專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及到圖像傳感器，且更具體而言，涉及到CMOS(互補(bǔ)金 屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器，其具有帶有不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)的驅(qū)動(dòng)晶體管，以最 小化閃爍噪聲(flicker noise )。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是一種半導(dǎo)體器件，其將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。圖像傳感 器可以是電荷耦合器件(CCD)或CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳 感器(CIS)。 CMOS圖像傳感器的單位像素包括從圖像聚集電荷的光學(xué)敏感 器件(PSD)。此外，單位像素包括諸如轉(zhuǎn)移晶體管、復(fù)位晶體管和驅(qū)動(dòng)晶 體管的晶體管，用于將所聚集的電荷轉(zhuǎn)換成信號(hào)處理電路的電信號(hào)。然而，尤其是在CMOS圖像傳感器單位像素的驅(qū)動(dòng)晶體管中，具有這 種結(jié)構(gòu)的CMOS圖像傳感器由于在硅(Si)和氧化硅(Si〇2)之間界面中俘 獲的電荷而具有閃爍噪聲。這種閃爍噪聲降低了再現(xiàn)圖像的質(zhì)量。因此，需 要一種具有最小化閃爍噪聲的CMOS圖像傳感器。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)CMOS圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)晶體管形成有不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)，用于最小化 CMOS圖像傳感器中的閃爍噪聲。根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)方面的圖像傳感器包括光敏器件和用于從光敏器件中 聚集的電荷產(chǎn)生電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)晶體管。驅(qū)動(dòng)晶體管包括第一導(dǎo)電類(lèi)型的源區(qū) 和鄰接一部分源區(qū)且為與第一導(dǎo)電類(lèi)型相反的第二導(dǎo)電類(lèi)型的不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類(lèi)型是N型且第二導(dǎo)電類(lèi)型是P型。在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)晶體管進(jìn)一步包括第 一導(dǎo)電類(lèi)型的漏 區(qū)并包括設(shè)置在半導(dǎo)體襯底溝道區(qū)上方的柵極電介質(zhì)和柵電極。該溝道區(qū)設(shè) 置在漏區(qū)和源區(qū)之間。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，源區(qū)被偏置，以通過(guò)不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)增加溝道區(qū) 的有效溝道長(zhǎng)度。例如，將源區(qū)耦合到復(fù)位電壓源。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)形成在源區(qū)的底部拐角處，以面 對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，圖像傳感器進(jìn)一步包括浮置擴(kuò)散區(qū)、轉(zhuǎn)移晶 體管和復(fù)位晶體管。浮置擴(kuò)散區(qū)耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管的柵電極。轉(zhuǎn)移晶體管耦 合在光敏器件和浮置擴(kuò)散區(qū)之間。浮置擴(kuò)散區(qū)經(jīng)由轉(zhuǎn)移晶體管接收在光敏器 件中聚集的電荷。復(fù)位晶體管耦合在浮置擴(kuò)散區(qū)和復(fù)位電壓源之間。在制造圖像傳感器的方法中，第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一摻雜劑基本垂直于半 導(dǎo)體襯底注入以在驅(qū)動(dòng)晶體管柵電極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成漏區(qū)和源區(qū)。 第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二摻雜劑以 一傾斜角度注入用于形成鄰接部分源區(qū)的不 對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)。當(dāng)圖像傳感器是CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器時(shí)，本發(fā)明具有特殊的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)加長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)晶體管的有效溝道長(zhǎng)度，不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)最小化了驅(qū)動(dòng)晶體管中以及CMOS圖像傳感器中的閃爍噪聲。


