一種cmos圖像傳感器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器及其制備方法，所述傳感器包括：半導體襯底以及位于襯底上的外延層；第一柵極結(jié)構和第二柵極結(jié)構，位于所述外延層上；光電二極管區(qū)，形成于所述外延層中；第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)，位于所述第二柵極結(jié)構兩側(cè)；層間介質(zhì)層，形成于所述柵極結(jié)構和外延層上方；第一接觸塞和第二接觸塞，位于所述層間介質(zhì)層中，其中，所述第一接觸塞位于所述第一浮置擴散區(qū)上方并與所述第一浮置擴散區(qū)電連接，所述第二接觸塞位于與所述第二柵極結(jié)構上方，并與所述第二柵極結(jié)構電連接；所述第一浮置擴散區(qū)通過第一接觸塞、導線、第二接觸塞與所述第二柵極結(jié)構形成的電容相連，用于增加第一浮置擴散區(qū)電容量。
【專利說明】一種CMOS圖像傳感器及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像傳感器領域，具體地，本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器及其制備方法。
【背景技術】
[0002]通常，圖像傳感器是將光學圖像轉(zhuǎn)換成電信號的半導體器件。圖像傳感器包括電荷耦合器件(CXD)和互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器。
[0003]由于CMOS圖像傳感器(CIS)具有改善的制造技術和特性，因此半導體制造技術各方面都集中于開發(fā)CMOS圖像傳感器。CMOS圖像傳感器利用CMOS技術制造，并且具有較低功耗，更容易實現(xiàn)高度集成，制造出尺寸更小的器件，因此，CMOS圖像傳感器廣泛的應用于各種產(chǎn)品，例如數(shù)字照相機和數(shù)字攝像機等。
[0004]CMOS圖像傳感器的個像素可以包括用于接收光的多個光電二極管以及用于控制輸入視頻信號的多個晶體管。按照晶體管的數(shù)目，CMOS圖像傳感器可以分為3T型、4T型等。3T型CMOS圖像傳感器可以包括一個光電二極管和三個晶體管，而4T型CMOS圖像傳感器可以包括一個光電二極管和四個晶體管。
[0005]圖1所示是4T型CIS，包括:光電二極管區(qū)H)、傳輸晶體管Tx、復位晶體管RST、源跟隨晶體管SF和行選通晶體管SEL。其中，浮置擴散區(qū)FD可以從光電二極管H)接收電子，然后將電子轉(zhuǎn)換為電壓。
[0006]目前CMOS圖像傳感器的結(jié)構如圖1b和Ic所示，所述CMOS圖像傳感器包括在半導體襯底101和/或位于半導體襯底上方的外延層102,所述襯底或外延層102可以分為有源區(qū)和器件隔離區(qū)，所述有源區(qū)中包括光電二極管區(qū)(PD) 103、浮置擴散區(qū)(FD) 105以及傳輸晶體管(Tx)區(qū)107，所述外延層102上具有柵極結(jié)構104，所述柵極結(jié)構中包含柵絕緣層、柵極材料層，所述柵極結(jié)構具有絕緣材料的側(cè)墻，所述CMOS圖像傳感器還包括位于浮置擴散區(qū)(FD) 105上方的接觸塞106，所述接觸塞106將有源區(qū)中浮置擴散區(qū)(FD) 105與所述源跟隨晶體管SF的柵極結(jié)構相連。
[0007]工作時，所述光電二極管F1D可以感測入射光,然后根據(jù)光強的變化產(chǎn)生電荷,傳輸晶體管Tx將H)產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到浮置擴散區(qū)FD，源跟隨晶體管SF將電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號。在轉(zhuǎn)移之前，浮置擴散區(qū)FD將電子從光電二極管H)傳輸?shù)綇臀痪w管RST以使其導通，由此，浮置擴散區(qū)FD可設定為在預定電平下具有低電荷狀態(tài)。復位RST可以釋放存儲在浮置擴散區(qū)FD中的電荷，用于進行信號檢測，而源跟隨晶體管SF可充當源跟隨器，用于將電荷轉(zhuǎn)換為電信號。
