专利名称：图像传感器、包括图像传感器的照相机系统及其制造方法
技术领域：
本发明涉及包括半导体主体的图像传感器，该半导体主体为第一导电类型并具有一个表面，该表面上具有多个单元，所述单元包括光敏元件和复位晶体管，复位晶体管包括源区、漏区和栅区，所述源区和漏区具有与第一导电类型相反的第二导电类型，复位晶体管的源区与光敏元件电连接。
本发明进一步涉及包括图像传感器的照相机系统。
本发明还涉及制造CMOS图像传感器的方法，包括以下步骤通过将掺杂剂原子提供到具有第一导电类型的半导体衬底中从而在该半导体衬底中形成光敏元件，在该区域中掺杂剂原子具有与第一导电类型相反的第二导电类型，利用光敏元件区之上的保护掩模，其后通过将具有第一导电类型的离子注入到半导体衬底中形成阱区，通过淀积栅材料层并且布图该层形成栅区。
US-A6,177,293公开了一种形成CMOS图像传感器的方法，它使图像中出现的白像素最少。在该方法中，形成了围绕单元的光敏区的场氧化物，并且内角大于90度和/或连续弯曲。以这种方式，使围绕单元的光敏区的场氧化物中的机械应力和电应力最小。制造过程中经受过量机械应力的区域和在器件工作过程中经历过量电应力的区域表现出过大的漏电流。为了使得对这些经受应力的区域不致太敏感，复位栅极从有源像素单元的光敏区偏移0.25μm以上的距离。
已经确定来自光敏(例如光电二极管)区的过量漏电流是CMOS图像传感器中白像素问题的重要原因。
问题在于尽管采用上述措施，在CMOS图像传感器中仍然存在大量的白像素。在显示器或监视器上可见的白点缺陷或斑点是局部电荷载流子产生位置的结果，该局部电荷载流子产生位置在所有情况下都在其附近集合的电荷包中产生附加的电荷载流子。
此外，称作固定图形噪声的、在图像中像素之间的暗电流变化是主要问题。暗电流的产生在单元之间不均匀。暗电流的产生中心以一定概率分布于整个半导体。这意味着并非所有的单元都具有相同数量的产生中心。另一方面，每个中心的产生率也随着类型而变。所有的这些改变都使暗电流不再均匀。产生的非均匀暗电流给信号添加了固定的图形噪声。固定的图形噪声非常难以去除。只有当此非均匀假信号的分布为已知时才有可能。
本发明的目的是提供一种上述类型的图像传感器，其具有减少数量的白像素和减少的固定图形噪声。
为了实现该目的，根据本发明的图像传感器的特征在于，存在阱区，该阱区从表面延伸到半导体主体中，并且至少部分地在栅极区下面延伸，且该阱区具有第一导电类型，源区至少基本上在光敏元件的掺杂区中延伸，该掺杂区具有第二导电类型。
对白像素和固定图形噪声(FPN)的重要贡献来源于与光敏元件连接的MOS场效应晶体管(MOSFET)的源扩散。本发明基于白像素和固定图形噪声主要由源-阱结引起的观点。由于穿过耗尽层的电荷载流子的隧穿，该结引起大的漏电流。隧道电流可以是陷阱协助的隧道电流或者是直接的隧道电流。通过作为施加在结两端上的电压的函数的电流的指数特性可以使由于源-阱结隧穿而导致的漏电流有别于规则的Shockly-Read-Hall复合。已经发现在源-阱结中漏电流的指数特性、白像素的数量和固定图形噪声之间存在一种关联关系。
通过主要在光敏元件的掺杂区中定位源区，减小了源-阱结面积，因此减小了白像素和FPN的数量。由于源区和光敏元件的掺杂区具有相同的导电类型，因此几乎可以忽略由于源-光敏元件之间的结而导致的漏电流。
优选，半导体主体的掺杂剂原子的浓度存在于源以下。半导体主体的相对低的浓度形成了与源的底部区域的结。耗尽层的宽度大，主要在半导体主体中延伸。导致白像素的漏电流和来自该底部区域的FPN的贡献可以忽略。