當(dāng)參考附圖更詳細(xì)地描述示范性實(shí)施例時(shí)本發(fā)明的上述和其他特征以 及優(yōu)點(diǎn)將更加明顯，其中圖1是包括在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中的單位像素的 電路圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的單位像素的布局圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沿著圖2的線(xiàn)in - III取得的圖1和2的單位像素的截面圖；以及圖4、 5、 6、 7、 8和9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在制造圖3的單位像素期間的順序截面圖。為了清楚的說(shuō)明而畫(huà)出在此涉及到的圖且不必按照比例畫(huà)。與圖l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8和9中相同附圖標(biāo)記的元件指的是具有相似結(jié)構(gòu)和/或功 能的元件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參考附圖在下面更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的 實(shí)施例。然而，本發(fā)明可實(shí)施為很多不同形式并且不認(rèn)為限于在此列出的實(shí) 施例。而是，提供這些實(shí)施例以使本公開(kāi)更全面且完整，并且更全面地將本 發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在圖中，為了清楚起見(jiàn)放大了層和區(qū)域 的尺寸和相對(duì)尺寸。通篇都用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
將理解，當(dāng)將元件稱(chēng)作是"連接"或"耦合"到另一個(gè)元件時(shí)，其可直 接連接或耦合到另一個(gè)元件或者存在中間元件。相反，當(dāng)將元件稱(chēng)作是"直 接連接"或"直接耦合"到另一個(gè)元件時(shí)，不存在中間元件。如在此所使用 的，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)所列相關(guān)項(xiàng)中的任一個(gè)或者所有組合， 且可以簡(jiǎn)化為"/，，。
將理解，盡管術(shù)語(yǔ)第一、第二等在此用于描述各個(gè)元件，但是這些元件 不應(yīng)受這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分一個(gè)元件與另一個(gè)。例如，第 一信號(hào)可稱(chēng)作第二信號(hào)，且相似的，第二信號(hào)可稱(chēng)作第一信號(hào)，而不會(huì)脫離 本公開(kāi)的教導(dǎo)。
在此使用術(shù)語(yǔ)學(xué)的目的僅是描述特定實(shí)施例，且并不表示限制本發(fā)明。 如在此所使用的，單數(shù)形式的"一個(gè)"和"該"表示也包括復(fù)數(shù)形式，除非 上下文清楚地另外指明。將進(jìn)一步理解，當(dāng)在該說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"包 括"和/或"包括有"或者"包含"和/或"包含有"指定存在規(guī)定的部件、 區(qū)域、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除存在或者附加一個(gè) 或多個(gè)其他部件、區(qū)域、.整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。
除非另外限定，在此使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)的和科學(xué)的術(shù)語(yǔ))都具 有相同含義，如本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員通常所理解的。將進(jìn)一步理解，術(shù)
或本申請(qǐng)上下文中的含義相一致的含義，并且不被理想化或者過(guò)渡形式化的 意義解釋?zhuān)窃诖嗣鞔_地如此限定。
