專利名稱：垂直濾色檢測器組及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器。更具體地，本發(fā)明涉及一種能夠簡化垂直濾色檢測器組的結(jié)構(gòu)及其制造工藝的垂直濾色檢測器組及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，垂直濾色檢測器組包括形成于半導(dǎo)體襯底上的6個或更多N型層和P型層。
由N型層和P型層形成的PN結(jié)隨著結(jié)深度的不同而對光波長具有不同的吸收率。
因而，由于對光波長的吸收率隨著PN結(jié)相對于硅表面的位置變化而變化，所以能夠在垂直方向濾色。
圖1為示出硅中光吸收系數(shù)和光透射深度與光波長之間關(guān)系的圖表。
在現(xiàn)有CMOS圖像傳感器中，與不同色彩相對應(yīng)的所有PN結(jié)均形成在某一深度處，其中，紅光和綠光可以分別被吸收到硅表面下的10μm或更大的深度和1.0μm的深度，而藍光被吸收到硅表面下的僅約0.3μm(即3000埃)的深度，因而藍光的色彩再現(xiàn)率(color reproduction)下降。
產(chǎn)品的色彩再現(xiàn)率實際上是基于B/G比率來進行估算，其中B/G比率的標準范圍為0.6-1.0。
這里，上限值1.0為理想值，而下限值0.6是實踐中的可用值。為了防止藍信號的靈敏度降低，必須在濾綠處理之前進行濾藍處理。
通常，N型層是其中可檢測到由于光入射到PN結(jié)上而產(chǎn)生的電子的場所。P型層接地以接收由于光入射而產(chǎn)生的空穴。
同時，每個垂直濾色檢測器組包括藍感光層、綠感光層和紅感光層。
首先，藍感光層為緊鄰于硅表面的N型層，紅感光層為距離硅表面的深度最大的N型層，綠感光層為形成在藍感光層與紅感光層之間的N型層。
以不同深度對準到同一位置的三個垂直濾色檢測單元設(shè)置有三個有源像素傳感器電路。
此外，從綠感光層、紅感光層和藍感光層到形成于硅表面的電路接點，必須形成接觸塞。
垂直濾色檢測器組的相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)公開在題為“Vertical-Color-FilterDetector Group with trench isolation”的美國專利No.6,930,336B1、題為“Vertical-Color-Filter Detector Group and Array”的美國專利No.2002/0058353A1和題為“Vertical-Color-Filter Detector Group and Array”的美國專利No.6,632,702B2中。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，為了讀出從紅感光層、綠感光層和藍感光層檢測到的電子電荷，每個像素需要三個傳感器電路，如圖2所示。
圖2為示出用于讀出紅、綠和藍信號的3晶體管APS模式(3Tr APS模式)的電路圖。
如果將3晶體管APS模式用于有源像素傳感器電路，則為了讀出一個像素的RGB信號需要9個晶體管；而如果將4晶體管APS模式用于有源像素傳感器電路，則為了讀出一個像素的RGB信號需要12個晶體管。
但是，這導(dǎo)致每個像素區(qū)中的晶體管區(qū)擴展，從而減少整個像素區(qū)中的光檢測區(qū)。
圖3為示出通過現(xiàn)有離子注入工藝而隔離的現(xiàn)有垂直濾色檢測器組的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
如圖3所示，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，為了將紅感光層和綠感光層分別連接到形成于硅表面上的傳感器電路，對于相對于在形成紅感光層和綠感光層之后形成的各層的隔離和連接(接觸塞)，離子注入和掩模是必要的。但是，這使得制造工藝復(fù)雜，從而增加制造成本。
詳細的工藝公開在題為“Vertical-Color-Filter Detector Group and Array”的美國專利No.6,632,702B2中。
圖4為示出現(xiàn)有溝槽隔離的垂直濾色檢測器組的結(jié)構(gòu)剖視圖。
同時，如圖4所示，在為實現(xiàn)與紅感光層和綠感光層的連接(接觸塞)而形成溝槽時，不僅需要新的掩模，而且需要附加的光致抗蝕劑涂布和蝕刻處理以形成溝槽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種垂直濾色檢測器組及其制造方法，其能夠利用一個讀出電路讀出從各層檢測到的電荷，在該讀出電路的結(jié)構(gòu)中，第一導(dǎo)電類型的藍、綠和紅感光層通過第二導(dǎo)電類型層在垂直方向彼此分離地對準到硅襯底的表面。
本發(fā)明的另一目的是提供一種垂直濾色檢測器組及其制造方法，其通過將從RGB層讀出信號電荷的有源像素傳感器電路的數(shù)目從3個減少為1個而能夠簡化有源像素傳感器電路，并通過減少有源像素傳感器電路的單位像素的面積而能夠增加孔徑比(檢測區(qū)的效率)。
此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種垂直濾色檢測器組及其制造方法，其通過減少形成將綠感光層和紅感光層與形成于硅襯底表面上的有源像素傳感器電路連接的路徑所用的離子注入和掩模數(shù)目，能夠簡化制造工藝。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供一種垂直濾色檢測器組，包括半導(dǎo)體，其包括第一導(dǎo)電類型襯底，在該第一導(dǎo)電類型襯底上疊置有第一導(dǎo)電類型硅層和第二導(dǎo)電類型硅層，并且該半導(dǎo)體還具有與該半導(dǎo)體的表面相距不同深度的至少兩個第二導(dǎo)電類型硅層；溝槽，其底部低于所述第二導(dǎo)電類型硅層中距該半導(dǎo)體表面最遠的第一硅層，以設(shè)定用于單位像素的檢測器組的外圍邊界區(qū)域；絕緣層，其形成在該溝槽中，并與該半導(dǎo)體和該溝槽之間的分界面接觸；溝道區(qū)，其形成在所述第一硅層與所述第二導(dǎo)電類型硅層中的其它硅層之間的有源區(qū)中，并不與該半導(dǎo)體和該溝槽之間的分界面接觸；以及轉(zhuǎn)移柵，其形成在該絕緣層中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供一種垂直濾色檢測器組的制造方法，包括如下步驟提供第一導(dǎo)電類型襯底；在所述第一導(dǎo)電類型襯底上形成第一導(dǎo)電類型的第一外延層；在所述第一外延層的表面上形成第二導(dǎo)電類型的第一硅層；在所述第一硅層上形成第一導(dǎo)電類型的第二外延層；通過將第二導(dǎo)電類型摻雜劑注入到所述第二外延層的表面上，形成在縱向彼此分離的第一導(dǎo)電類型的第二硅層和第二導(dǎo)電類型的第三硅層；在所述第一導(dǎo)電類型襯底中形成預(yù)定深度的溝槽，使得所述第一硅層和所述第三硅層的各自預(yù)定區(qū)域與其它有源區(qū)分離；將第一導(dǎo)電類型摻雜劑注入到該溝槽的側(cè)壁上，使得所述第二硅層以第一導(dǎo)電方式連接至所述第一導(dǎo)電類型襯底；在該溝槽中填充絕緣材料，并使其低于所述第一硅層的上表面；在該溝槽的側(cè)壁上形成柵絕緣層；以及在該溝槽中形成低于所述第三硅層的轉(zhuǎn)移柵。