在离源一定的距离处定位阱的侧壁以显著减小隧道电流是非常有利的。这可以解释为由于源和阱之间的分离距离增加了耗尽层宽度。实际上，耗尽层宽度的增加约等于分离距离。由于耗尽宽度较大，因此白像素的数量和固定图形噪声降低。希望在漏侧具有阱。该阱减小了短沟道效应、漏感应势垒降低和穿通。
非常有利的是在栅极下面定位阱的侧壁。阱的横向向外扩散区具有比阱的中心更低的掺杂剂浓度。由于该较低的掺杂剂浓度，源和阱之间的耗尽层宽度变大，并且更多地在阱中延伸。减小了电场峰值以及阱中的电场梯度。阱的源侧中较低的掺杂剂浓度引起了阈值电压的较高绝对值。该阈值电压的绝对值的增加可以用较长的栅极长度补偿。
与现有技术相反，沿着光敏元件的边缘定位栅极使得源区整个延伸到光敏元件的掺杂区中是有利的。在该情况下，使源-阱结面积最小。通过这样做，在源中有效地聚集了所有电荷，并且可以容易地通过在复位晶体管的栅极上施加电压而运输所有电荷从而形成沟道。阱在向外的方向上从光敏元件的边缘延伸，并且贡献于光敏元件的耗尽层。当光落在光敏元件上时，产生了电子-空穴对。由于耗尽层中的电场，在光敏元件的耗尽层中分离了电子-空穴对。第二导电类型的电荷载流子例如电子在高掺杂源的方向上加速。只要复位晶体管闭合，电荷就聚集在源上。过了一些时间，例如10ms后，将电压设置在栅极上，并使复位晶体管断开。电荷可以容易地穿过复位晶体管的沟道传输。
在CMOS技术中可以实现两种不同类型的传感器。它们是无源和有源像素传感器(APS)。这两种类型之间的差别在于，无源像素不进行信号放大，而有源像素进行信号放大。无源像素传感器简单地是具有晶体管的光电二极管(MOS或者p-n结二极管)，它将光电产生的信号电荷传递到像素阵列外部的放大器。在有源像素中，集中的电荷通过源跟随器晶体管放大并且在复位晶体管的沟道中传输。源跟随器晶体管的栅极与复位晶体管的源极连接。
当复位晶体管的栅极长度与源跟随器的栅极长度相同时，复位晶体管的阈值电压绝对值将低于源跟随器晶体管。复位晶体管的阱仅部分存在于复位晶体管的栅极的下面，使得掺杂剂原子的浓度低于源跟随器晶体管的栅极下面的浓度。为了补偿复位晶体管的阈值电压的较低的绝对值，增加了复位晶体管的栅极长度。因此将复位晶体管的栅极长度设计得比源跟随器晶体管的栅极长度长是有利的。
有源像素图像传感器可以是照相机系统的一部分，例如数字照相机、网络摄影机、视频摄像记录器(摄像机)或者例如蜂窝电话的移动应用。
本发明的进一步的目的是上述种类的方法，以减小白像素的数量和固定图形噪声，而在标准的CMOS工艺中不使用附加的掩模步骤。
为了达到该目的，根据本发明的图像传感器的制造方法的特征在于，在阱区的侧壁之上形成栅极区，该侧壁存在于光敏元件区和阱区之间。
本发明进一步基于这一认识，为了形成光敏元件而注入的第二导电类型离子导致半导体衬底和金属原子的范围损伤得以结束。这些金属原子像Fe、Au、Pt被半导体衬底的带隙俘获。如果金属原子位于形成光敏元件的注入区和阱之间的耗尽层中，那么它们是造成陷阱协助隧道电流的原因。电子能够隧穿到陷阱，与空穴复合，引起较大数量的白斑点和较大的固定图形噪声。当在耗尽层上存在施加的电压时，陷阱协助隧道电流增加。
为了防止该陷阱协助隧道电流，在阱的侧壁之上形成栅极。相对于栅极长度，该阱缩回一定的距离。现在在光敏元件的注入区和阱之间存在分离距离。由于该分离距离，耗尽层大至仅能够发生Shockley-Read-Hall复合，并且陷阱协助隧道电流不再起作用。此外，在注入区和半导体衬底之间形成耗尽层，具有比阱更低的掺杂剂浓度。因此，减小了漏电流，导致白斑点数量减少和固定图形噪声减小。