圖1是包括在沖艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖 像傳感器中的單位像素的電路圖。如圖1中所示，單位像素包括從入射光產(chǎn) 生電荷的光敏器件(PSD)。 PSD可由光電二極管、光電晶體管、光柵(photo gate)、插腳光電二極管(pinned photo diode ,PPD )或者其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 '除了圖l中的之外，單位像素還包括轉(zhuǎn)移晶體管Tx、復(fù)位晶體管Rx、驅(qū)動(dòng)晶體管Dx和選擇晶體管Sx。轉(zhuǎn)移晶體管Tx將由PSD產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移 到浮置擴(kuò)散區(qū)FD。復(fù)位晶體管Rx將浮置擴(kuò)散區(qū)FD處的電勢(shì)周期性地復(fù)位 成復(fù)位電壓源VDD的電壓。驅(qū)動(dòng)晶體管Dx被構(gòu)成為源極跟隨緩沖放大器， 用于產(chǎn)生與存儲(chǔ)在浮置擴(kuò)散區(qū)FD中的電荷對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。當(dāng)選擇圖1的單 位像素以產(chǎn)生信號(hào)時(shí)選擇晶體管Sx進(jìn)行開(kāi)關(guān)。在圖1中，"RS"指的是施加 到復(fù)位晶體管Rx的柵極的控制信號(hào)，且"TG"指的是施加到轉(zhuǎn)移晶體管 Tx的柵極的控制信號(hào)。
圖1的單位像素包括單個(gè)PSD和四個(gè)MOS晶體管Tx、 Rx、 Dx和Sx, 但是本發(fā)明不限于此。本發(fā)明還可以通過(guò)具有至少三個(gè)晶體管的任意單位像 素來(lái)實(shí)施，該至少三個(gè)晶體管包括PSD以及晶體管區(qū)中的轉(zhuǎn)移晶體管Tx和 源極跟隨緩沖放大器Dx。
現(xiàn)在描述圖1的單位像素的操作。復(fù)位晶體管Rx、轉(zhuǎn)移晶體管Tx以及 復(fù)位晶體管Sx開(kāi)啟，以復(fù)位單位像素。而且，耗盡PSD,并且電荷在浮置 擴(kuò)散區(qū)FD中聚集，其與復(fù)位電壓源VDD成比例。
之后，轉(zhuǎn)移晶體管Tx截止，且選擇晶體管Sx開(kāi)啟，并且之后復(fù)位晶體 管Rx截止。第一輸出電壓V1 (即復(fù)位信號(hào))自單位像素輸出端子OUT讀 出并且存儲(chǔ)在緩沖器中。同時(shí)，PSD已經(jīng)聚集了與所接受的光強(qiáng)度成比例的 電荷。之后，轉(zhuǎn)移晶體管Tx開(kāi)啟以使在PSD處聚集的電荷被轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò) 散區(qū)FD。接下來(lái)，第二輸出電壓V2 (即圖像信號(hào))從輸出端子OUT讀出。 對(duì)于關(guān)聯(lián)復(fù)式取樣，將相應(yīng)于在復(fù)位和圖像信號(hào)之間差值(Vl-V2)的模擬 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，由此完成單位像素的操作循環(huán)。
將參考圖2和3更詳細(xì)地描述這種CMOS圖像傳感器。圖2示出了根 據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的圖1的單位像素的布局圖。圖3是沿著圖2的線(xiàn)ffl -III取得的單位像素的截面圖。
參考圖2,單位像素包括有源區(qū)120 (由圖2中的粗實(shí)線(xiàn)限定)和在有 源區(qū)120外部的器件隔離區(qū)(圖3中的115)。轉(zhuǎn)移晶體管Tx的柵極147、 復(fù)位晶體管Rx的柵極157、驅(qū)動(dòng)晶體管Dx的柵極167以及選擇晶體管Sx 的柵極177與有源區(qū)120交叉設(shè)置。
圖3示出了復(fù)位晶體管Rx 158、驅(qū)動(dòng)晶體管Dx 168以及選擇晶體管Sx 178的截面圖，其形成于半導(dǎo)體襯底105中。例如，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中， 復(fù)位晶體管158、驅(qū)動(dòng)晶體管168和選擇晶體管78是NMOSFFT (N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。
如圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，形成深導(dǎo)電路徑的深P型阱10
設(shè)置在半導(dǎo)體襯底105中有源區(qū)120下方。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中半導(dǎo)體襯底 105是硅襯底。摻雜有來(lái)自例如硼(B )或氟化硼(BF2)的P型摻雜劑的P 型雜質(zhì)離子的P型阱125設(shè)置在深P型阱110上。
此外，設(shè)置在P型阱125中的器件隔離區(qū)115界定了有源區(qū)120。在本 發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，器件隔離區(qū)115使用淺溝槽隔離(STI)工藝或者硅 的局部氧化(LOCOS)工藝形成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，器件隔離區(qū) 115由溝道^f亭止區(qū)130包圍。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，溝道停止區(qū)30是 P型雜質(zhì)摻雜區(qū)并且與深P型阱110接觸。