[0008]在上述所述的CMOS圖像傳感器中，如果將所述光電二極管產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到浮置擴散區(qū)FD，則復位晶體管RST導通，電荷被傳送到源跟隨晶體管SF，然后轉(zhuǎn)換為電信號，浮置擴散區(qū)則起到了電容的作用，此外，浮置擴散區(qū)由源/漏摻雜(N+)與外延層(P)形成結(jié)電容，所述結(jié)電容主要通過摻雜濃度來控制電容量，但是由此也會引起低電容量的問題。特別是，浮置擴散區(qū)FD可以從光電二極管區(qū)H)接受電子，然后將電子轉(zhuǎn)換為電壓。如果出現(xiàn)低電容量，則弓丨起噪聲增加。
[0009]因此，如何提高所述CMOS圖像傳感器中電容量，降低噪聲，增加對來自光電二極管ro的電荷接受量，提高整體飽和水平成為目前需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。
[0011]本發(fā)明為了克服目前CMOS圖像傳感器中電容量低，容易增加噪聲的問題，提供了一種CMOS圖像傳感器，包括:
[0012]半導體襯底以及位于所述襯底上的外延層；
[0013]第一柵極結(jié)構和第二柵極結(jié)構，位于所述外延層上；
[0014]光電二極管區(qū)，形成于所述外延層中；
[0015]第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)，位于所述第二柵極結(jié)構兩側(cè)；
[0016]層間介質(zhì)層，形成于所述柵極結(jié)構和外延層上方；
[0017]第一接觸塞和第二接觸塞，位于所述層間介質(zhì)層中，其中，所述第一接觸塞位于所述第一浮置擴散區(qū)上方并與所述第一浮置擴散區(qū)電連接，所述第二接觸塞位于與所述第二柵極結(jié)構上方，并與所述第二柵極結(jié)構電連接；
[0018]導線，位于所述層間介質(zhì)層上，并與所述第一接觸塞和所述第二接觸塞電連接；
[0019]所述第一浮置擴散區(qū)通過第一接觸塞、導線、第二接觸塞與所述第二柵極結(jié)構形成的電容相連，用于增加第一浮置擴散區(qū)電容量。
[0020]作為優(yōu)選，所述第二柵極結(jié)構下方的所述第一浮置擴散區(qū)和所述第二浮置擴散區(qū)之間具有與所述第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)同型高劑量摻雜區(qū)，以增加所述第二柵極結(jié)構電容的電容量。
[0021]作為優(yōu)選，所述高劑量摻雜能量和劑量與MOS的Vt摻雜相同。
[0022]作為優(yōu)選，所述圖像傳感器還包括位于整個外延層上方的接觸孔蝕刻停止層。
[0023]作為優(yōu)選，所述第一接觸塞與所述第一浮置擴散區(qū)之間具有金屬硅化物層。
[0024]作為優(yōu)選，所述柵極結(jié)構包括柵絕緣層、柵材料層以及金屬硅化物層。
[0025]作為優(yōu)選，所述柵材料層為硅材料層或多晶硅材料層。
[0026]本發(fā)明還提供了一種制備上述CMOS圖像傳感器的方法，包括:
[0027]提供半導體襯底并在所述半導體襯底上形成外延層；
[0028]在所述外延層上形成第一柵極結(jié)構和第二柵極結(jié)構；
[0029]在所述第一柵極結(jié)構的一側(cè)注入摻雜離子形成光電二極管區(qū)；
[0030]在所述第一柵極結(jié)構的另一側(cè)的所述第二柵極結(jié)構兩側(cè)注入摻雜離子形成第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)；
[0031]沉積層間介質(zhì)層；
[0032]在所述層間介質(zhì)層中所述第一浮置擴散區(qū)上方和所述第二柵極結(jié)構上方分別形成第一接觸塞和第二接觸塞；
