲存在FD有源區(qū)的光電電荷會隨著時間的逝去而發(fā)生變化，則導(dǎo)致 CMOS圖像傳感器中后讀取的像素單元Pixel的FD有源區(qū)會產(chǎn)生大量的暗電流， 而且后讀取的像素單元Pixel的FD有源區(qū)的光電電荷會通過該像素單元Pixel 的復(fù)位管的溝道漏掉一部分，因此讀取的信號不能反映圖像的真實情況，引 起圖像失真。
包括上述有源區(qū)結(jié)構(gòu)的像素單元構(gòu)成的CMOS圖像傳感器，雖可滿足像素 單元Pixel工作于滾動曝光采集信號方式。但隨著圖像技術(shù)的不斷發(fā)展，人們 對高速運動物體的拍照圖像清晰度有了更高的要求，而在對高速運動物體的 拍照時要求CMOS圖像傳感器的像素陣列要工作于全局曝光采集信號的方式， 但由于現(xiàn)有像素單元的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)和制備方法的限制，在全局曝光采集信 號的方式工作時，F(xiàn)D有源區(qū)漏電流較大，進而造成CMOS圖像傳感器采集的圖 像失真，無法滿足對高速運動物體的拍照圖像清晰度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明實施方式的目的是提供一種像 素單元的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)及其制備方法及CMOS圖像傳感器，通過改變像素單元 的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)，減小FD有源區(qū)漏電流，提高像素單元在全局曝光采集信號方式工作時的性能，保證CMOS圖像傳感器對高速運動物體拍照的清晰度。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明實施例提供一種像素單元的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)，包括 P型硅半導(dǎo)體襯底上形成P型阱，P型阱上設(shè)有N型硅半導(dǎo)體注入層，所迷N 型硅半導(dǎo)體注入層中包含有N-Plus離子注入層，所述N型硅半導(dǎo)體注入層周圍 設(shè)有P型硅半導(dǎo)體注入層，所述P型硅半導(dǎo)體注入層與N型硅半導(dǎo)體注入層形成 反向P-N結(jié)，用于隔離N型硅半導(dǎo)體注入層與器件的淺槽隔離區(qū)STI,所述N型 硅半導(dǎo)體注入層上設(shè)有P型硅半導(dǎo)體Pin層，掩埋型接觸孔底部穿過P型硅半導(dǎo) 體Pin層與N型硅半導(dǎo)體注入層電連接。
所述N型硅半導(dǎo)體注入層中還包含有N-Minus離子注入層。 所述Pin層還覆蓋在所述N型硅半導(dǎo)體注入層周圍的所述P型硅半導(dǎo)體注入 層上。
所述加長傳輸門管和復(fù)位管的沖冊極下的溝道長度為O. 5um或0. 6ura。 本發(fā)明實施方式還提供一種像素單元的FD有源區(qū)的制備方法，包括 在由P型硅半導(dǎo)體襯底上注入離子形成P型阱，在P型阱上設(shè)置N型硅半導(dǎo)
體注入層的有源區(qū)上，在N型硅半導(dǎo)體注入層中通過注入N-Plus離子形成N-
Plus離子注入層；
在N型硅半導(dǎo)體注入層周圍注入較高濃度P型離子，形成反向P-N結(jié)構(gòu)成P 型硅半導(dǎo)體注入層；
在有源區(qū)的N型硅半導(dǎo)體注入層硅表面注入高濃度P型離子，形成P型硅半 導(dǎo)體P i n層，用于使N型硅半導(dǎo)體注入層的硅表面與二氧化硅隔離。
所述在由P型硅半導(dǎo)體村底上注入離子形成P型阱時，增加P型阱的離子注 入濃度，減小N型硅半導(dǎo)體注入層與P型硅半導(dǎo)體襯底P-N結(jié)的寬度，加長傳輸 門管和復(fù)位管的溝道長度為O. 5um或0. 6ura。
所述方法還包括在N型硅半導(dǎo)體注入層中通過注入N-Minus離子形成N-Minus離子注入層。所述方法中，在由P型硅半導(dǎo)體村底上注入離子形成P型阱、在N型硅半導(dǎo)