復(fù)位晶體管158的復(fù)位柵極157、驅(qū)動(dòng)晶體管168的驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O167以及 選擇晶體管178的選擇柵極177設(shè)置在半導(dǎo)體襯底105的有源區(qū)120上,，復(fù) 位柵極157、驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O167和選擇柵極177分別包括柵極電介質(zhì)150、 160 和170，且分別包括柵電極155、 165和175。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，柵極電介質(zhì)150、 160和170由相同材料如 氧化石圭或氮化硅構(gòu)成。相似地，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，柵電極155、 165 和175由相同材料如多晶硅、鎢(W )、氮化鈦(TiN )、鉭(Ta )、氮化鉭(TaN ) 或其組合構(gòu)成。
如圖3所示，源/漏區(qū)192、 194、 196和198形成在復(fù)位柵極157、驅(qū) 動(dòng)?xùn)艠O167和選擇柵極177側(cè)的半導(dǎo)體襯底105的有源區(qū)120中。區(qū)域194 形成復(fù)位晶體管158的漏區(qū)并耦合到復(fù)位電壓源VDD。區(qū)域192形成復(fù)位 晶體管158的源區(qū)并耦合到作為浮置擴(kuò)散區(qū)FD的浮置節(jié)點(diǎn)l卯。
驅(qū)動(dòng)晶體管168與復(fù)位晶體管158共用漏區(qū)194并與選擇晶體管178共 用源區(qū)196。例如，復(fù)位晶體管158的漏區(qū)194對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)晶體管168的源 區(qū)194，以及選擇晶體管178的源區(qū)196對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)晶體管168的漏區(qū)196。 選擇晶體管178的漏區(qū)198耦合到產(chǎn)生輸出電壓V叫T的輸出節(jié)點(diǎn)OU丁。在 本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，源/漏區(qū)192、 194、 196和198#^雜N型摻雜劑。區(qū) 域192、 194、 196和198中每一個(gè)指定為每個(gè)晶體管158、 168和178的源 或漏區(qū)僅作為實(shí)例，且可以互換。
溝道區(qū)135、 ，140和145分別形成于柵極157、 167和177下方，分別用 于晶體管158、 168和178。此外，溝道區(qū)135設(shè)置在源/漏區(qū)192和194之間，溝道區(qū)M0設(shè)置在源/漏區(qū)194和196之間，且溝道區(qū)145設(shè)置在源 /漏區(qū)196和198之間。
將雜質(zhì)離子注入到這種溝道區(qū)135、 140和145中，分別用于控制復(fù)位 晶體管158、驅(qū)動(dòng)晶體管168和選擇晶體管178的閾值電壓。例如，在本發(fā) 明一個(gè)實(shí)施例中，將P型4參雜劑注入到溝道區(qū)135、 140和145中。此外，N 型摻雜劑也可以注入到溝道區(qū)135、 140和145中的P型摻雜層下方，用于 在其中形成多個(gè)摻雜層的疊置結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，形成結(jié)區(qū)(以下稱(chēng)作"不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)")195以與 驅(qū)動(dòng)晶體管168的一部分源區(qū)194鄰接。例如硼(B)的P型摻雜劑用于摻 雜不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)196。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)晶體管168的源區(qū)194 具有如N型導(dǎo)電性的第一導(dǎo)電類(lèi)型，且不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)196具有與源區(qū)194的第 一導(dǎo)電類(lèi)型相反的如P型導(dǎo)電性的第二導(dǎo)電類(lèi)型。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195具有從驅(qū)動(dòng)晶體管168源區(qū) 194的一部分底部拐角向驅(qū)動(dòng)晶體管168的溝道區(qū)140突起的口袋形狀驅(qū) 動(dòng)晶體管168的源區(qū)194具有施加于其上的復(fù)位電壓源VDD的電壓。例如 復(fù)位電壓源VDD的電壓趨向于是相對(duì)高的電壓。由此，源區(qū)194具有較驅(qū) 動(dòng)晶體管168的漏區(qū)196高的電勢(shì)，以使驅(qū)動(dòng)晶體管168的漏區(qū)196附近電 場(chǎng)強(qiáng)度最小化。
有利的是，由于以下兩個(gè)方面，具有不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195的驅(qū)動(dòng)晶體管168 具有降低的閃爍噪聲。第一，由于驅(qū)動(dòng)晶體管168的漏區(qū)196附近電場(chǎng)強(qiáng)度 降低到溝道區(qū)140中，因此降低了夾斷(pinch-off)區(qū)長(zhǎng)度以增加有效溝道 長(zhǎng)度。由于閃爍噪聲與有效溝道長(zhǎng)度成反比，因此有效溝道長(zhǎng)度的增加最小 化了閃爍噪聲。