[0033]在所述層間介質(zhì)層上形成導線，以電連接所述第一接觸塞和第二接觸塞。[0034]作為優(yōu)選，所述方法還包括在所述第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)之間注入與所述第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)同型高劑量摻雜的步驟。
[0035]作為優(yōu)選，所述高劑量摻雜能量和劑量與MOS的Vt摻雜相同。
[0036]作為優(yōu)選，在整個所述半導體襯底上方形成接觸孔蝕刻停止層。
[0037]作為優(yōu)選，在沉積層間介質(zhì)層之前還包括在所述第一浮置擴散區(qū)上方形成金屬硅化物層的步驟。
[0038]作為優(yōu)選，所述柵極結(jié)構形成步驟包括:
[0039]在所述外延層上方沉積柵極絕緣層；
[0040]在所述柵極絕緣層上沉積柵極材料層；
[0041]在所述柵極材料層上方沉積金屬硅化物層。
[0042]作為優(yōu)選，在所述柵極結(jié)構兩側(cè)形成LDD區(qū)。
[0043]作為優(yōu)選，所述第一接觸塞和第二接觸塞的形成方法為:
[0044]蝕刻所述層間介質(zhì)層，在所述第一浮置擴散區(qū)上方和所述第二浮置擴散區(qū)對應的所述接觸孔蝕刻停止層上方形成第一接觸孔和第二接觸孔，填充傳導材料并進行平坦化步驟，形成第一接觸塞和第二接觸塞。
[0045]本發(fā)明所述的CMOS圖像傳感器包含硅襯底及外延層、光電二極管、傳輸晶體管和浮置擴散區(qū)。其中在浮置擴散區(qū)源/漏摻雜(N+)上面，通過MOS柵極形成MOS電容，在MOS柵極下面加入高劑量摻雜(N+)，增加電容量，進而減少噪聲并增加對H)的電荷接收量，提高飽和水平。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0047]圖la-c為現(xiàn)有技術中CMOS圖像傳感器的實例；
[0048]圖2a_b為本發(fā)明中CMOS圖像傳感器的實例；
[0049]圖3本發(fā)明中CMOS圖像傳感器制備流程圖；
[0050]圖4a_g為本發(fā)明中CMOS圖像傳感器制備示意圖。
【具體實施方式】
[0051]在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。
[0052]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的描述，以說明本發(fā)明所述圖像傳感器以及制備方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限于半導體領域的技術人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0053]應予以注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施例，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式。此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0054]現(xiàn)在，將參照附圖更詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例。然而，這些示例性實施例可以多種不同的形式來實施，并且不應當被解釋為只限于這里所闡述的實施例。應當理解的是，提供這些實施例是為了使得本發(fā)明的公開徹底且完整，并且將這些示例性實施例的構思充分傳達給本領域普通技術人員。在附圖中，為了清楚起見，夸大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標記表示相同的元件，因而將省略對它們的描述。
[0055]本發(fā)明所述的CMOS圖像傳感器包括光電二極管區(qū)H)，傳輸晶體管Tx，復位晶體管RST，源跟隨晶體管SF和行選通晶體管SEL。本發(fā)明所述CMOS圖像傳感器針對增加浮置擴散區(qū)FD電容量進行的改進，因此，在以下【具體實施方式】或者說明中對浮置擴散區(qū)FD進行著重說明，有可能沒有提到或者省略了對其他有源器件的說明，但是本領域技術人員可以知道，所述CMOS圖像傳感器中必然也還包含光電二極管區(qū)H)，傳輸晶體管Tx，復位晶體管RST，源跟隨晶體管SF和行選通晶體管SEL以及其他不可或缺的器件。