优选与栅极自对准形成源区，并且至少基本上在光敏元件的注入区中定位源区。由于源极具有与光敏元件相同的导电类型，因此漏电流几乎可以忽略。
通常通过与栅极自对准注入第二导电类型的离子而形成源区和漏区。当在源极和阱之间存在距离时是非常有利的。源极是高掺杂的。源-阱结引起隧道电流。这些隧道电流可以是陷阱协助隧道电流或者穿过耗尽层的直接的隧道电流。该间隔减小了掺杂剂浓度，因此增加了耗尽层宽度。源和阱之间的距离有效地增加了耗尽层宽度。应选择该距离，使得对于出现陷阱协助隧道电流而言，耗尽宽度在工作电压处过大。当耗尽层宽度小于大约40nm时，在硅中会出现陷阱协助隧穿。对于直接隧穿，耗尽层应小于约25nm。
当在半导体衬底上形成场隔离并且通过穿过场隔离注入第二导电类型的离子形成光敏元件时是有利的。光敏元件的表面不再是硅衬底，而是场隔离的底部。该场隔离可以是在LOCOS工艺中形成的氧化硅。可以减小通常在半导体表面处存在的悬空键数量。在场氧化物下面，硅形成SiO2键，使得能够减小漏电流，并且结果是减少了白斑点数量和固定图形噪声。
光敏元件具有通过场隔离形成的边缘。沿着该边缘定位栅极使得整个源区位于形成光敏元件的注入区中是有利的。源和光电二极管的注入区具有相同的导电类型。高掺杂的源区和较低的掺杂区之间的漏电流可以忽略。复位晶体管的源区的底部区域不再贡献于漏电流。仅有源结的相对小的侧壁能够贡献于漏电流。显著地减小了漏电流以及白像素的数量和固定的图形噪声。
参考下述
本发明的上述和其它方面，使其清楚明白。
图1是已知的图像传感器的示意图；图2是已知的图像传感器的三个晶体管单元的电路；图3是三个晶体管单元的工作原理示意图；图4a是根据本发明的光敏元件和复位晶体管的第一实施例的顶视图；图4b是图4a中沿线A-A’得到的截面图；图4c是图4a中沿线B-B’得到的截面图；图5是n+源区和p-阱之间的结中的漏电流；图6是在升高温度下具有480×640个单元的图像传感器的暗电流分布；图7a是根据本发明的光敏元件和复位晶体管的第二实施例的顶视图；图7b是图7a中沿线A-A’得到的截面图；图8a是根据本发明的光敏元件和复位晶体管的第三实施例的顶视图；图8b是图8a中沿线A-A’得到的截面图；图9a是根据本发明的光敏元件和复位晶体管的第四实施例的顶视图；图9b是图9a中沿线A-A’得到的截面图；图10示出了对于不同实施例来说白像素数量与漏电流的相互关系的柱状图；图11是根据本发明的图像传感器的制造方法；
图12是不同实施例的掺杂剂分布的模拟。
有源像素传感器(APS)成像器在互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路(IC)工艺中通常实施为固态成像器。在正常使用中，APS成像器可以是照相机系统例如数字照相机、网络摄影机、视频摄像记录器(摄像机)或如蜂窝电话的移动应用中的部件。
图1的图像传感器包括以水平行和垂直列的二维图形设置的大量单元4。这些单元在垂直方向连接到读线30。读线30向读出元件31传递信号。在水平方向，单元连接到选择线32，通过选择线32可以将选择信号发送到要被读出的行，通过寻址装置33选择行。在水平方向，单元还可以通过图中未示出的水平复位线连接。
沿着半导体主体2的表面3形成单元4，每个单元周期地产生信号，该信号具有表示入射到该单元的光强度的电流或电压电平。图2示出了在目前的CMOS图像传感器中使用的典型的三晶体管单元。使用该技术的传感器经常被称作COMS有源像素传感器(APS)。