圖1為示出硅中光吸收系數(shù)和光透射深度與光波長之間關(guān)系的圖表；圖2為示出用于讀出紅、綠和藍信號的3晶體管APS模式的電路圖；圖3為示出通過現(xiàn)有離子注入工藝而隔離的現(xiàn)有垂直濾色檢測器組的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4為示出現(xiàn)有溝槽隔離的垂直濾色檢測器組的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖5為示出根據(jù)本發(fā)明的具有溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵的垂直濾色檢測器組的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖6A至圖6J以結(jié)構(gòu)剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的垂直濾色檢測器組的制造方法；圖7和圖8為示出從半導(dǎo)體襯底上方觀察到的隔離層、有源像素區(qū)和晶體管區(qū)的示意圖；圖9A為示出用于讀出紅、綠和藍信號的3晶體管APS模式的電路圖；圖9B為示出用于讀出紅、綠和藍信號的4晶體管APS模式的電路圖；圖10A為示出圖9A中所示的有源像素傳感器電路的操作時序圖；圖10B為示出圖9B中所示的有源像素傳感器電路的操作時序圖；圖11A為示出根據(jù)本發(fā)明的垂直濾色檢測器組的俯視圖；圖11B為示出沿圖11A中所示的虛線所取的垂直濾色檢測器組的剖視圖；圖12A至圖12F以結(jié)構(gòu)剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的垂直濾色檢測器組的制造方法；以及圖13A和圖13B以結(jié)構(gòu)剖視圖示出利用兩個掩模層制造垂直濾色檢測器組的方法。
具體實施例方式
以下參照

根據(jù)本發(fā)明的垂直濾色檢測器組及其制造方法。
圖5為示出根據(jù)本發(fā)明的具有溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵的垂直濾色檢測器組的結(jié)構(gòu)剖視圖。
如圖5所示，通過具有溝槽型柵極的晶體管檢測電荷的垂直濾色檢測器組包括第二導(dǎo)電類型的藍感光層107a，其形成在包含單晶的第一導(dǎo)電類型(P型)的半導(dǎo)體襯底101a表面上；第二導(dǎo)電類型的綠感光層105a，其形成在第二導(dǎo)電類型的藍感光層107a的下部；以及第二導(dǎo)電類型的紅感光層103a，其形成在第二導(dǎo)電類型的綠感光層105a的下部。
此外，第一導(dǎo)電類型的第一硅外延層102a、第二硅外延層104a和第三硅外延層106a與第二導(dǎo)電類型的藍感光層107a、第二導(dǎo)電類型的綠感光層105a和第二導(dǎo)電類型的紅感光層103a間隔形成，并連接至半導(dǎo)體襯底101a。
此外，每個像素單元包括第一溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵205和第二溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵208，其中第一溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵205和第二溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵208由多個隔離層彼此隔離，所述多個隔離層具有包括第一絕緣層203、第二絕緣層206和第三絕緣層209的淺槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)。換言之，在一個隔離區(qū)中存在兩個溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵。
在整個單元區(qū)中以一層的形式制備每個溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵。
同時，第一溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵205在垂直方向從紅感光層103a的上部延伸至綠感光層105a的下部。
換言之，第一溝槽型晶體管以紅感光層103a作為源極、以綠感光層105a作為漏極和以第一溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵205作為柵極。
此外，第二溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵208在垂直方向從綠感光層105a的上部延伸至藍感光層107a的下部。
換言之，第二溝槽型晶體管以綠感光層105a作為源極、以藍感光層107a作為漏極和以第二溝槽型電荷轉(zhuǎn)移柵208作為柵極。
此外，藍感光層107a電連接至一個有源像素傳感器電路。此處，該有源像素傳感器電路可以形成在與藍感光層107a隔離的P阱區(qū)305中，盡管這一點未在圖5中示出。
此外，在藍感光層107a的表面上形成第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層304，以將藍感光層107a制為釘扎二極管(pinned diode)。在形成構(gòu)成有源像素傳感器電路的多個晶體管柵極及其間隔層(spacer)之后，可以形成第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層304。
此外，有源像素傳感器電路可以包括N溝道源跟隨器晶體管M2，其構(gòu)成如下柵極，通過形成于P阱區(qū)305中的N+擴散區(qū)302連接至藍感光層107a；漏極，連接至電壓施加線Vcc；和源極，連接至列輸出。此外，N溝道源跟隨器晶體管M2可形成在第三硅外延層106a上。
此外，有源像素傳感器電路可以包括復(fù)位晶體管M1，其連接在藍感光層107a與參考電壓之間；以及輸出使能晶體管M3，其具有連接至行選擇線的柵極，并連接在源跟隨器晶體管M2的源極與列輸出之間。