[0056]在本發(fā)明中所述的CMOS圖像傳感器，如圖2a、2b所示，包括半導體襯底201，位于半導體襯底上方的外延層202 ;位于外延層202上的第一柵極結(jié)構、第二柵極結(jié)構以及位于所述外延層上方接觸孔蝕刻停止層213和層間介質(zhì)層207，其中，所述第二柵極結(jié)構中最上層為金屬硅化物層；位于第二柵極結(jié)構兩側(cè)的第一浮置擴散區(qū)FD215和第二浮置擴散區(qū)FD205，其中所述第一浮置擴散區(qū)和所述第二浮置擴散區(qū)之間具有與所述第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)同型高劑量摻雜區(qū)，以增加所述第二柵極結(jié)構電容的電容量，所述高劑量摻雜能量和劑量與MOS的Vt摻雜可以相同或者不同，作為進一步優(yōu)選，在本發(fā)明中所述高劑量摻雜能量和劑量與MOS的Vt摻雜相同，因此可以使用同一個光罩，若所述摻雜不同，則需要加一個光罩；第一接觸塞206和第二接觸塞208，其中，所述第一接觸塞位于第一浮置擴散區(qū)上方，并與所述第一浮置擴散區(qū)電連接，所述第二接觸塞位于所述第二柵極結(jié)構上方，具體地，位于所述柵極結(jié)構中最上層的金屬硅化物層上方，并且與所述第二柵極結(jié)構電連接；導線216位于所述層間介質(zhì)層上,并與所述第一接觸塞和所述第二接觸塞電連接，所述第一浮置擴散區(qū)215通過第一接觸塞206、導線216、第二接觸塞208與第二柵極結(jié)構形成的電容相連，用于增加第一浮置擴散區(qū)電容量。
[0057]具體地，本發(fā)明中所述的半導體襯底201可以為P++型半導體襯底，P型外延層202，所述柵極結(jié)構包括柵絕緣層212、柵材料層204以及金屬硅化物層214，所述柵極結(jié)構還包括位于柵堆結(jié)構兩側(cè)的柵極結(jié)構間隔壁。
[0058]此外，在所述外延層202中可以形成源漏區(qū)，以形成所述浮置擴散區(qū)，并在所述源漏區(qū)域進行摻雜離子的注入，本發(fā)明所述源漏區(qū)以及LDD區(qū)為構成器件的常規(guī)部分，因此在圖中并沒有標示出來。
[0059]所述第一、第二柵極結(jié)構上方具有接觸孔蝕刻停止層213，所述接觸孔蝕刻停止層213上又沉積有層間介質(zhì)層207，以覆蓋所述柵極結(jié)構。其中，所述接觸孔蝕刻停止層213可以覆蓋整個外延層，所述第一浮置擴散區(qū)FD215和第二浮置擴散區(qū)FD205位于所述外延層202中，而所述第一接觸塞206和所述第二接觸塞208位于所述層間介質(zhì)層207中，并穿透所述層間介質(zhì)層207露出其上表面，用于與所述導線216相連，所述第一接觸塞206與第一浮置擴散區(qū)FD215電連接，所述第二接觸塞208與所述第二柵極結(jié)構211相接處，形成額外電容，當?shù)谝唤佑|塞206和所述第二接觸塞208通過所述導線216連通后，所述第一浮置擴散區(qū)FD215與所述額外電容相連通，用于增加所述第一浮置擴散區(qū)FD215的電容量，作為優(yōu)選，所述接觸孔蝕刻停止層213可以為氮化物層，例如可以為氮化硅等。作為進一步的優(yōu)選，所述第一接觸塞206與所述第一浮置擴散區(qū)FD215之間具有金屬硅化物層(在所述圖示中并沒標示)以減小所述連接時的電阻。如圖2a所示，所述CMOS圖像傳感器中還可以包括第三接觸塞，所述第三接觸塞，可以穿過所述層間介質(zhì)層207以暴露所述源跟隨晶體管SF的柵極結(jié)構上表面，所述傳輸晶體管Tx、復位晶體管RST以及源跟隨晶體管SF與有源區(qū)除了光電二極管區(qū)H)之間均相互重疊。