图3示出了三晶体管单元4的工作时序图。在一般的工作中，节点N1通过导通n沟道复位晶体管6设置到预定电压Vdd’(该电压可以与电路工作电压Vdd不同)。通过控制复位电压(V复位)确定复位晶体管的状态。在图3中，V复位在时间T0升高，使节点N1升到Vdd’。在时间T1，复位晶体管6截止，在光电二极管5形式的光敏元件上通过入射光产生光电子。光电子注入到节点N1中，由Vsense＝Vdd’-(IphotoxTilluminate/CN1)的值减小该节点上的电压。在该等式中，Iphoto是由入射光感应的光电流，Tilluminate是照射时间周期，CN1是节点N1上的电容。Vdd’和Vsense原则上可以通过激励行选择晶体管25由源跟随晶体管16从像素读出。在二维单元阵列中，一般存在行选择晶体管和列选择晶体管，以允许单元依次采样。通过操纵行选择信号激励行选择晶体管25。那么单元上的照射与Vdd’-Vsense＝IphotoxTilluminate/CN1成比例。本领域技术人员称该操作为双取样。取样出现在Tilluminate之前的时间T2和Tilluminate期间的时间T3。由于V复位升高，因此单元在时间T4复位。
可以使用该取样技术除去高性能成像系统中的几种噪声。双取样包括抽取传感器输出的两个样本。首先，取得包含背景噪声和由设备不匹配产生的噪声的参考样本。接着取得背景噪声、设备不匹配和数据信号的第二样本。对两个样本进行减法操作消除了二者公共的(或者与二者都相关的)任何噪声，仅留下数据信号。
在硅制造中，对于好的图像分辨率而言，为了得到最小的像素尺寸和使寄生电容最小，通常将具有最小尺寸的NMOS开关器件用作复位晶体管。
图4a给出了在根据本发明的半导体主体2中的光敏元件5和复位晶体管6的有利的第一实施例的顶视图。在本实施例中，半导体主体是硅衬底，但是该半导体衬底并不限于硅，且例如可以是Ge或者GaAs。P型硅衬底具有n阱。该n阱与p型衬底一起形成光电二极管5形式的光敏元件。复位晶体管、本例中的n沟道晶体管的源区和漏区分别由在衬底中设置的n型区7和8形成。
具有从表面3延伸到半导体主体2中的p阱区10。在本实施例中，该p阱区10在整个栅区9下面延伸。在深亚微米CMOS晶体管中，需要阱来减小子阈值电压漏电流和补偿短沟道效应。相对于源反向偏置MOS晶体管的背触点或者整体是已经用来调整阈值电位的方法。该电调整方法利用所谓的体效应或者衬底偏置效应。实际上，反偏置将半导体中的逆转点从2ФF改变到2ФF-VBS。反偏置总是增加理想器件阈值电压的绝对值大小。
通过降低n+源7和p阱10之间的结面积可以减小隧道电流。P阱和源之间的结用粗虚线表示。通过在光电二极管的方向移动复位晶体管的栅极来减小P阱中的n+源区，如图4a和图4b中的箭头所示。源区7至少基本上在光敏元件5的n型掺杂区11中延伸。n+源和n阱之间的结贡献于暗电流，但不产生任何的隧道电流。
在图4b的截面图中，P阱10和源7之间的结也用粗虚线表示。p阱和n源之间的结的总面积主要确定了隧道电流量。源中的掺杂剂浓度一般为1020原子/cm3的As或者P。p阱具有一般几倍于1017原子/cm3的峰值硼浓度。
n型源和p阱中的掺杂剂浓度越高，耗尽层宽度越小。对于上述典型的掺杂剂浓度，耗尽层约为46nm。如果没有电压施加到源，那么在耗尽层中仅存在Shockley-Read-Hall复合。
然而，当给源施加电压(例如Vdd＝3.3V)时，在源-阱结中本征电场增加。增加的导带和价带的弯曲引起了陷阱协助隧道电流。大部分陷阱是存在于硅带隙中的金属原子。相信在注入步骤中产生了陷阱。