此外，有源像素傳感器電路還可以包括電荷轉(zhuǎn)移晶體管，其源極連接至藍感光層107a，柵極連接至電荷轉(zhuǎn)移線，浮置漏極303連接至源跟隨器晶體管M2的柵極。
此外，N溝道源跟隨器晶體管還可形成在第三硅外延層106a中，其柵極連接至電荷轉(zhuǎn)移晶體管的浮置漏極接點，漏極和源極連接至電壓施加線。
此外，垂直濾色檢測器組可包括復(fù)位晶體管，其連接在參考電壓與電荷轉(zhuǎn)移晶體管的浮置漏極接點之間；以及輸出使能晶體管，其具有連接至行選擇線的柵極，并連接在N溝道源跟隨器晶體管的源極與列輸出線之間。
圖6A至圖6J以結(jié)構(gòu)剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的垂直濾色檢測器組的制造方法。
如圖6A所示，在第一導(dǎo)電類型(P+)的半導(dǎo)體襯底101a上形成第一導(dǎo)電類型(P-)的外延層102a。
之后，在半導(dǎo)體襯底101a的表面上，依次形成第二導(dǎo)電類型的紅感光層103a、第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層(例如硅外延層)104a、第二導(dǎo)電類型的綠感光層105a、第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層(例如硅外延層)106a和第二導(dǎo)電類型的藍感光層107a。
在這種情況下，外延層的厚度與第二導(dǎo)電類型的紅感光層103a至第二導(dǎo)電類型的藍感光層107a的總厚度相對應(yīng)。
同時，以下說明根據(jù)本發(fā)明實施例的形成各層的方法。
第一，不使用附加掩模，將第二導(dǎo)電類型(N型)的摻雜劑和第一導(dǎo)電類型(P型)的摻雜劑以不同的離子注入能注入到半導(dǎo)體襯底101a的整個表面，由此在半導(dǎo)體襯底101a的表面上依次形成第二導(dǎo)電類型的紅感光層103a、第一導(dǎo)電類型的硅外延層104a、第二導(dǎo)電類型的綠感光層105a、第一導(dǎo)電類型的硅外延層106a和第二導(dǎo)電類型的藍感光層107a。
第二，在第一導(dǎo)電類型(P+)的半導(dǎo)體襯底101a上形成第一導(dǎo)電類型(P-)的硅外延層102a。
然后，不使用附加掩模，將第二導(dǎo)電類型(N型)的離子注入到第一導(dǎo)電類型的硅外延層102a，由此形成紅感光層103a，并在紅感光層103a上形成第一導(dǎo)電類型的硅外延層104a。之后，不使用掩模，在上述處理所形成的結(jié)構(gòu)的整個表面上注入第二導(dǎo)電類型的離子，從而形成綠感光層105a。
然后，在綠感光層105a上形成第一導(dǎo)電類型的硅外延層106a。之后，不使用掩模，在上述處理所形成的結(jié)構(gòu)的整個表面上注入第二導(dǎo)電類型的離子，從而形成藍感光層107a。
第三，在第一導(dǎo)電類型(P+)的半導(dǎo)體襯底101a上形成第一導(dǎo)電類型的硅外延層102a，并在第一導(dǎo)電類型的硅外延層102a上形成第二導(dǎo)電類型的硅外延層，在此基礎(chǔ)上形成紅感光層103a。
之后，在紅感光層103a上形成第一導(dǎo)電類型的硅外延層104a，并在第一導(dǎo)電類型的硅外延層104a上形成第二導(dǎo)電類型的硅外延層，在此基礎(chǔ)上形成綠感光層105a。
然后，在綠感光層105a上形成第一導(dǎo)電類型的硅外延層106a，并在第一導(dǎo)電類型的硅外延層106a上形成第二導(dǎo)電類型的硅外延層，在此基礎(chǔ)上形成藍感光層107a。
接著，在形成有藍、綠和紅感光層107a、105a和103a的半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上，依次形成緩沖氧化物層108a和氮化物層109a。
同時，有源像素區(qū)中的各層可通過如上所述的各種方案形成。
此時，相對于硅襯底的表面，第一硅外延層102a形成在約6μm的深度(或距離)處，紅感光層103a形成在約4.0μm的深度處，第二硅外延層104a形成在約2.5μm的深度處，綠感光層105a形成在約1.7μm的深度處，第三硅外延層106a形成在約0.9μm的深度處，藍感光層107a形成在約0.35μm的深度處。
如圖6B所示，通過光刻工藝選擇性去除氮化物層109a和緩沖氧化物層108a，從而限定隔離區(qū)。
如圖6C所示，利用氮化物層109a和緩沖氧化物層108a作為掩模，將上述處理形成的結(jié)構(gòu)選擇性去除至第一硅外延層102a的預(yù)定深度，從而形成溝槽201。
如圖6D所示，利用氮化物層109a和緩沖氧化物層108a作為掩模，將第一導(dǎo)電類型(P型)的離子以預(yù)定角度傾斜注入到溝槽201的側(cè)壁上，以將第一導(dǎo)電類型的第二硅外延層104a和第三硅外延層106a連接至半導(dǎo)體襯底101a，從而形成第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層202。
此時，傾斜角在5°-15°的范圍內(nèi)。如果通過兩個步驟在0°和180°的角度之間以及90°和270°的角度之間旋轉(zhuǎn)，則有源像素區(qū)的4個側(cè)邊中只有彼此相對的2個側(cè)邊的側(cè)壁上形成第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層202，從而將半導(dǎo)體襯底101a連接至第一導(dǎo)電類型的第二硅外延層104a和第三硅外延層106a。同時，如果通過四個步驟在0°和360°的角度之間旋轉(zhuǎn)，則在有源像素區(qū)的4個側(cè)邊的側(cè)壁上形成第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層202，從而將半導(dǎo)體襯底101a連接至第一導(dǎo)電類型的第二硅外延層104a和第三硅外延層106a。
此外，盡管第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層202通過傾斜離子注入形成，但是第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層202也可以通過在摻雜劑氣體環(huán)境中進行熱處理而在溝槽201的側(cè)壁形成。
如圖6E所示，在包括溝槽201的半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上形成第一絕緣層203之后，蝕刻第一絕緣層203，使得保留的絕緣層203低于紅感光層103a。