[0060]工作時，所述光電二極管F1D可以感測入射光,然后根據(jù)光強的變化產(chǎn)生電荷,傳輸晶體管Tx將H)產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到浮置擴散區(qū)FD，源跟隨晶體管SF將電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號。在轉(zhuǎn)移之前，浮置擴散區(qū)FD將電子從光電二極管H)傳輸?shù)綇臀痪w管RST以使其導通，由此，浮置擴散區(qū)FD可設定為在預定電平下具有低電荷狀態(tài)。復位晶體管RST可以釋放存儲在浮置擴散區(qū)FD中的電荷，用于進行信號檢測，而源跟隨晶體管SF用于將電荷轉(zhuǎn)換為電信號。由于所述第二浮置擴散區(qū)FD205上方的第二柵極結(jié)構可以形成額外的電容，即MOS電容，與所述第一浮置擴散區(qū)FD215形成并列電容，并通過所述第一接觸塞206和所述第二接觸塞208和導線216連通，從而使所述第一浮置擴散區(qū)FD215的電容量增加，進而減少噪聲并增加對H)的電荷接收量，提高飽和水平。此外，在第二柵極結(jié)構(M0S柵極)下面加入高劑量摻雜(N+)，可以進一步增加電容量，進一步減少噪聲并增加對ro的電荷接收量，提聞飽和水平。
[0061]此外，本發(fā)明還提供了一種制備上述CMOS圖像傳感器的方法，所述方法流程如圖3所示,所述方法包括:
[0062]步驟201提供半導體襯底和/外延層，在所述外延層上形成第一柵極結(jié)構和第二柵極結(jié)構，其中所述第二柵極結(jié)構最上方為金屬硅化物層；
[0063]具體地，如圖4a_b所示，通過外延工藝在重摻雜P++半導體襯底201上和/或上方形成輕摻雜P外延層202，作為優(yōu)選，形成所述第二柵極結(jié)構之前還可以在要形成的第二柵極結(jié)構的區(qū)域209進行高劑量摻雜注入的步驟，以在所述第二柵極結(jié)構下方形成高摻雜區(qū)域209，所述摻雜可以與所述第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)同型，作為進一步優(yōu)選，所述高劑量摻雜能量和劑量與MOS的Vt摻雜相同。
[0064]然后在所述外延層上方形成第一柵極結(jié)構和第二柵極結(jié)構。具體地，所述第一柵極結(jié)構作為傳輸晶體管柵極，所述第二柵極結(jié)構作為MOS柵極，其中，所述第一柵極結(jié)構和第二柵極結(jié)構可以完全一樣，其形成方法以第一柵極結(jié)構為例進行說明，在所述外延層202上方依次堆疊柵絕緣層212、柵材料層204，然后利用掩膜進行光刻工藝將柵絕緣層、柵材料層204圖案化，作為優(yōu)選，還可以在柵極兩側(cè)形成柵極間隔壁；如圖4b所示，在柵極絕緣層212、柵材料層204上沉積氧化物絕緣層，然后進行蝕刻，僅保留位于柵極兩側(cè)的氧化物，以形成柵極間隔壁。所述蝕刻方法可以為通過光刻然后利用干蝕刻等方法，所述方法均為本領域常用方法，本領域技術人員可以進行選擇，在此不再贅述。
[0065]步驟202在第一柵極結(jié)構一側(cè)注入摻雜離子形成光電二極管區(qū)；
[0066]具體地，在所述形成的第一柵極結(jié)構上沉積光致蝕刻圖案并露出所述柵極結(jié)構兩側(cè)源漏，以所述圖案為掩膜進行η雜質(zhì)離子的注入，以形成LDD區(qū)。在此，所述LDD區(qū)的形成方法僅僅為示例性的，并不局限于所述方法。在形成LDD區(qū)后，還可以在所述202上形成η擴散區(qū)203，在本發(fā)明的一【具體實施方式】中可以首先形成另一光致抗蝕劑圖案，僅暴露所述光電二極管區(qū)，然后以所述圖案為掩膜進行η型雜質(zhì)離子注入，以形成η擴散區(qū)203，在該步驟中所述η型雜質(zhì)離子的能量相比于LDD區(qū)所選用例子的能量更高，形成能夠比LDD區(qū)更深的擴散區(qū)，最后去除所述圖案，形成光電二極管區(qū)，如圖4c所示。作為優(yōu)選，所述外延層202中形成較深的光電二極管區(qū)203后，可以提高低壓光電二極管收集光生電荷能力，進而提聞感光靈敏度。