體注入層周圍注入較高濃度P型離子、及在有源區(qū)的N型硅半導(dǎo)體注入層硅表 面注入高濃度P型離子形成P型硅離子Pin層的步驟中均采用硼離子注入，各注 入?yún)^(qū)的P型離子濃度分別為P型阱注入?yún)^(qū)的離子濃度為l. 0E+14個B原子/cm3、 N型硅半導(dǎo)體注入層周圍注入較高濃度P型離子的注入?yún)^(qū)濃度為l. 0E+16個B原 子/cm3、 P型硅離子Pin層注入?yún)^(qū)的離子濃度為l. 2E+18個B原子/cm3。
本發(fā)明實施方式同時提供一種CMOS圖像傳感器，包括由多個像素單元連 接成像素陣列，每個像素單元由光電二極管、傳輸門管、復(fù)位管、源跟隨管 和選通管構(gòu)成，所述像素單元中連接傳輸門管、復(fù)位管、源跟隨管的FD有源 區(qū)采用上述中任一種所述的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)。
由上述本發(fā)明實施方式提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施方式通過 在像素單元FD有源區(qū)的N型硅半導(dǎo)體注入層中加入N-Plus注入層，使N型硅半 導(dǎo)體注入層形成的N區(qū)不會像光電二極管的N區(qū)一樣完全耗盡；在N型硅半導(dǎo)體 注入層周圍增加P型硅半導(dǎo)體注入層，P型硅半導(dǎo)體注入層與N型硅半導(dǎo)體注入 層形成反向P-N結(jié)，使N型硅半導(dǎo)體注入層與淺槽隔離區(qū)STI隔離，避免N型硅 半導(dǎo)體注入層與器件的淺槽隔離區(qū)STI接觸，很好的減小了暗電流，進而有效 減小了像素單元FD有源區(qū)的漏電流；在N型硅半導(dǎo)體注入層上增加Pin注入 層，使N型硅半導(dǎo)體注入層的硅表面與其上絕緣的Si02相隔離，消除了因表面 缺陷而產(chǎn)生的暗電流；通過上述結(jié)構(gòu)的改進形成的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)用在像素單 元中，可有效減小漏電流，這種像素單元用在CMOS圖像傳感器中時，可保證 對高速物體拍攝的清晰度。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)提供的像素單元的電路原理示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的4T Pixel像素單元的的版圖俯視示意圖3為本發(fā)明實施例的像素單元(4T Pixel)版圖俯視示意圖；圖4為本發(fā)明實施例的像素單元(4T Pixel)單元FD有源區(qū)N型硅半導(dǎo)體 注入層版圖示意圖5為本發(fā)明實施例的像素單元(4T Pixel)單元FD有源區(qū)P型硅半導(dǎo)體 注入層版圖示意圖6為本發(fā)明實施例的像素單元(4T Pixel)單元FD有源區(qū)Pin層版圖示
意圖7為圖6中^f象素單元(4T Pixel)單元FD有源區(qū)的A-A向?qū)S截面示意圖； 圖8為圖6中像素單元(4T Pixel)單元FD有源區(qū)的B-B向橫截面示意圖； 圖9為圖6中像素單元(4T Pixel)單元FD有源區(qū)的C-C向^f黃截面示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施方式提供 一種用在CMOS圖像傳感器中的像素單元的FD (Floating Diffusion)有源區(qū)結(jié)構(gòu)， -使用該FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)的4象素單元可有 效減小漏電流，進而保證該像素單元可工作在全局曝光模式，有效提高了使 用該像素單元的CMOS圖像傳感器對高速運動物體拍攝的清晰度。該FD有源區(qū) 結(jié)構(gòu)具體是在由P型硅半導(dǎo)體襯底上設(shè)置P型阱，并在P型阱上形成N型硅半 導(dǎo)體注入層作為N區(qū)構(gòu)成的FD有源區(qū)上，在N型硅半導(dǎo)體注入層中包含N-Plus 離子注入層，并在N型硅半導(dǎo)體注入層(N區(qū))周圍注入較高濃度的P型離子， 形成P型硅半導(dǎo)體注入層，使該P型硅半導(dǎo)體注入層與N型硅半導(dǎo)體注入層形成 較強的反向P-N結(jié)，避免了作為N區(qū)的N型硅半導(dǎo)體注入層與STI區(qū)的接觸，減 小暗電流，進而大大減小FD有源區(qū)的漏電程度；