如圖6F所示，在溝槽201的表面上形成第一柵絕緣層204。此時，第一柵絕緣層204可以通過沉積薄膜或通過進行氧化處理而形成。
然后，在包括第一柵絕緣層204的半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上沉積多晶硅，并對其進行選擇性蝕刻，使得多晶硅保留在溝槽201中，從而形成第一轉(zhuǎn)移柵205。
如圖6G所示，在包括第一轉(zhuǎn)移柵205的半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上形成第二絕緣層206之后，選擇性蝕刻第二絕緣層206，從而在溝槽201中形成第二隔離層。
此時，形成的第二隔離層低于綠感光層105a。
如圖6H所示，在半導(dǎo)體襯底101a上形成第二柵絕緣層207，并在第二柵絕緣層207上沉積多晶硅，然后對其進行選擇性蝕刻，從而在溝槽201中形成第二轉(zhuǎn)移柵208。
如圖6I所示，在半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上形成第三絕緣層209之后，通過將襯墊氮化物層109a的中部設(shè)為終點對半導(dǎo)體襯底101a的整個表面進行化學(xué)機械拋光處理，以選擇性去除第三絕緣層209和氮化物層109a，從而在溝槽201中形成第三隔離層。
如圖6J所示，可進行典型的CMOS工藝以形成構(gòu)成有源像素傳感器電路的多個晶體管，所述多個晶體管用于從第一和第二轉(zhuǎn)移柵205和208以及紅、綠和藍感光層103a、105a和107a讀出信號。更具體地，通過選擇性離子注入工藝形成P阱305。在選擇性蝕刻氧化物層108a之后，形成柵氧化物層。而后，通過沉積并圖案化用于晶體管柵極的多晶硅層，形成多個柵極圖案。此時，通過N型雜質(zhì)注入可以形成輕摻雜漏(LDD)結(jié)構(gòu)，并可在柵極圖案的側(cè)面形成側(cè)壁作為間隔層。然后，在藍感光層107a的上部選擇性形成P+擴散區(qū)304。此外，通過將N型雜質(zhì)注入到P阱區(qū)305，形成N+擴散區(qū)302。
圖7和圖8為示出從半導(dǎo)體襯底上方觀察到的隔離層、有源像素區(qū)和晶體管區(qū)的示意圖。
如圖7和8所示，晶體管區(qū)305可由形成于溝槽中的第三絕緣層209分割或者通過阱離子注入工藝來分割。
但是，為了將藍感光層107a制成釘扎二極管，注入高密度的第一導(dǎo)電類型的離子，從而在藍感光層107a的表面上形成第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層304。
在一個像素單元中僅一個有源像素傳感器電路連接至藍感光層107a。但是，該有源像素傳感器電路不連接至紅感光層103a和綠感光層105a。
圖9A為示出用于讀出紅、綠和藍信號的3晶體管APS模式電路的電路圖，圖9B為示出用于讀出紅、綠和藍信號的4晶體管APS模式電路的電路圖。
以下說明根據(jù)本發(fā)明的讀出RGB信號電荷的電路與現(xiàn)有技術(shù)電路之間的差別。
典型的3晶體管APS模式或4晶體管APS模式有源像素傳感器電路具有與現(xiàn)有技術(shù)的有源像素傳感器電路相同的結(jié)構(gòu)。
但是，在本發(fā)明中，并不是多個有源像素傳感器電路分別連接至紅、綠和藍感光層，而是一個有源像素傳感器電路僅連接至藍感光層107a。
因而，為了通過有源像素傳感器電路從綠和紅感光層讀出信號電荷，在紅、綠和藍感光層之間插入第一溝槽型轉(zhuǎn)移柵T1和第二溝槽型轉(zhuǎn)移柵T2。
在這種情況下，第一溝槽型轉(zhuǎn)移柵T1將信號電荷從紅感光層轉(zhuǎn)移到綠感光層，第二溝槽型轉(zhuǎn)移柵T2將信號電荷從綠感光層轉(zhuǎn)移到藍感光層，從而使信號電荷可由一個有源像素傳感器電路讀出。
圖10A為示出圖9A中所示的有源像素傳感器電路的操作的時序圖，圖10B為示出圖9B中所示的有源像素傳感器電路的操作的時序圖。
圖10A和圖10B中所示的時序圖不同于現(xiàn)有技術(shù)的時序圖。
以下說明讀出RGB信號電荷的順序。
在3晶體管APS模式的有源像素傳感器電路中讀出RGB信號電荷的順序類似于4晶體管APS模式的有源像素傳感器電路。
以下將以4晶體管APS模式為例進行說明。
第一步驟為復(fù)位步驟，其中溝槽型轉(zhuǎn)移柵T1和T2、轉(zhuǎn)移晶體管Tx和復(fù)位晶體管(Reset Tr)導(dǎo)通，從而復(fù)位所有紅、綠和藍感光層。
在第二步驟中，復(fù)位晶體管(Reset Tr)、溝槽型轉(zhuǎn)移柵T1和T2和轉(zhuǎn)移晶體管Tx截至，由此進行電荷充電。在這種情況下，通過打開透鏡對紅、綠和藍感光層進行電荷充電。
在第三步驟中，通過有源像素傳感器電路讀出來自藍感光層的電荷。這一步驟基本上通過與典型4晶體管APS模式的有源像素傳感器電路相同的驅(qū)動方案進行。
復(fù)位晶體管(Reset Tr)M1導(dǎo)通/截至，從而使轉(zhuǎn)移晶體管(Tx Tr)的浮置漏極節(jié)點復(fù)位，然后讀出復(fù)位電平。之后，轉(zhuǎn)移晶體管(Tr Tx)導(dǎo)通/截至，從而使電荷從藍感光層轉(zhuǎn)移到浮置漏極節(jié)點，然后讀出浮置漏極節(jié)點的信號電平。由此，獲得復(fù)位電平和信號電平。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在第三步驟，所有的行線被依次驅(qū)動，而相對于列線讀出RGB信號。與之對照，根據(jù)本發(fā)明，在第三步驟中，所有的行線被依次驅(qū)動，而僅讀出藍感光層的信號。
第四步驟是讀出綠感光層的信號。第二溝槽型轉(zhuǎn)移柵T2導(dǎo)通/截至，以將綠感光層的電荷轉(zhuǎn)移到藍感光層。通過一個晶體管驅(qū)動過程在所有像素中將電荷從綠感光層轉(zhuǎn)移到藍感光層。之后，為了在所有像素中將電荷從紅感光層轉(zhuǎn)移到綠感光層，第一轉(zhuǎn)移柵T1導(dǎo)通/截至。通過與第三步驟相同的程序讀出轉(zhuǎn)移到藍感光層的綠信號電荷。
在第五步驟中，讀出紅感光層的信號。第二轉(zhuǎn)移柵T2導(dǎo)通/截至，以將被轉(zhuǎn)移到綠感光層的紅信號電荷轉(zhuǎn)移到藍感光層。后面的程序與第三步驟相同。換言之，依次讀出藍、綠和紅信號。
圖11A為示出根據(jù)本發(fā)明的垂直濾色檢測器組中的接點結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖11B為示出沿圖11A中所示的虛線所取的垂直濾色檢測器組的剖視圖。
基本上，可在整個像素區(qū)的外邊界區(qū)域中形成溝槽型柵極接點。此外，溝槽型柵極接點可在外邊界區(qū)域圍繞全部像素區(qū)，或者僅在預(yù)定區(qū)域中存在。
