CN100527429C - Cmos图像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种CMOS图像传感器及其制造方法。本CMOS图像传感器包括：包括有源区的半导体基片，其中光电二极管区和晶体管区限定于所述有源区中；形成于有源区上的栅电极，栅绝缘层插入栅电极和有源区；形成于在栅电极一侧的晶体管区中的第一扩散区，所述第一扩散区用作晶体管的源或漏区，并包括第一导电型的掺杂剂；形成于在栅电极另一侧的光电二极管区中的第二扩散区，所述第二扩散区包括第一导电型的掺杂剂；形成于栅电极两侧上的一对绝缘侧壁；以及形成于光电二极管区中的第二扩散区之上的第三扩散区，所述第三扩散区延伸到接近光电二极管区的绝缘侧壁之一以下的区，并包括第二导电型的掺杂剂。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器，更具体地，涉及互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器及其制造方法。
背景技术
传统上，图像传感器，作为一种半导体器件，把光图像转换成电信号，其通常可分为电荷耦合器件(CCD)和CMOS图像传感器。
CCD包括：多个光电二极管，以矩阵形式排列，以使光信号转换成电信号；多个竖直的电荷耦合器件(VCCD)，形成于光电二极管之间，以竖直方向传送产生于每一个光电二极管中的电荷；多个水平的电荷耦合器件(HCCD)，用于传送以水平方向从每一VCCD传送的电荷；以及传感放大器，用于感测以水平方向传送的电荷，以输出电信号。
通常已知CCD有复杂的工作机制及高功耗。另外，其制造方法很复杂，因为在其制备中需要多步光刻工艺。尤其难于将CCD与其它器件如控制电路、信号处理电路、模拟/数字转换器等集成在单一芯片中。CCD的这种缺点阻碍了产品的小型化。
为了克服CCD的上述缺点，CMOS图像传感器最近已作为即将来临的一代的图像传感器而发展起来。CMOS图像传感器包括以CMOS制备技术形成于半导体基片中的MOS晶体管。在CMOS图像传感器中，MOS晶体管相对于单位像素的数目，连同周边电路如控制电路、信号处理电路等等一起形成。CMOS图像传感器使用开关模式，即MOS晶体管相继检测每一个像素的输出。
更具体地，CMOS图像传感器在每一个像素中包括光电二极管和MOS晶体管，由此在开关模式中相继检测每一个像素的电信号以表示给定的图像。
CMOS图像传感器有例如低功耗和相对简单的制备工艺的优点。另外，因为使用能够使产品小型化的CMOS制造技术，CMOS图像传感器可与控制电路、信号处理电路、模拟/数字转换器等集成。
CMOS图像传感器已广泛使用于多种应用如数字静像照相机、数字视频照相机等等。
同时，根据晶体管的数量CMOS图像传感器可分为3T、4T、5T型等。3T型的CMOS图像传感器包括一个光电二极管和三个晶体管，而4T型包括一个光电二极管和四个晶体管。这里，4T型CMOS图像传感器中的单位像素的布局配置如下。
图1是传统的4T型CMOS图像传感器电路图。图2是传统的4T型的CMOS图像传感器的单位像素的布局。图3是图解沿图2中的I-I’线的传统CMOS图像传感器的光电二极管和转换晶体管的横截面视图。
如图1所示，传统的CMOS图像传感器的每一个单位像素100包括用作光电转换器的光电二极管(PD或10)以及包括转移晶体管20、复位晶体管30、驱动晶体管40和选择晶体管50的四个晶体管。另外，每一个单位像素100的输出端子(称为“OUT”)电连接到负载晶体管60。
在图1中，参考符号“FD”代表浮动扩散区，“Tx”代表转移晶体管20的栅电压，“Rx”代表复位晶体管30的栅电压，“Dx”代表驱动晶体管40的栅电压，以及最后“Sx”代表选择晶体管50的栅电压。
如图2所示，在传统的CMOS图像传感器中，有源区限定在每一个单位像素的一部分中，而隔离层形成于每一个单位像素的除有源区外的剩余部分中。一个光电二极管PD形成于所限定的有源区的大部分中，而四个晶体管的栅电极23、33、43和53分别形成为与有源区的其它部分重叠。
栅电极23组成转移晶体管20。栅电极33组成复位晶体管30。栅电极43组成驱动晶体管40。而栅电极53组成选择晶体管50。