n源或者p阱中掺杂剂浓度的进一步增加会引起耗尽层的直接隧穿。
通过减小n源和p阱之间的结面积可以减小隧道电流。通过在光电二极管的方向上移动复位晶体管的栅极减小p阱中的n+源区，如图4b中的箭头所示。
n+源和n阱之间的结贡献于暗电流，但是不产生任何的隧道电流。
在图5中，对于具有相对较大的0.5μm×3μm(曲线a)的p阱-n+源结面积的第一实施例和在结面积减小到0.5μm×0.5μm(曲线b)的情况下，测量漏电流。
漏电流的减小是显著的，尤其在较高的电压下，例如在3V的反偏压。
由此得出，在p阱-n+源结中测量的漏电流的水平和形状与检测的白像素数量和像素中的固定图形噪声之间存在清楚的相互关系。
在图6中，示出了在330ms积分时间过程中在60摄氏度的温度下测量的、在480×640像素图像传感器中像素的固定图形噪声的分布。选择该积分时间为正常积分时间的10倍。
测量的输出电压示出了具有尾状物的高斯分布。当输出电压大于200mV时，p阱-n+源结的漏电流高，并且在3V以上显示出指数增长。
当输出电压大于400mV时，称呼像素为白斑点。
发现的p阱-n+源结中的漏电流之间的相互关系使其能够进一步减小白斑点的数量和减小固定图形噪声。
图7a示出了第二个有利的实施例，其中减小了p阱-n源结中的漏电流。在该例子中，p阱10移动得更接近复位晶体管的栅极9。在图7b的截面图中可以看出，p型衬底2存在于光电二极管的n阱11和栅极9之间的n+源的底部12。n源-p外延层结对暗电流的贡献远小于n+源-p阱结。减小了p阱中的n+源区。
在图8a的第三非常有利的实施例中，p阱10与栅极9对准，并使整个n+源7区位于光电二极管的n阱11中。
将p阱-n+源结面积减小到仅在栅极侧的源的周边。该结构具有由于栅极位于p阱10的侧壁14处会改变MOST阈值电压的缺点。通过硼的注入和退火形成p阱。在p阱11的侧壁14附近硼的浓度小于p阱中心的浓度。通过横向向外扩散硼原子形成p阱的侧壁区。在p阱的侧壁区处存在掺杂剂浓度梯度。P阱侧壁区处较低的掺杂剂浓度减小了阈值电压VT。
通过增加复位晶体管的栅极长度18可以补偿复位晶体管的阈值电压的减小量ΔVT。
可以容易地测量作为栅极长度的函数的NMOS复位晶体管阈值电压的降低，即所谓的VT下降。在设计中，可以使复位晶体管的栅极长度18适应于正确补偿由于p阱边缘较低的掺杂剂浓度而导致的ΔVT。
在图9的第四实施例中，p阱10仅在栅极9的下面部分延伸。在n+源7和p阱10之间存在距离13。完全消除了在n+源-p阱结面积中的隧道电流。
在图10中，示出了n+源-p阱二极管中的漏电流和在480×640像素图像传感器中白像素的相对数量之间清楚的相互关系。在60摄氏度的温度下确定白像素的数量。参考情况是具有0.5μm栅极长度的复位晶体管、1μm的栅极-光电二极管距离和1014原子/cm3的衬底掺杂剂浓度。
在第一实施例中，在光电二极管的方向上移动复位晶体管的栅极，移动距离在0.15μm、0.3μm和0.45μm以上。
在第二实施例中，向复位栅极移动p阱，移动距离在0.15μm和0.3μm以上。
在第三实施例中，复位栅极的长度增加0.15μm和0.3μm。图10示出了每个实施例中的不同变量。
在顶部的图中，示出了在4.5V的反偏压下测量的n+源-p阱结中的漏电流。可以看出在下面的柱状图中示出的n+源-p阱结中的漏电流量和白像素相对数量之间清楚的相互关系。每个实施例中的漏电流越小，观察到的白像素数量越小。
对于具有较长复位栅极的第三实施例，发现了关于白像素的最佳结果。图10清楚地示出，在所有实施例中都显著减少了白像素的数量。