圖11A示出從外邊界區(qū)域的一角所看到的單元區(qū)、溝槽型第一柵極接觸區(qū)、溝槽型第二柵極接觸區(qū)和用于隔離的溝槽區(qū)。
溝槽型第二柵極接觸區(qū)插在單元區(qū)與溝槽型第一柵極接觸區(qū)之間。此外，在溝槽型第二柵極接觸區(qū)與溝槽型第一柵極接觸區(qū)之間存在虛設(shè)單元區(qū)，以將各接觸區(qū)彼此隔離。
圖11B為沿圖11A中所示的虛線所取的剖視圖。
在溝槽中可以看到第一轉(zhuǎn)移柵205、第二轉(zhuǎn)移柵208、以及第一轉(zhuǎn)移柵205和第二轉(zhuǎn)移柵208的接觸塞和接觸區(qū)205b和208b。
同時，可根據(jù)如圖6A至圖6J所示的上述方法進行上述元件的制造程序。
為形成溝槽型柵極，本發(fā)明提供使用三個掩模的方案和使用兩個掩模的方案。
以下說明根據(jù)本發(fā)明采用三個掩模制造垂直濾色檢測器組的方法。
圖12A至圖12F為示出根據(jù)本發(fā)明的垂直濾色檢測器組的制造方法的剖視圖。
如圖12A所示，在第一導(dǎo)電類型(P型)的半導(dǎo)體襯底101a上依次疊置第一導(dǎo)電類型(P型)的第一硅外延層102a、第二導(dǎo)電類型(N型)的第一硅層103a、第一導(dǎo)電類型的第二硅外延層104a、第二導(dǎo)電類型的第二硅層105a、第一導(dǎo)電類型的第三硅外延層106a、第二導(dǎo)電類型的第三硅層107a。
然后，在包括上述處理形成的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上，依次形成緩沖氧化物層108a和氮化物層109a，并通過光刻工藝選擇性去除氮化物層109a和緩沖氧化物層108a，從而限定溝槽區(qū)。
然后，利用已被選擇性去除的氮化物層109a和緩沖氧化物層108a作為掩模，選擇性去除硅外延層102a的上表面的一部分，從而形成具有預(yù)定深度的溝槽。
然后，在包括溝槽的半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上形成第一絕緣層203。
如圖12B所示，選擇性去除第一絕緣層203，使得第一絕緣層203僅以預(yù)定厚度保留在溝槽的下部，并對半導(dǎo)體襯底101a進行氧化或沉積處理，以在溝槽的側(cè)壁形成第一柵絕緣層204(參見圖6F)。
然后，將第二導(dǎo)電類型的摻雜劑摻入半導(dǎo)體襯底101a的整個表面，從而形成第一多晶硅層205a。
如圖12C所示，在形成有第一多晶硅層205a的半導(dǎo)體襯底101a的上部排列第一掩模層mask1(在該第一掩模層mask1中限定有柵極區(qū)和接觸塞區(qū))，并利用第一掩模層mask1作為掩模選擇性蝕刻第一多晶硅層205a，從而形成第一轉(zhuǎn)移柵205和接觸塞(參見圖6F)。
當利用第一掩模層進行蝕刻處理時，可以不去除第一轉(zhuǎn)移柵205的接觸塞和該接觸塞的接觸區(qū)中形成的多晶硅層205a，而將它們保留。
然后，在包括第一轉(zhuǎn)移柵205的半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上形成第二絕緣層206。
如圖12D所示，在形成有第二絕緣層206的半導(dǎo)體襯底101a的上部排列第二掩模層mask2，并利用第二掩模層mask2作為掩模選擇性蝕刻第二絕緣層206。
在蝕刻第二絕緣層206之后，第二絕緣層206以預(yù)定厚度保留在溝槽的底表面或側(cè)表面上，從而使得第一轉(zhuǎn)移柵205的接觸塞和通過后續(xù)處理將形成的第二轉(zhuǎn)移柵的接觸塞彼此隔離。
然后，在包括已被選擇性去除的第二絕緣層206的半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上沉積第二多晶硅層208a，其中第二多晶硅層208a摻雜有N型摻雜劑。
在這種情況下，在沉積第二多晶硅層208a之前，通過氧化處理或沉積處理在半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上可形成柵絕緣層。
如圖12E所示，在形成有第二多晶硅層208a的半導(dǎo)體襯底101a的上部排列第三掩模層mask3，并利用第三掩模層mask3作為掩模選擇性蝕刻第二多晶硅層208a，從而形成第二轉(zhuǎn)移柵208。
在這種情況下，不去除在接觸區(qū)中形成的第二轉(zhuǎn)移柵208、接觸塞和第二多晶硅層208a，而將它們保留。
然后，在包括第二轉(zhuǎn)移柵208的半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上形成第三絕緣層209。
如圖12F所示，通過CMP處理選擇性拋光和去除上述處理形成的結(jié)構(gòu)，以暴露氮化物層109a的上表面。
同時，圖12A至圖12F示出利用三個掩模層制造垂直濾色檢測器組的方法。
圖13A和圖13B以結(jié)構(gòu)剖視圖示出利用兩個掩模層制造垂直濾色檢測器組的方法。
同時，該方法包括與圖12A至圖12D所示的處理相同的處理。
如圖13A所示，不使用附加掩模，對多晶硅層208a的整個表面進行蝕刻處理，從而形成第二轉(zhuǎn)移柵208。
在這種情況下，盡管不使用掩模而蝕刻第二多晶硅層208a，但是第二多晶硅層208a的側(cè)壁仍高于半導(dǎo)體襯底101a的表面，從而形成接觸塞和接觸區(qū)。這是因為通過圖12E所示的掩模處理在第二轉(zhuǎn)移柵的接觸區(qū)的外側(cè)和內(nèi)側(cè)之間產(chǎn)生了高度差(step difference)，該高度差由第一轉(zhuǎn)移柵205和第二絕緣層206衍生。
如圖13B所示，在包括第二轉(zhuǎn)移柵208的半導(dǎo)體襯底101a的整個表面上形成第三絕緣層209。
盡管參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例示出并說明了本發(fā)明，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解本發(fā)明在形式上和細節(jié)上可進行各種變化，而不脫離如所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，垂直濾色檢測器組及其制造方法具有如下優(yōu)點。
第一，RGB層在垂直方向疊置，將用于連接形成于襯底表面上的有源像素傳感器電路的5-6個掩模處理減少為2或3個掩模處理，從而簡化了垂直濾色檢測器組的制造工藝。
第二，將現(xiàn)有技術(shù)中所需的用于讀出RGB信號的3個有源像素傳感器電路減少為1個有源像素傳感器電路，從而簡化了讀出電路，并減少了由單位像素的有源像素傳感器電路所占據(jù)的區(qū)域。因而，能夠提高孔徑比(檢測區(qū)的效率)。