在FD有源區(qū)的N型硅半導(dǎo)體注入層形成的N區(qū)硅表面注入高濃度P離子，形 成Pin層，使N區(qū)上的Si與其上的絕緣層Si02層隔離，消除因表面缺陷而產(chǎn)生的 暗電流，并且由于FD有源區(qū)使用了N-Plus離子注入，所以在復(fù)位時，此N區(qū)不 會像PD有源區(qū)的N區(qū)那樣會完全耗盡；
同時可以增加P型阱的離子注入濃度，加長傳輸門管和復(fù)位管的溝道長度，來減小FD有源區(qū)的漏電流。
通過上述結(jié)構(gòu)有機結(jié)合后，形成改進的FD有源區(qū)版圖結(jié)構(gòu)，改善了FD有源 區(qū)的漏電問題，有利于降低像素單元在全局曝光工作模式時的圖像失真的程 度。
為便于理解本發(fā)明的具體實施方式
，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā) 明作進一步說明。 實施例一
本實施例提供一種像素單元的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)，如圖3、圖7-9所示，具體 包括
P型硅半導(dǎo)體襯底上形成有P型阱(即P型硅半導(dǎo)體阱)，P型阱上設(shè)有N 型硅半導(dǎo)體注入層構(gòu)成了像素單元的FD有源區(qū)，在所述N型硅半導(dǎo)體注入層中 還包含有N-Plus離子注入層，在所述N型硅半導(dǎo)體注入層周圍設(shè)有P型硅半導(dǎo) 體注入層，所述P型硅半導(dǎo)體注入層與N型硅半導(dǎo)體注入層形成反向P-N結(jié)，用 于隔離N型硅半導(dǎo)體注入層與器件的淺槽隔離區(qū)STI (Shallow Trench Isolation),所述N型硅半導(dǎo)體注入層上設(shè)有P型硅半導(dǎo)體Pin層，P型硅Pin 層同時覆蓋在所述N型硅半導(dǎo)體注入層外圍的所述P型硅半導(dǎo)體注入層上，掩 埋型接觸孔底部穿過P型硅Pin層與所述的N型硅半導(dǎo)體注入層電連接。
上述的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)中，在N型硅半導(dǎo)體注入層中還包含有N-Minus離子 注入層。
同時在上述FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)中，增大P型阱的P型離子注入濃度，具體采用P 型離子(硼離子注入，Boron)，注入?yún)^(qū)濃度為1. 0E+14個B原子/cm3,以減小N 型硅半導(dǎo)體注入層形成的N區(qū)與P型硅半導(dǎo)體襯底的P-N結(jié)的耗盡層寬度，加長 了傳輸門管和復(fù)位管的柵極下溝道長度，降低了管子的源漏漏電流，達到了 進一步減小FD有源區(qū)漏電流的目的。
本實施例還提供一種形成上述像素單元的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)的制備方法，該 工藝具體包括在由P型硅半導(dǎo)體襯底上注入離子形成P型阱，在P型阱上設(shè)置N型硅半導(dǎo)
體注入層的FD有源區(qū)上，在N型硅半導(dǎo)體注入層中通過注入N-Plus離子形成N-Plus離子注入層；
在N型硅半導(dǎo)體注入層周圍注入較高濃度P型離子形成P型半導(dǎo)體注入層， 該P型半導(dǎo)體注入層與N型硅半導(dǎo)體注入層形成反向P-N結(jié)，使N型硅半導(dǎo)體注 入層與器件的淺槽隔離區(qū)STI有效隔離；實際中，較高濃度P型離子是指在N區(qū) 周圍的P型離子(硼離子注入，Boron)注入?yún)^(qū)(P型硅半導(dǎo)體注入層)濃度為 1. 0E+16個B原子/cm3。
在FD有源區(qū)的N型硅半導(dǎo)體注入層硅表面注入高濃度P型離子，形成P型離 子Pin層，用于使N型硅半導(dǎo)體注入層硅表面與其上的絕緣的Si02隔離。注入高 濃度P型離子的離子濃度為l. 2E+18個B原子/cm3。