还发现在反偏压(例如2.1V)测量的漏电流表示了与暗电流的高斯分布宽度的相互关系(例如参见图6)。因此固定的图形噪声也取决于源-p阱漏电流。
在制造CMOS图像传感器的有利方法中，使用p型硅衬底40。利用如图11a所示的多晶硅缓冲LOCOS工艺形成了场隔离区23。在光刻胶掩模41中存在开口，通过该开口在500keV的能量下以1013原子/cm3的剂量注入P离子。该注入与CMOS工艺中的n阱注入相同。通过相同的掩模开口，接着进行反穿通注入(anti punch throughimplatation)和阈值电压注入。
除去光刻胶掩模，且使用保护掩模22覆盖n阱区11。在本实施例中保护掩模是光刻胶掩模，具有开口以注入p阱，如图11b所示。该保护掩模还可以是硬掩模，例如由氧化硅或者氮化硅形成的硬掩模。
在160keV的能量下以6×1012原子/cm2将B硼离子注入p阱10。在p阱中反穿通注入和阈值电压注入过程中也使用了保护掩模22。
除去保护掩模22，并且在炉中退火活化掺杂剂原子。7.5nm的薄热氧化硅形成栅极氧化物。接着淀积和布图多晶硅层，形成栅极区9。在图11c中，栅极长度为0.5μm。通过在相对于栅极成角度的情况下注入As或者P离子形成与栅极自对准的轻掺杂源区和漏区。淀积TEOS层，由此形成隔离层。
以100keV的能量和4×1015原子/cm2的剂量将As离子注入到高掺杂的源区和漏区。退火之后，源区和漏区一般具有120nm的深度。源区7至少基本上位于光电二极管的n阱11中，以减小n+源-p阱结面积。在源7和p阱10之间存在距离13。源7和p阱10之间的距离13主要确定了耗尽层宽度。
在图11d中，示出了图11a步骤的替换步骤，其中光敏元件几乎形成在整个场隔离23的下面。沿着图8a中的线A-A’截取截面图。通过将第二导电类型的离子(例如As或者P)注入穿过场隔离23来形成该光敏元件5。LOCOS的虚线表示在背景部分看到的LOCOS。在LOCOS中形成有小的有源区，其中随后形成了源区。LOCOS下面的n阱的位置具有下列优点，即通常存在于表面的悬空键形成SiO2键，使得由于悬空键而导致的漏电流显著地减小。利用在包含氢的气氛中进行退火以便钝化剩余悬空键，甚至可以进一步减小漏电流。
在图11e中，n型光敏元件5具有通过场氧化物23形成的边缘15(在背景部分的虚LOCOS线)，且栅极9沿着该边缘定位。源区7整个位于光电二极管的n阱中。这样进一步减小了漏电流。通常使源区尽可能的小，但是足够大以便在该源区上形成接触。该接触可以是具有例如0.4μm直径的钨插塞。
将在这些制造步骤之后的结果示于图12中。对于上面已经描述的实施例1、2和4来说示出了掺杂剂分布。
在第一实施例中，栅极区9和光电二极管的n阱11之间的距离在掩模上为0.5μm。
在第二实施例中，栅极区9和光电二极管的n阱11之间的距离在掩模上为0μm。
在第四实施例中，只有部分栅极区9与p阱区10叠加。栅极的边缘和p阱的侧壁14之间的距离在掩模上为0.3μm(在栅极的长度方向上)。
在实施例中，利用白实线表示源和p阱之间的结。源中As的浓度为1020原子/cm3，且p阱中硼的浓度大约为2×1017原子/cm3。在所有的实施例中，由于n+源和p阱之间的距离13，因此在源和p阱之间没有重叠。这极大地减小了n+源和p阱结之间的漏电流。
权利要求