第三，由于CMOS圖像傳感器的孔徑比增加，像素的大小可相對降低，從而能夠制造高集成度的CMOS圖像傳感器。
第四，每一個單位像素僅使用一個有源像素傳感器電路，從而能夠減少單元區(qū)中的金屬互連數(shù)目。
權(quán)利要求
1.一種垂直濾色檢測器組，包括半導(dǎo)體，其包括第一導(dǎo)電類型襯底，在該第一導(dǎo)電類型襯底上疊置有第一導(dǎo)電類型硅層和第二導(dǎo)電類型硅層，并且該半導(dǎo)體還具有與該半導(dǎo)體的表面相距不同深度的至少兩個第二導(dǎo)電類型硅層；溝槽，其底部低于所述第二導(dǎo)電類型硅層中距該半導(dǎo)體表面最遠的第一硅層，以設(shè)定用于單位像素的檢測器組的外圍邊界區(qū)域；絕緣層，其形成在該溝槽中，并與該半導(dǎo)體和該溝槽之間的分界面接觸；溝道區(qū)，其形成在所述第一硅層與所述第二導(dǎo)電類型硅層中的其它硅層之間的有源區(qū)中，并不與該半導(dǎo)體和該溝槽之間的分界面接觸；以及轉(zhuǎn)移柵，其形成在該絕緣層中。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直濾色檢測器組，其中該轉(zhuǎn)移柵包括第二導(dǎo)電類型摻雜多晶硅或第一導(dǎo)電類型摻雜多晶硅。
3.如權(quán)利要求1所述的垂直濾色檢測器組，其中該溝槽的側(cè)壁摻雜有第一導(dǎo)電類型摻雜劑。
4.一種垂直濾色檢測器組，包括半導(dǎo)體，其包括第一導(dǎo)電類型襯底，在該第一導(dǎo)電類型襯底上疊置有第一導(dǎo)電類型硅層和第二導(dǎo)電類型硅層，并且該半導(dǎo)體還具有與該半導(dǎo)體的表面相距不同深度的至少兩個第二導(dǎo)電類型硅層；溝槽，其底部低于所述第二導(dǎo)電類型硅層中距該半導(dǎo)體表面最遠的第一硅層，以設(shè)定用于單位像素的檢測器組的外圍邊界區(qū)域；絕緣層，其形成在該溝槽中，并與該半導(dǎo)體和該溝槽之間的分界面接觸；第一溝道區(qū)，其形成在第二導(dǎo)電類型的所述第一硅層與第二導(dǎo)電類型的第二硅層之間的有源區(qū)中，并不與該半導(dǎo)體和該溝槽之間的分界面接觸，其中所述第二硅層位于高于所述第一硅層的位置；第一轉(zhuǎn)移柵，其形成在該絕緣層中；第二溝道區(qū)，其形成在第二導(dǎo)電類型的所述第二硅層與第二導(dǎo)電類型的第三硅層之間的有源區(qū)中，并不與該半導(dǎo)體和該溝槽之間的分界面接觸，其中所述第三硅層位于高于所述第二硅層的位置；以及第二轉(zhuǎn)移柵，其形成在所述第一轉(zhuǎn)移柵上方，并與該絕緣層中的所述第一轉(zhuǎn)移柵隔離。
5.如權(quán)利要求4所述的垂直濾色檢測器組，其中所述第一轉(zhuǎn)移柵和所述第二轉(zhuǎn)移柵包括第一導(dǎo)電類型摻雜多晶硅或第二導(dǎo)電類型摻雜多晶硅。
6.如權(quán)利要求4所述的垂直濾色檢測器組，其中該溝槽的側(cè)壁摻雜有第一導(dǎo)電類型摻雜劑。
7.一種垂直濾色檢測器組，包括第一導(dǎo)電類型襯底；半導(dǎo)體，其包括在所述第一導(dǎo)電類型襯底上依次形成的第一導(dǎo)電類型第一硅層、第二導(dǎo)電類型第二硅層、第一導(dǎo)電類型第三硅層、第二導(dǎo)電類型第四硅層、第一導(dǎo)電類型第五硅層和形成于所述第五硅層中的第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，其中所述第二硅層設(shè)置在相對于該半導(dǎo)體的上分界面預(yù)定的吸收紅色光的位置，所述第四硅層設(shè)置在相對于該半導(dǎo)體的上分界面預(yù)定的吸收綠色光的位置，所述摻雜區(qū)設(shè)置在相對于該半導(dǎo)體的上分界面預(yù)定的吸收藍色光的位置；溝槽，其底部低于從該半導(dǎo)體的上表面觀察時位于所述第二硅層下方的結(jié)邊界，以限定像素周圍的邊界區(qū)域；第一轉(zhuǎn)移柵，其形成在該溝槽中，并與該半導(dǎo)體隔離；第一溝道區(qū)，其形成在該半導(dǎo)體中的第二硅層和第四硅層之間的溝槽側(cè)壁上；第二轉(zhuǎn)移柵，其形成在該溝槽中的第一轉(zhuǎn)移柵上方，并與該半導(dǎo)體和所述第一轉(zhuǎn)移柵隔離；第二溝道區(qū)，其形成在該半導(dǎo)體中的第四硅層和所述摻雜區(qū)之間的溝槽側(cè)壁上；以及第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)，其從該半導(dǎo)體的表面延伸到所述摻雜區(qū)以檢測藍色光。
8.如權(quán)利要求7所述的垂直濾色檢測器組，其中所述第一轉(zhuǎn)移柵和所述第二轉(zhuǎn)移柵包括第二導(dǎo)電類型摻雜多晶硅或第一導(dǎo)電類型摻雜多晶硅。
9.如權(quán)利要求7所述的垂直濾色檢測器組，其中該溝槽的側(cè)壁摻雜有第一導(dǎo)電類型摻雜劑。
10.如權(quán)利要求9所述的垂直濾色檢測器組，其中該溝槽的側(cè)壁摻雜有P型摻雜劑。
11.如權(quán)利要求7所述的垂直濾色檢測器組，其中所述摻雜區(qū)通過注入處理形成在所述第五硅層中。
12.一種垂直濾色檢測器組，包括第一導(dǎo)電類型襯底；半導(dǎo)體，其包括在所述第一導(dǎo)電類型襯底上依次形成的第一導(dǎo)電類型第一硅層、第二導(dǎo)電類型第二硅層、第一導(dǎo)電類型第三硅層、第二導(dǎo)電類型第四硅層、第一導(dǎo)電類型第五硅層和形成于所述第五硅層中的第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，其中所述第二硅層設(shè)置在相對于該半導(dǎo)體的上分界面預(yù)定的吸收紅色光的位置，所述第四硅層設(shè)置在相對于該半導(dǎo)體的上分界面預(yù)定的吸收綠色光的位置，所述摻雜區(qū)設(shè)置在相對于該半導(dǎo)體的上分界面預(yù)定的吸收藍色光的位置；溝槽，其底部低于從該半導(dǎo)體的上表面觀察時位于所述第二硅層下方的結(jié)邊界，以限定像素周圍的邊界區(qū)域；第一轉(zhuǎn)移柵，其形成在該溝槽中，并與該半導(dǎo)體隔離；第一溝道區(qū)，其形成在該半導(dǎo)體中的第二硅層和第四硅層之間的溝槽側(cè)壁上；第二轉(zhuǎn)移柵，其形成在該溝槽中的第一轉(zhuǎn)移柵上方，并與該半導(dǎo)體和所述第一轉(zhuǎn)移柵隔離；第二溝道區(qū)，其形成在該半導(dǎo)體中的第四硅層和所述摻雜區(qū)之間的溝槽側(cè)壁上；第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)，其從該半導(dǎo)體的表面延伸到所述摻雜區(qū)以檢測藍色光；以及第二導(dǎo)電類型源跟隨器晶體管，其形成在所述第五硅層中，并具有連接至第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)的柵極以及連接至電壓施加線的漏極和源極。