上述工藝中，在由P型硅半導(dǎo)體襯底上注入離子形成P型阱時，可以增加P 型阱的離子注入濃度，具體采用P型離子(硼離子注入，Boron)注入，注入 區(qū)濃度為l. 0E+14個B原子/cm3，這樣可以減小N型硅半導(dǎo)體注入層與P型硅半導(dǎo) 體襯底P-N結(jié)的耗盡層寬度，以加長傳輸門管和復(fù)位管的溝道長度，減小因傳 輸門管和復(fù)位管的溝道過短導(dǎo)致的漏電流。
上述制備方法中，還可以在N型硅半導(dǎo)體注入層中通過注入N-Minus離子 形成N-M i nu s離子注入層。
下面結(jié)合相應(yīng)附圖，以常用的4T Pixel單元中應(yīng)用本發(fā)明實施例的FD有 源區(qū)結(jié)構(gòu)，對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
圖3給出了4T Pixel單元版圖的俯浮見示意圖，其中，光電二級管PD區(qū)版圖 主要包括PD有源區(qū)l, N-注入層2和Pin注入層3;圖3所示的版圖結(jié)構(gòu)中，傳輸 門管的柵極4位于PD有源區(qū)1和FD有源區(qū)7之間，金屬層5用來連接FD有源區(qū)7和 源跟隨管的柵極ll,由于FD有源區(qū)7設(shè)有一層P型硅半導(dǎo)體Pin層，所以接觸孔 為掩埋型接觸孔6，復(fù)位管的柵極標(biāo)注為8，有源區(qū)接觸孔9與電源相連，源跟 隨管的4冊極標(biāo)注為11;選通管的柵極標(biāo)注為12,有源區(qū)4矣觸孔13與輸出通道相連。清楚了4T Pixel的版圖結(jié)構(gòu)后，下面詳細(xì)介紹FD有源區(qū)的版圖結(jié)構(gòu)和 才黃截面概況。
圖4給出了FD有源區(qū)的N型硅半導(dǎo)體注入層14版圖的結(jié)構(gòu)示意，其中，N型 硅半導(dǎo)體注入層包含N-Plus和N-Minus注入層；N型硅半導(dǎo)體注入層^皮包含于 FD有源區(qū)內(nèi)，包含的距離可以根據(jù)實際情況而定；需要注意，實際中要使掩 埋接觸孔6落于N型硅半導(dǎo)體注入層14內(nèi)部。在FD有源區(qū)使用了N-Plus注入 后，在復(fù)位時，N型硅半導(dǎo)體注入層形成的N區(qū)不會像PD區(qū)的N區(qū)那樣會完全耗 盡。
圖5給出了FD有源區(qū)的P型半導(dǎo)體注入層15版圖的結(jié)構(gòu)示意，其中，P型硅 半導(dǎo)體注入層與圖3中的N硅半導(dǎo)體注入層相接，在工藝上P硅半導(dǎo)體注入層， 注入離子能量比N-Plus離子注入能量稍高，目的是在FD有源區(qū)的N硅半導(dǎo)體注 入層形成的N區(qū)硅周圍形成P區(qū)，避免N區(qū)的硅與器件的淺槽的隔離區(qū)STI接觸 產(chǎn)生暗電流。
圖6給出了FD有源區(qū)的Pin層16版圖的結(jié)構(gòu)示意，其中，F(xiàn)D有源區(qū)的Pin層 是由一薄層高濃度的P型硅組成，用來隔離N型硅半導(dǎo)體注入層的硅表面與其 上的S i 02的接觸，從而可以防止因表面缺陷而產(chǎn)生的暗電流。
圖7給出了圖6的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)的示意圖中的A-A向橫截面示意圖，其中示 出了，包括傳輸門管和FD有源區(qū)的橫截面示意圖，其中，PD區(qū)的Pin層3與FD 有源區(qū)的Pin層16在實際中可作為同一次工藝形成，圖中，4為傳輸門管的柵 極，17為P型硅襯底，18為P型阱，14為N型硅半導(dǎo)體層，6為掩埋型接觸孔， 其孔深度大于Pin層的厚度，與N型硅半導(dǎo)體層接觸形成電連接，F(xiàn)D有源區(qū)N型
14的深度，以使N型硅半導(dǎo)體層14形成的N區(qū)與器件的淺槽隔離區(qū)(STI) 19相
互隔離，避免產(chǎn)生暗電 流o
圖8為圖6的B-B向橫截面示意圖，圖9為圖6的C-C向橫截面示意圖，圖9中 示意出復(fù)位管和FD有源區(qū)的橫截面示意圖，可結(jié)合圖8、 9示意的結(jié)構(gòu)對本發(fā)明作進一步了解。