此外，隨著附近具有不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195的驅(qū)動(dòng)晶體管168的源區(qū)194中電 場(chǎng)的增加，溝道區(qū)140中的平均載流子速度也增加了。通常，溝道區(qū)中載流 子遷移率的瓶頸在具有小電場(chǎng)的源區(qū)附近。隨著源區(qū)194中電場(chǎng)的增加，溝 道區(qū)140中平均載流子速度也增加，以降低驅(qū)動(dòng)晶體管168驅(qū)動(dòng)預(yù)定電流量 所需的反型層電荷(inversion charge)量。由于閃爍噪聲與反型層電荷量成 反比，因此降低的反型層電荷導(dǎo)致最小化的閃爍噪聲。
現(xiàn)在將參考圖4、 5、 6、 7、 8和9描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造圖1和3 單位像素的方法。圖4、 5、 6、 7、 8和9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在順序制造步驟期間單位像素的截面圖。參考圖4，深P型阱110形成在例如由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底105中。在 本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例中，通過(guò)將例如硼(B)或者氟化硼(BF2)的P 型摻雜劑深注入到半導(dǎo)體襯底105中而形成深P型阱110。之后，使用如淺溝槽隔離(STI)工藝或硅的局部氣化(LOCOS)工藝 在半導(dǎo)體襯底105中形成器件隔離區(qū)115,以在半導(dǎo)體襯底105中限定有源 區(qū)120。接下來(lái)，在有源區(qū)中形成P型阱125以使NMOSFET (N溝道金屬 氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管)形成于其中。此外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，接觸 深P型阱110的溝道停止區(qū)130形成在器件隔離區(qū)U5下方。例如，在本發(fā) 明一個(gè)實(shí)施例中，溝道停止區(qū)130通過(guò)注入P型摻雜劑形成。隨后參考圖5,在半導(dǎo)體襯底105的有源區(qū)120上順序形成柵極電介質(zhì) 層(未示出)和柵電極層(未示出)。例如，柵極電介質(zhì)層可以使用熱氧化 形成或者可以通過(guò)用化學(xué)氣相沉積(CVD )沉積氣化物或氮化物來(lái)形成在 本發(fā)明的實(shí)施例中，柵電極層由多晶硅、鎢(W)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、 氮化鉭(TaN)或其組合構(gòu)成。之后，使用光刻工藝?yán)鐝脑摉艠O電介質(zhì)層和該柵電極層圖案化復(fù)位柵 極157、驅(qū)動(dòng)4冊(cè)極167和選4奪4冊(cè)極177。以這種方式，乂人該4冊(cè)極電介質(zhì)圖案 化柵極電介質(zhì)150、 160和170,分別用于復(fù)位柵極157、驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O167和選 才奪柵極177。相似地，柵電極155、 165和175從該柵電極層圖案化，分別用 于復(fù)位柵極157、驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O167和選擇4冊(cè)極177。盡管未示出，但是在形成柵極157、 167和177之前，可以注入P型摻 雜劑，用于在柵極157、 167和177下方的溝道區(qū)(圖3中的135、 140和145 ) 中形成P —型區(qū)，上述柵極分別用于控制復(fù)位、驅(qū)動(dòng)和選擇晶體管(圖3中 的158、 168和178)的閾值電壓。此外，N型摻雜劑也可以注入到溝道區(qū) 135、 140和145中該P(yáng) —型區(qū)下方，以在每個(gè)溝道區(qū)135、 140和145的I) 型區(qū)下方形成N —型區(qū)的各個(gè)疊置結(jié)構(gòu)。在此，用于形成該P(yáng) —型區(qū)和N型區(qū) 的P型摻雜劑和N型摻雜劑的注入順序不限于任何特定順序。隨后參考圖6, N型摻雜劑基本垂直于半導(dǎo)體襯底105注入以形成源/ 漏區(qū)192、 194、 196和198,其實(shí)質(zhì)上是在柵極157、 167和177之間的有源 區(qū)120中形成的N+型結(jié)。這種情況下，柵極157、 167和177用作注入掩模。 在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，在形成源和漏區(qū)192、 194、 196和198之前，可以在柵極157、 167和177的側(cè)壁上形成柵極間隙壁(未示出)。將區(qū)域192、 194、 196和198中的每一個(gè)指定為漏或源僅是實(shí)例且可互換。之后參考圖7，在半導(dǎo)體襯底105上形成注入掩模200以暴露出驅(qū)動(dòng)品 體管168的源區(qū)194。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中， 一部分復(fù)位柵極157和 一部分驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O167也暴露出來(lái)。