[0067]步驟203在所述第一柵極結(jié)構另一側(cè)的所述第二柵極結(jié)構兩側(cè)注入摻雜離子形成第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)；
[0068]具體地，如圖4d所示，在所述第二柵極結(jié)構上形成圖案掩膜層，暴露第二柵極結(jié)構兩側(cè)的源漏，在所述源漏進行大量η+型雜質(zhì)離子，在所述源漏區(qū)形成第一浮置擴散區(qū)FD215和第二浮置擴散區(qū)FD205，其中所述第一浮置擴散區(qū)FD215靠近所述第二柵極結(jié)構。
[0069]步驟204在所述外延層上方形成接觸孔蝕刻停止層；
[0070]具體地，在所述外延層上方形成接觸孔蝕刻停止層，作為優(yōu)選，如圖4e所示，在整個外延層上方沉積接觸孔蝕刻停止層213，以覆蓋所述柵極結(jié)構以及外延層202等，所述接觸孔蝕刻停止層213可以選用本領常用絕緣材料或其他硬掩膜材料，例如在本發(fā)明中可以優(yōu)選氮化硅，所述沉積方法可以為選用本領域常用方法。作為優(yōu)選，在沉積所述接觸孔停止層之前還可以在所述第一浮置擴散區(qū)上方形成金屬硅化物層:具體地，在所述第一浮置擴散區(qū)上方沉積金屬層，進行一熱工藝，以使接觸該金屬層的外延層表面形成金屬硅化物層，然后去除未反應的該金屬層，在所述第二柵極結(jié)構上以同樣的方法形成金屬硅化物層214以降低接觸電阻，在形成所述金屬硅化物層214后，然后再沉積所述接觸孔蝕刻停止層。
[0071]步驟205沉積層間介質(zhì)層；
[0072]具體地，在所述接觸孔蝕刻停止層213上方沉積層間介質(zhì)層207，如圖4f所示。
[0073]步驟206在所述層間介質(zhì)層中所述第一浮置擴散區(qū)和所述第二柵極結(jié)構中金屬硅化物層上方分別形成第一接觸塞和第二接觸塞；
[0074]具體地，在所述層間介質(zhì)層207上形成圖案掩膜層，以所述圖案掩膜層為掩膜進行蝕刻，在層間介質(zhì)層207中形成第一接觸孔和第二接觸孔，然后沉積傳導材料以填充所述第一接觸孔和第二接觸孔中，并進行平坦化，以形成第一接觸塞和第二接觸塞，如圖4g所示。
[0075]步驟207在所述層間介質(zhì)層上形成導線，以電連接所述第一接觸塞和第二接觸塞,如圖2b所示。
[0076]本發(fā)明所述的CMOS圖像傳感器包含硅襯底及外延層、光電二極管、傳輸晶體管和浮置擴散區(qū)。其中在浮置擴散區(qū)源/漏摻雜(N+)上面，通過MOS柵極形成MOS電容，在MOS柵極下面加入高劑量摻雜(N+)，增加電容量，進而減少噪聲并增加對H)的電荷接收量，提高飽和水平。
[0077]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
【權利要求】
1.一種CMOS圖像傳感器，包括: 半導體襯底以及位于所述襯底上的外延層； 第一柵極結(jié)構和第二柵極結(jié)構，位于所述外延層上； 光電二極管區(qū)，形成于所述外延層中； 第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)，位于所述第二柵極結(jié)構兩側(cè)； 層間介質(zhì)層，形成于所述柵極結(jié)構和外延層上方； 第一接觸塞和第二接觸塞，位于所述層間介質(zhì)層中，其中，所述第一接觸塞位于所述第一浮置擴散區(qū)上方并與所述第一浮置擴散區(qū)電連接，所述第二接觸塞位于與所述第二柵極結(jié)構上方，并與所述第二柵極結(jié)構電連接； 導線，位于所述層間介質(zhì)層上，并與所述第一接觸塞和所述第二接觸塞電連接； 所述第一浮置擴散區(qū)通過第一接觸 塞、導線、第二接觸塞與所述第二柵極結(jié)構形成的電容相連，用于增加第一浮置擴散區(qū)電容量。
2.根據(jù)權利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述第二柵極結(jié)構下方的所述第一浮置擴散區(qū)和所述第二浮置擴散區(qū)之間具有與所述第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)同型高劑量摻雜區(qū)，以增加所述第二柵極結(jié)構電容的電容量。