13.如權(quán)利要求12所述的垂直濾色檢測器組，其中所述摻雜區(qū)通過注入處理形成在所述第五硅層中。
14.如權(quán)利要求12所述的垂直濾色檢測器組，還包括復(fù)位晶體管，其連接在所述第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)和參考電壓之間；以及輸出使能晶體管，其具有連接至行選擇線的柵極，并連接在所述源跟隨器晶體管的源極和列輸出線之間。
15.如權(quán)利要求14所述的垂直濾色檢測器組，其中所述第一轉(zhuǎn)移柵和所述第二轉(zhuǎn)移柵包括第一導(dǎo)電類型摻雜多晶硅或第二導(dǎo)電類型摻雜多晶硅。
16.如權(quán)利要求14所述的垂直濾色檢測器組，其中該溝槽的側(cè)壁摻雜有第一導(dǎo)電類型摻雜劑。
17.如權(quán)利要求16所述的垂直濾色檢測器組，其中該溝槽的側(cè)壁摻雜有P型摻雜劑。
18.如權(quán)利要求14所述的垂直濾色檢測器組，其中所述摻雜區(qū)通過注入處理形成在所述第五硅層中。
19.一種垂直濾色檢測器組，包括P+型襯底；半導(dǎo)體，其包括在所述襯底上依次形成的第一P型硅層、第一N型硅層、第二P型硅層、第二N型硅層、第三P型硅層和設(shè)置于所述第三P型硅層中的N型摻雜區(qū)，其中所述第一N型硅層設(shè)置在相對于該半導(dǎo)體的上分界面預(yù)定的吸收紅色光的位置，所述第二N型硅層設(shè)置在相對于該半導(dǎo)體的上分界面預(yù)定的吸收綠色光的位置，所述N型摻雜區(qū)設(shè)置在相對于該半導(dǎo)體的上分界面預(yù)定的吸收藍色光的位置；溝槽，其底部低于從該半導(dǎo)體的上表面觀察時位于所述第一N型硅層下方的結(jié)邊界，以限定像素周圍的邊界區(qū)域；第一轉(zhuǎn)移柵，其形成在該溝槽中，并與該半導(dǎo)體隔離；第一溝道區(qū)，其形成在該半導(dǎo)體中的第一N型硅層和第二N型硅層之間的溝槽側(cè)壁上；第二轉(zhuǎn)移柵，其形成在該溝槽中的第一轉(zhuǎn)移柵上方，并與該半導(dǎo)體和所述第一轉(zhuǎn)移柵隔離；第二溝道區(qū)，其形成在該半導(dǎo)體中的第二N型硅層和所述N型摻雜區(qū)之間的溝槽側(cè)壁上；以及第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)，其從該半導(dǎo)體的表面延伸到所述N型摻雜區(qū)以檢測藍色光。
20.如權(quán)利要求19所述的垂直濾色檢測器組，其中所述第一轉(zhuǎn)移柵和所述第二轉(zhuǎn)移柵包括N+摻雜多晶硅或P+摻雜多晶硅。
21.如權(quán)利要求19所述的垂直濾色檢測器組，其中該溝槽的側(cè)壁摻雜有P型摻雜劑。
22.如權(quán)利要求21所述的垂直濾色檢測器組，其中將所述P型摻雜劑注入到該溝槽的側(cè)壁中。
23.如權(quán)利要求21所述的垂直濾色檢測器組，其中通過熱處理將所述P型摻雜劑摻入到該溝槽的側(cè)壁中。
24.如權(quán)利要求19所述的垂直濾色檢測器組，其中所述N型摻雜區(qū)通過注入處理形成在所述第三P型硅層中。
25.如權(quán)利要求19所述的垂直濾色檢測器組，還包括N溝道源跟隨器晶體管，其形成在所述第三P型硅層中，并具有連接至N型接觸區(qū)的柵極以及連接至電壓施加線的漏極和源極。
26.如權(quán)利要求25所述的垂直濾色檢測器組，還包括復(fù)位晶體管，其連接在所述N型接觸區(qū)和參考電壓之間；以及輸出使能晶體管，其具有連接至行選擇線的柵極，并連接在所述源跟隨器晶體管的源極和列輸出線之間。
27.如權(quán)利要求19所述的垂直濾色檢測器組，還包括電荷轉(zhuǎn)移晶體管，其具有連接至N型接觸區(qū)的源極、連接至電荷轉(zhuǎn)移線的柵極、以及連接至源跟隨器晶體管的柵極的浮置漏極。
28.如權(quán)利要求27所述的垂直濾色檢測器組，還包括N溝道源跟隨器晶體管，其形成在所述第三P型硅層中，并具有連接至該電荷轉(zhuǎn)移晶體管的浮置漏極接點的柵極以及連接至電壓施加線的漏極和源極。
29.如權(quán)利要求25所述的垂直濾色檢測器組，還包括復(fù)位晶體管，其連接在該電荷轉(zhuǎn)移晶體管的浮置漏極接點和參考電壓之間；以及輸出使能晶體管，其具有連接至行選擇線的柵極，并連接在所述N溝道源跟隨器晶體管的源極和列輸出線之間。
30.一種垂直濾色檢測器組的制造方法，包括如下步驟提供第一導(dǎo)電類型襯底；在所述第一導(dǎo)電類型襯底上形成第一導(dǎo)電類型的第一外延層；在所述第一外延層的表面上形成第二導(dǎo)電類型的第一硅層；在所述第一硅層上形成第一導(dǎo)電類型的第二外延層；通過將第二導(dǎo)電類型摻雜劑注入到所述第二外延層的表面上，形成在縱向彼此分離的第一導(dǎo)電類型的第二硅層和第二導(dǎo)電類型的第三硅層；在所述第一導(dǎo)電類型襯底中形成預(yù)定深度的溝槽，使得所述第一硅層和所述第三硅層的各自預(yù)定區(qū)域與其它有源區(qū)分離；將第一導(dǎo)電類型摻雜劑注入到該溝槽的側(cè)壁上，使得所述第二硅層以第一導(dǎo)電方式連接至所述第一導(dǎo)電類型襯底；在該溝槽中填充絕緣材料，并使其低于所述第一硅層的上表面；在該溝槽的側(cè)壁上形成柵絕緣層；以及在該溝槽中形成低于所述第三硅層的轉(zhuǎn)移柵。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中該溝槽中的轉(zhuǎn)移柵利用摻雜有第一導(dǎo)電類型摻雜劑或第二導(dǎo)電類型摻雜劑的多晶硅層而形成。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，當該溝槽的側(cè)壁摻雜有所述第一導(dǎo)電類型摻雜劑時，通過傾斜離子注入和旋轉(zhuǎn)僅摻雜該溝槽的側(cè)壁的預(yù)定部分。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中通過在摻雜劑氣體環(huán)境下進行熱處理使該溝槽的側(cè)壁摻雜有所述第一導(dǎo)電類型摻雜劑。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其中通過沉積薄膜或者進行氧化處理形成該柵絕緣層。