隨后，關(guān)于半導(dǎo)體襯底105以從約5到約 15度的傾斜角度在方向"a，，上注入例如硼(B)的P型摻雜劑以形成P +型 不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195。通過(guò)該傾斜角度注入，不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195形成在驅(qū)動(dòng)晶體管168源區(qū)194 底部拐角處，以使不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195面對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管168的溝道區(qū)140。因此， 不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195鄰接驅(qū)動(dòng)晶體管168的一部分源區(qū)194。源區(qū)194的剩余部 分與P型阱125相鄰。通常，指定為P +型的摻雜區(qū)具有至少為大于指定為P型區(qū)域數(shù)量級(jí)大 小的摻雜劑濃度。此外，指定為P —型的摻雜區(qū)具有至少為小于指定為P型 區(qū)數(shù)量級(jí)大小的摻雜劑濃度。相似地，指定為N+型的摻雜區(qū)具有至少為大 于指定為N型區(qū)數(shù)量級(jí)大小的摻雜劑濃度。此外，指定為N型的摻雜區(qū)具 有至少為小于指定為N型區(qū)數(shù)量級(jí)大小的摻雜劑濃度。如參考圖3所述，不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195增加了驅(qū)動(dòng)晶體管168的有效溝道長(zhǎng) 度，并且還降低了驅(qū)動(dòng)晶體管168中所需的反型層電荷量。因此，在具有帶 有不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195的驅(qū)動(dòng)晶體管的CMOS圖像傳感器中閃爍噪聲有利地降 低。在圖6和7中，不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195在形成源/漏區(qū)192、 194、 196和198 之后形成。本發(fā)明也可通過(guò)在形成源/漏區(qū)192、 194、 196和198之前形成不 對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)195而實(shí)施如，圖8和9所示。參考圖8，在形成復(fù)位柵極157、 驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O167和選擇柵極177之后且在形成源/漏區(qū)192、 194、 196和198 之前在半導(dǎo)體襯底105上形成注入掩模202。另外在圖8中，接著以?xún)A斜角度注入P型摻雜劑以形成不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)95', 之后，參考圖9,去除注入掩模202,且使用柵極157、 167和177作為注入 掩模關(guān)于半導(dǎo)體襯底105基本垂直地注入N型摻雜劑以形成N+型源/漏區(qū) 192、 194、 196和198。之后，使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的典型CMOS制造 方法形成光接收透鏡(未示出)和金屬布線(xiàn)(未示出)，從而完成CMOS圖 像傳感器。ii雖然已經(jīng)示出并參考其實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理 解，在不超出由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍下，其中可進(jìn)行形式 和細(xì)節(jié)的各種改變。本發(fā)明僅由權(quán)利要求以及其等同特征限定。本申請(qǐng)要求2007年1月31日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第 2007-10062號(hào)的優(yōu)先權(quán)，將其整個(gè)內(nèi)容引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，其包括光敏器件；和驅(qū)動(dòng)晶體管，用于從所述光敏器件中聚集的電荷產(chǎn)生電信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)晶體管包括第一導(dǎo)電類(lèi)型的源區(qū)；和不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)，其鄰接一部分源區(qū)，且是與第一導(dǎo)電類(lèi)型相反的第二導(dǎo)電類(lèi)型。
2. 如權(quán)利要求1的圖像傳感器，其中第一導(dǎo)電類(lèi)型是N型且第二導(dǎo)電類(lèi) 型是P型。
3. 如權(quán)利要求1的圖像傳感器，其中所述驅(qū)動(dòng)晶體管還包括 第一導(dǎo)電類(lèi)型的漏區(qū)；設(shè)置在半導(dǎo)體襯底溝道區(qū)上方的柵極電介質(zhì)和柵電極，該溝道區(qū)設(shè)置在 所述漏區(qū)和所述源區(qū)之間。