3.根據(jù)權利要求2所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述高劑量摻雜能量和劑量與MOS的Vt摻雜相同。
4.根據(jù)權利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述圖像傳感器還包括位于整個外延層上方的接觸孔蝕刻停止層。
5.根據(jù)權利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述第一接觸塞與所述第一浮置擴散區(qū)之間具有金屬硅化物層。
6.根據(jù)權利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述柵極結(jié)構包括柵絕緣層、柵材料層以及金屬硅化物層。
7.根據(jù)權利要求6所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述柵材料層為硅材料層或多晶娃材料層。
8.一種制備權利要求1所述CMOS圖像傳感器的方法，包括: 提供半導體襯底并在所述半導體襯底上形成外延層； 在所述外延層上形成第一柵極結(jié)構和第二柵極結(jié)構； 在所述第一柵極結(jié)構的一側(cè)注入摻雜離子形成光電二極管區(qū)； 在所述第一柵極結(jié)構的另一側(cè)的所述第二柵極結(jié)構兩側(cè)注入摻雜離子形成第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)； 沉積層間介質(zhì)層； 在所述層間介質(zhì)層中所述第一浮置擴散區(qū)上方和所述第二柵極結(jié)構上方分別形成第一接觸塞和第二接觸塞； 在所述層間介質(zhì)層上形成導線，以電連接所述第一接觸塞和第二接觸塞。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)之間注入與所述第一浮置擴散區(qū)和第二浮置擴散區(qū)同型高劑量摻雜的步驟。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，所述高劑量摻雜能量和劑量與MOS的Vt摻雜相同。
11.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，在整個所述半導體襯底上方形成接觸孔蝕刻停止層。
12.根據(jù)權利要求8或11所述的方法，其特征在于，在沉積層間介質(zhì)層之前還包括在所述第一浮置擴散區(qū)上方形成金屬硅化物層的步驟。
13.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構形成步驟包括: 在所述外延層上方沉積柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層上沉積柵極材料層； 在所述柵極材料層上方沉積金屬硅化物層。
14.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 在所述柵極結(jié)構兩側(cè)形成LDD區(qū)。
15.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一接觸塞和第二接觸塞的形成方法為: 蝕刻所述層間介質(zhì)層，在所述第一浮置擴散區(qū)上方和與所述第二浮置擴散區(qū)對應的所述接觸孔蝕刻停止層上方形成第一接觸孔和第二接觸孔，填充傳導材料并進行平坦化步驟，形成第一接觸塞和第二接觸塞。
【文檔編號】H01L27/146GK103579262SQ201210279610
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月7日 優(yōu)先權日:2012年8月7日
【發(fā)明者】陳建奇 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司