實際中，為進一步減少FD有源區(qū)的漏電流，可以適當(dāng)加長傳^r門管和復(fù)
位管的溝道長度，可以通過增加P型阱的P型離子注入濃度，以減小N區(qū)與P型
襯底的P-N結(jié)的耗盡層寬度，來增加傳輸門管和復(fù)位管的溝道長度，增加的溝
道長度要以增加的管子面積與減小漏電流程度來折衷考慮，例如可根據(jù)像素
單元面積大小設(shè)定管子的溝道長度為O. 5um或0. 6um，若再增大管子溝道長 度，溝道漏電流并不會明顯減小，并可能使PD有源區(qū)面積比例顯著縮小，此 時不需要再加長管子溝道長度。
通過上述改進后形成的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)，可以有效減小漏電流的產(chǎn)生，進 而提高了像素單元工作在全局曝光模式的可行性，提高了使用這種FD有源區(qū) 結(jié)構(gòu)的像素單元的CMOS圖像傳感器拍攝高速運動圖像的清晰度，減小了圖像 的失真。
實施例二
本實施例提供一種CMOS圖像傳感器，該CMOS圖像傳感器與現(xiàn)有的CMOS圖 像傳感器結(jié)構(gòu)基本相同，可以由多個像素單元連接成像素陣列，每個像素單 元由光電二極管、傳輸門管、復(fù)位管、源跟隨管和選通管構(gòu)成，與現(xiàn)有CMOS 圖像傳感器的區(qū)別是，該CMOS圖像傳感器的各像素單元中連接傳輸門管、復(fù) 位管、源跟隨管的F D有源區(qū)采用上述實施例 一 中給出的任 一 種F D有源區(qū)結(jié) 構(gòu)，這樣可以保證工作在全局曝光工作模式時，減小像素單元的漏電流，進 而保證CMOS圖像傳感器對拍攝高速運動物體時的清晰度。
綜上所述，本發(fā)明實施例中通過改進像素單元Pixel的FD有源區(qū)版圖結(jié)構(gòu) 和工藝，減小了像素單元Pixel的FD有源區(qū)的漏電程度，滿足了圖像技術(shù)發(fā)展 趨勢對CMOS圖像傳感器工作于全局曝光方式的要求，具有這種FD有源區(qū)結(jié)構(gòu) 的像素單元以全局曝光方式工作的積分光電電荷轉(zhuǎn)移到FD有源區(qū)后，讀取FD 有源區(qū)的光電信號過程中，F(xiàn)D有源區(qū)的漏電程度大大減小了，有效地降低了 采集圖像信號失真的程度，保證了像素單元Pixel工作于全局曝光采集信號方式的可行性。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種像素單元的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括P型硅半導(dǎo)體襯底上形成P型阱，P型阱上設(shè)有N型硅半導(dǎo)體注入層，所述N型硅半導(dǎo)體注入層中包含有N-Plus離子注入層，所述N型硅半導(dǎo)體注入層周圍設(shè)有P型硅半導(dǎo)體注入層，所述P型硅半導(dǎo)體注入層與N型硅半導(dǎo)體注入層形成反向P-N結(jié)，用于隔離N型硅半導(dǎo)體注入層與器件的淺槽隔離區(qū)STI，所述N型硅半導(dǎo)體注入層上設(shè)有P型硅半導(dǎo)體Pin層，掩埋型接觸孔底部穿過P型硅半導(dǎo)體Pin層與N型硅半導(dǎo)體注入層電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素單元的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述N 型硅半導(dǎo)體注入層中還包含有N-Miims離子注入層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素單元的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 Pin層還覆蓋在所述N型硅半導(dǎo)體注入層周圍的所述P型硅半導(dǎo)體注入層上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的像素單元的有源區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述加 長傳輸門管和復(fù)位管的柵極下的溝道長度為O. 5um或0. 6um。