4. 如權(quán)利要求3的圖像傳感器，其中所述源區(qū)被偏置，以使所述溝道區(qū) 的有效溝道長(zhǎng)度通過(guò)所述不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)而增加。
5. 如權(quán)利要求4的圖像傳感器，其中所述源區(qū)耦合到復(fù)位電壓源。
6. 如權(quán)利要求3的圖像傳感器，其中所述不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)形成在源區(qū)底部拐 角處以面對(duì)所述驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)。
7. 如權(quán)利要求3的圖像傳感器，還包括浮置擴(kuò)散區(qū)，其耦合到所述驅(qū)動(dòng)晶體管的柵電極。
8. 如權(quán)利要求7的圖像傳感器，還包括轉(zhuǎn)移晶體管，其耦合在所述光敏器件和所述浮置擴(kuò)散區(qū)之間； 其中所述浮置擴(kuò)散區(qū)經(jīng)由所述轉(zhuǎn)移晶體管接收在所述光敏器件處聚集 的電荷。
9. 如權(quán)利要求8的圖像傳感器，還包括復(fù)位晶體管，其耦合在所述浮置擴(kuò)散區(qū)和復(fù)位電壓源之間； 其中所述驅(qū)動(dòng)晶體管的源區(qū)耦合到所述復(fù)位電壓源。
10. 如權(quán)利要求1的圖像傳感器，其中所述圖像傳感器是互補(bǔ)金屬氣化物 半導(dǎo)體圖像傳感器。
11. 一種圖像傳感器，其包括 光敏器件；和驅(qū)動(dòng)晶體管，其用于從所述光敏器件中聚集的電荷產(chǎn)生電信號(hào)，該驅(qū)動(dòng) 晶體管包括第一導(dǎo)電類(lèi)型的源區(qū)；和使用與 一 部分源區(qū)相鄰的不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)增加所述驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)的裝置。
12. 如權(quán)利要求11的圖像傳感器，其中第一導(dǎo)電類(lèi)型是N型且第二導(dǎo)電 類(lèi)型是P型。
13. 如權(quán)利要求11的圖像傳感器，其中所述驅(qū)動(dòng)晶體管還包括 第一導(dǎo)電類(lèi)型的漏區(qū)；設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的所述溝道區(qū)上方的柵極電介質(zhì)和柵電極，所述溝道 區(qū)設(shè)置在所述漏區(qū)和所述源區(qū)之間。
14. 如權(quán)利要求13的圖像傳感器，其中所述源區(qū)被偏置，以使所述溝道 區(qū)的有效溝道長(zhǎng)度通過(guò)所述不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)而增加。
15. 如權(quán)利要求14的圖像傳感器，其中所述源區(qū)耦合到復(fù)位電壓源。
16. 如權(quán)利要求13的圖像傳感器，其中所述不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)形成在所述源區(qū) 底部拐角處以面對(duì)所述驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)。
17. 如權(quán)利要求13的圖像傳感器，還包括 浮置擴(kuò)散區(qū)，其耦合到所述驅(qū)動(dòng)晶體管的柵電極。
18. 如權(quán)利要求17的圖像傳感器，還包括轉(zhuǎn)移晶體管，其耦合在所述光敏器件和所述浮置擴(kuò)散區(qū)之間； 其中所述浮置擴(kuò)散區(qū)經(jīng)由所述轉(zhuǎn)移晶體管接收在所述光敏器件處聚集 的電荷。
19. 如權(quán)利要求18的圖像傳感器，還包括復(fù)位晶體管，其耦合在所述浮置擴(kuò)散區(qū)和復(fù)位電壓源之間； 其中所述驅(qū)動(dòng)晶體管的源區(qū)耦合到所述復(fù)位電壓源。
20. 如權(quán)利要求11的圖像傳感器，其中所述圖像傳感器是互補(bǔ)金屬氧化 物半導(dǎo)體圖像傳感器。
全文摘要
一種圖像傳感器包括光敏器件和用于從光敏器件中聚集的電荷產(chǎn)生電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)晶體管。該驅(qū)動(dòng)晶體管包括第一導(dǎo)電類(lèi)型的源區(qū)和與一部分源區(qū)相鄰并且是與第一導(dǎo)電類(lèi)型相反的第二導(dǎo)電類(lèi)型的不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)。驅(qū)動(dòng)晶體管被偏置以使不對(duì)稱(chēng)結(jié)區(qū)降低了驅(qū)動(dòng)晶體管的有效溝道長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)H01L29/78GK101257033SQ20081009511
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者安正車(chē), 權(quán)赫寅, 金利泰, 陸根讚 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社