35.如權(quán)利要求30所述的方法，其中通過注入第二導(dǎo)電類型摻雜劑或者通過在摻雜劑氣體環(huán)境下進行熱處理，形成所述第二導(dǎo)電類型的第一硅層。
36.如權(quán)利要求30所述的方法，其中通過注入第二導(dǎo)電類型摻雜劑或者通過在摻雜劑氣體環(huán)境下進行熱處理，形成所述第二導(dǎo)電類型的第三硅層。
37.一種垂直濾色檢測器組的制造方法，包括如下步驟提供第一導(dǎo)電類型襯底；在所述第一導(dǎo)電類型襯底上形成第二導(dǎo)電類型的第一硅層；在形成有所述第一硅層的第一導(dǎo)電類型襯底上形成第一導(dǎo)電類型的第一硅外延層；在所述第一硅外延層中形成第一導(dǎo)電類型的第二硅層和第二導(dǎo)電類型的第三硅層，其中所述第二硅層與所述第一硅層的上部接觸，所述第三硅層與所述第二硅層的上部接觸；在所述第一硅外延層上形成第一導(dǎo)電類型的第二硅外延層；在所述第一導(dǎo)電類型襯底中形成預(yù)定深度的溝槽，使得所述第一硅層和所述第三硅層的各自預(yù)定部分與其它有源區(qū)分離；將第一導(dǎo)電類型摻雜劑注入到該溝槽的側(cè)壁上，使得所述第二硅層通過第一導(dǎo)電類型摻雜劑連接至所述第一導(dǎo)電類型襯底；通過在該溝槽中填充絕緣材料并使其低于所述第一硅層的上表面，形成第一隔離層；在該溝槽的側(cè)壁上形成柵絕緣層；在該溝槽中形成第一轉(zhuǎn)移柵，并使所述第一轉(zhuǎn)移柵低于所述第三硅層的上表面；通過在該溝槽中填充絕緣層并使其低于所述第三硅層的上表面，形成第二隔離層；在該溝槽的側(cè)壁上形成第二柵絕緣層；在形成有所述第二柵絕緣層的該溝槽中形成第二轉(zhuǎn)移柵；以及在所述第二硅外延層中形成第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中形成于該溝槽中的第一和第二轉(zhuǎn)移柵包括摻雜有第一和第二導(dǎo)電類型摻雜劑的多晶硅。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，當該溝槽的側(cè)壁摻雜有所述第一導(dǎo)電類型摻雜劑時，通過傾斜離子注入和旋轉(zhuǎn)僅摻雜該溝槽的側(cè)壁的預(yù)定部分。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，其中通過在摻雜劑氣體環(huán)境下進行熱處理使該溝槽的側(cè)壁摻雜有所述第一導(dǎo)電類型摻雜劑。
41.如權(quán)利要求37所述的方法，其中通過沉積薄膜或者進行氧化處理形成所述第一和第二柵絕緣層。
42.如權(quán)利要求37所述的方法，其中通過注入摻雜劑或者通過在摻雜劑氣體環(huán)境下進行熱處理，形成所述第二導(dǎo)電類型的第一硅層。
43.如權(quán)利要求37所述的方法，其中通過注入摻雜劑或者通過在摻雜劑氣體環(huán)境下進行熱處理，形成所述第二導(dǎo)電類型的第三硅層。
44.一種垂直濾色檢測器組的制造方法，包括如下步驟提供第一導(dǎo)電類型襯底；在所述第一導(dǎo)電類型襯底上形成第二導(dǎo)電類型的第一硅外延層；在所述第一硅外延層上形成第一導(dǎo)電類型的第二硅外延層；在所述第二硅外延層上形成第二導(dǎo)電類型的第三硅外延層；在所述第三硅外延層上形成第一導(dǎo)電類型的第四硅外延層；在所述第四硅外延層上形成第二導(dǎo)電類型的第五硅外延層；形成與形成在所述第一導(dǎo)電類型襯底上的第一硅外延層的表面相距預(yù)定深度的溝槽，使該溝槽分離其它有源區(qū)；將第一導(dǎo)電類型摻雜劑注入到該溝槽的側(cè)壁上，使得所述第二硅外延層、第四硅外延層和所述襯底通過所述第一導(dǎo)電類型摻雜劑彼此連接；在該溝槽中的第一硅外延層和第二硅外延層之間形成第一隔離層；在該溝槽的側(cè)壁上形成第一柵絕緣層；在該溝槽中的第二硅外延層和第三硅外延層之間形成第一轉(zhuǎn)移柵；在該溝槽中的第三硅外延層和第四硅外延層之間形成第二隔離層；在該溝槽的側(cè)壁上形成第二柵絕緣層；以及在該溝槽中的第四硅外延層和第五硅外延層之間形成第二轉(zhuǎn)移柵。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中所述第一和第二轉(zhuǎn)移柵包括第一和第二導(dǎo)電類型摻雜多晶硅。
46.如權(quán)利要求44所述的方法，其中，當該溝槽的側(cè)壁摻雜有所述第一導(dǎo)電類型摻雜劑時，通過傾斜離子注入和旋轉(zhuǎn)僅摻雜該溝槽的側(cè)壁的預(yù)定部分。
47.如權(quán)利要求44所述的方法，其中通過離子注入或者通過在摻雜劑氣體環(huán)境下進行熱處理使該溝槽的側(cè)壁摻雜有所述第一導(dǎo)電類型摻雜劑。
48.如權(quán)利要求44所述的方法，其中通過在摻雜劑氣體環(huán)境下進行熱處理使該溝槽的側(cè)壁摻雜有所述第一導(dǎo)電類型摻雜劑。
49.如權(quán)利要求44所述的方法，其中通過沉積薄膜或者進行氧化處理形成所述第一柵絕緣層和所述第二柵絕緣層。
50.一種垂直濾色檢測器組的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成具有預(yù)定深度的第一溝槽；在所述第一溝槽中形成第一隔離層；在所述第一溝槽的側(cè)壁上形成第一柵絕緣層；在所述第一溝槽中填充摻雜有N型摻雜劑的第一多晶硅；通過選擇性去除所述第一多晶硅，形成第一轉(zhuǎn)移柵和具有第二溝槽的接觸塞；在所述第二溝槽中形成第二隔離層；在所述第二溝槽的側(cè)壁上形成第二柵絕緣層；在所述第二溝槽中填充摻雜有N型摻雜劑的第二多晶硅；以及通過選擇性去除所述第二多晶硅，形成第二轉(zhuǎn)移柵。
全文摘要
一種垂直濾色檢測器組及其制造方法，其通過減少形成將綠和紅感光層與形成于硅襯底表面上的有源像素傳感器電路連接的路徑所用的離子注入和掩模數(shù)目來簡化制造工藝。該垂直濾色檢測器組包括半導(dǎo)體，包括上面疊置有第一導(dǎo)電類型硅層和第二導(dǎo)電類型硅層的第一導(dǎo)電類型襯底并具有與半導(dǎo)體表面相距不同深度的至少兩個第二導(dǎo)電類型硅層；溝槽，其底部低于第二導(dǎo)電類型硅層中距半導(dǎo)體表面最遠的第一硅層，以設(shè)定用于單位像素的檢測器組的外圍邊界區(qū)域；絕緣層，形成在溝槽中并與半導(dǎo)體和溝槽之間的分界面接觸；溝道區(qū)，形成在第一硅層與第二導(dǎo)電類型硅層中的其它硅層之間的有源區(qū)中，并不與半導(dǎo)體和溝槽之間的分界面接觸；以及轉(zhuǎn)移柵，形成在絕緣層中。
文檔編號H04N5/335GK1979885SQ20061016933
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者金鐘玟 申請人:東部電子股份有限公司