1.一种包含半导体主体的图像传感器，所述半导体主体具有第一导电类型并包含一个表面，在该表面上具有多个单元，所述单元包括光敏元件和复位晶体管，该复位晶体管包括源区、漏区和栅区，源区和漏区具有与第一导电类型相反的第二导电类型，复位晶体管的源区与光敏元件电连接，其中存在阱区，该阱区从表面延伸到半导体主体中，并且至少部分地在栅区下面延伸，该阱区具有第一导电类型，源区至少基本上在光敏元件的掺杂区中延伸，该掺杂区具有第二导电类型。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中源区具有至少部分由半导体主体划界的底部区域。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其中漏区在阱区中延伸，并且在阱区和源区之间存在距离。
4.如权利要求3所述的图像传感器，其中栅区在阱区的侧壁之上延伸。
5.如权利要求1所述的图像传感器，其中沿着光敏元件的边缘定位栅极。
6.如权利要求5所述的图像传感器，其中存在源跟随器晶体管，其具有与复位晶体管源极连接的栅极，复位晶体管的栅极具有比源跟随器晶体管的栅极更长的长度。
7.一种照相机系统，包括如前述任一权利要求所述的图像传感器。
8.一种CMOS图像传感器的制造方法，包括步骤通过将掺杂剂原子提供到具有第一导电类型的半导体衬底的区域中，从而在该半导体衬底中形成光敏元件，在该区域中，该掺杂剂原子具有与第一导电类型相反的第二导电类型，使用光敏元件的区域上的保护掩模，在其之后通过在半导体衬底中注入具有第一导电类型的离子以形成阱区，通过淀积栅极材料层并且布图该层以形成栅区，其中在阱区的侧壁之上形成该栅区，该侧壁存在于光敏元件的区域和阱区之间。
9.如权利要求8所述的方法，其中通过与栅极自对准地注入第二导电类型的离子从而形成源区，且该源区至少基本上形成在光敏元件的区域中。
10.如权利要求8或者9所述的方法，其中在源区和阱区之间形成距离。
11.如权利要求8或者9所述的方法，其中在半导体衬底上形成场隔离，穿过场隔离注入第二导电类型的离子从而形成光敏元件。
12.如权利要求11所述的方法，其中光敏元件具有通过场隔离形成的边缘，并且沿着该边缘定位栅极。
全文摘要
一种图像传感器(1)，其包含具有第一导电类型且具有表面(3)的半导体主体(2)，该表面具有大量的单元(4)，单元包括光敏元件(5)和复位晶体管(6)，复位晶体管包括源区(7)、漏区(8)和栅区(9)。源区(7)和漏区(8)具有与第一导电类型相反的第二导电类型，复位晶体管(6)的源区(7)与光敏元件(5)电连接。存在阱区(10)，该阱区从表面(3)延伸到半导体主体(2)中，并且至少部分地在栅区(9)下面延伸，且阱区具有第一导电类型。源区(7)至少基本上在光敏元件(5)的掺杂区(11)中延伸，该掺杂区(11)具有第二导电类型。源－阱结面积被减小，从而减少了白像素的数量和固定的图形噪声。在制造图像传感器的方法中，在栅区(9)的下面部分定位阱区(10)，使得在高掺杂源区(7)和阱区(10)之间存在距离(13)。该距离(13)增加了源和阱结之间的耗尽层宽度，使得隧道电流不再控制漏电流，白像素的相对数量和固定的图形噪声也被减小。
文档编号H01L27/146GK1679167SQ03820267
公开日2005年10月5日 申请日期2003年7月31日 优先权日2002年8月30日
发明者H·O·福克特斯, J·P·V·马亚斯, D·W·E·维布格特, N·V·鲁基亚诺瓦, D·H·J·M·赫梅斯, W·霍伊克斯特拉, A·J·米伊罗普 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司