5、 一種像素單元的FD有源區(qū)的制備方法，其特征在于，包括 在由P型硅半導(dǎo)體襯底上注入離子形成P型阱，在P型阱上設(shè)置N型硅豐導(dǎo)體注入層的有源區(qū)上，在N型硅半導(dǎo)體注入層中通過注入N-Plus離子形成N-Plus離子注入層；在N型硅半導(dǎo)體注入層周圍注入較高濃度P型離子，形成反向P-N結(jié)構(gòu)成P 型硅半導(dǎo)體注入層；在有源區(qū)的N型硅半導(dǎo)體注入層硅表面注入高濃度P型離子，形成P型硅離 子Pin層，用于使N型硅半導(dǎo)體注入層的硅表面與二氧化硅隔離。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的像素單元的FD有源區(qū)的制備方法，其特征在 于，所述在由P型硅半導(dǎo)體襯底上注入離子形成P型阱時，增加P型阱的離子注 入濃度，減小N型硅半導(dǎo)體注入層與P型硅半導(dǎo)體襯底P-N結(jié)的寬度，加長傳輸門管和復(fù)位管的溝道長度為O. 5um或0. 6um。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的像素單元的FD有源區(qū)的制備方法，其特征在 于，所述方法還包括在N型硅半導(dǎo)體注入層中通過注入N-M i nu s離子形成N-M i nu s離子注入層。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的像素單元的FD有源區(qū)的制備方法，其特征在 于，所述方法中，在由P型硅半導(dǎo)體襯底上注入離子形成P型阱、在N型硅半導(dǎo) 體注入層周圍注入較高濃度P型離子、及在有源區(qū)的N型硅半導(dǎo)體注入層硅表 面注入高濃度P型離子形成P型硅離子Pin層的步驟中均采用硼離子注入，各注 入?yún)^(qū)的P型離子濃度分別為P型阱注入?yún)^(qū)的離子濃度為l. 0E+14個B原子/cm3、 N型硅半導(dǎo)體注入層周圍注入較高濃度P型離子的注入?yún)^(qū)濃度為l. 0E+16個B原 子/cm3、 P型硅離子Pin層注入?yún)^(qū)的離子濃度為l. 2E+18個B原子/cm3。
9、 一種CMOS圖像傳感器，包括由多個像素單元連接成像素陣列，每個像 素單元由光電二極管、傳輸門管、復(fù)位管、源跟隨管和選通管構(gòu)成，其特征 在于，所述像素單元中連接傳輸門管、復(fù)位管、源跟隨管的FD有源區(qū)采用上 述權(quán)利要求l - 4中任一種所述的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種像素單元的FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)，屬于CMOS圖像傳感器領(lǐng)域。該FD有源區(qū)結(jié)構(gòu)包括P型硅半導(dǎo)體襯底上形成P型阱，P型阱上設(shè)有N型硅半導(dǎo)體注入層，所述N型硅半導(dǎo)體注入層中包含有N-Plus離子注入層，所述N型硅半導(dǎo)體注入層周圍設(shè)有P型硅半導(dǎo)體注入層，所述P型硅半導(dǎo)體注入層用于隔離N型硅半導(dǎo)體注入層與器件的淺槽隔離區(qū)STI，所述N型硅半導(dǎo)體注入層上設(shè)有P型硅半導(dǎo)體Pin層，掩埋型接觸孔底部穿過P型硅半導(dǎo)體Pin層與N型硅半導(dǎo)體注入層電連接。通過在像素單元FD有源區(qū)的N型硅半導(dǎo)體注入層中加入N-Plus注入層，在N型硅半導(dǎo)體注入層周圍增加P型硅半導(dǎo)體注入層，在N型硅半導(dǎo)體注入層上增加Pin注入層等幾中結(jié)構(gòu)的改變，有效減小FD有源區(qū)漏電流的產(chǎn)生。
文檔編號H01L27/146GK101459188SQ20081024108
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者郭同輝 申請人:北京思比科微電子技術(shù)有限公司