这里，除了在每一栅电极23、33、43和53以下的有源区的部分以外，掺杂离子被注入形成每一晶体管的有源区中，以形成每一晶体管的源和漏区。
图3是在传统CMOS图像传感器的上述结构中的光电二极管和转换晶体管的横截面视图。
参考图3，利用外延生长工艺，P型外延层11在P++型半导体基片上形成。
用于图1中的转移晶体管20的栅电极23形成于外延层11上，插入栅绝缘层21。第一和第二绝缘侧壁29和30在栅电极23的两侧上形成。
另外，N-型扩散区28和P0型扩散区35在外延层11的光电二极管区中形成。P0型扩散区35在光电二极管区中的N-型扩散区28之上形成。源/漏扩散区在外延层11的晶体管区中形成，所述源/漏扩散区由具有N-导电型的轻度掺杂的漏(LDD)区26和高浓度的N+扩散区32组成。
这里，“P-”型扩散区代表通过低浓度的P型掺杂剂的掺杂区，“P0”型扩散区代表通过中等浓度的P型掺杂剂的掺杂区，以及“P+”型扩散区代表通过高浓度的P型掺杂剂的掺杂区，以及最后“P++”型扩散区代表通过更高浓度的P型掺杂剂的掺杂区。类似地，“N-”型扩散区代表通过低浓度的N型掺杂剂的掺杂区，以及“N+”型扩散区代表通过高浓度的N型掺杂剂的掺杂区。
图4a到4i是图解用于制造CMOS图像传感器的传统方法的横截面视图。
参考图4a，P-型外延层11在半导体基片如有重浓度和第一导电型(如P++型)的单晶硅上形成。
这里，外延层11在光电二极管区中起作用以形成深而宽的耗尽区。因此，能够改善用于收集光电子的低压光电二极管的能力，且也可改善光灵敏度。
接着，栅绝缘层21和导电层(如重掺杂的多晶硅层)以顺序次序沉积在外延层11的整个表面上。使用光刻和蚀刻工艺选择性地图案化导电层，从而形成栅电极23。
使用热氧化工艺或化学气相沉积(CVD)工艺可形成栅绝缘层21。另外，栅电极23可又包括在其上的硅化物层。
接着，如图4b所示，栅电极23被热氧化，以便热氧化层24在栅电极23的已暴露表面上形成。
参考图4c，第一光致抗蚀剂层25被应用到包括栅电极23的基片的整个表面之上，然后使用曝光和显影工艺对其图案化，从而覆盖光电二极管区，并暴露其中将形成源/漏区的晶体管区。
使用第一光致抗蚀剂图案25作为掩膜，在已暴露的晶体管区中注入低浓度的N型掺杂剂离子，以形成N-型扩散区26。
如图4d所示，第一光致抗蚀剂图案25被去除后，第二光致抗蚀剂层27被应用于半导体基片之上，然后使用曝光和显影工艺对其图案化，从而暴露光电二极管区。
然后，使用第二光致抗蚀剂图案27作为掩膜，以100keV～500keV的离子注入能量在光电二极管区中注入低浓度的N型掺杂剂离子，从而形成N-型扩散区28。在下文中，N-型扩散区28也被称为“PDN区”。
同时，使用较高注入能量，光电二极管区的N-型扩散区28优选地以其扩散深度大于源/漏区的N-型扩散区26的扩散深度形成。
如图4e所示，去除第二光致抗蚀剂图案27后，通过CVD例如LPCVD(低压化学气相沉积)工艺，氧化物层29a和氮化物层30a在基片的整个表面之上形成。
连续地，在氧化物层29a和氮化物层30a上执行蚀刻回工艺，以在栅电极23的两侧上形成第一和第二绝缘侧壁29和30，如图4f所示。
如图4g所示，第三光致抗蚀剂层31在基片的整个表面之上形成，然后通过曝光和显影工艺对其图案化，以覆盖光电二极管区及暴露晶体管区。
连续地，使用第三光致抗蚀剂层31作为掩膜，在源/漏区中注入高浓度的N型掺杂剂离子，以形成N+型扩散区32。
如图4h所示，去除第三光致抗蚀剂图案31后，第四光致抗蚀剂层34被应用在基片的整个表面之上，然后通过曝光和显影工艺对其图案化，以暴露光电二极管区。
然后，使用第四光致抗蚀剂图案34作为掩膜，把中等浓度的P型掺杂剂离子注入光电二极管区中，以在N-型扩散区28上形成P0型扩散区35。在下文中，P0型扩散区也被称为“PDP区”。
这里，光电二极管可以只包括N-型扩散区28，而不包括P0型扩散区35。
如图4i所示，去除第四光致抗蚀剂图案34后，在基片上执行热处理工艺(例如快速热工艺)，以激活在N-型扩散区26、P0型扩散区35、N-型扩散区28和N++型的扩散区32中的掺杂剂。
然而，在上述传统CMOS图像传感器中，存在如下问题。也就是，如图4h所示，P-型掺杂剂离子极少被注入在第一和第二绝缘侧壁29和30以下的光电二极管区的部分中，因为在为P0型扩散区35的注入工艺过程中P型掺杂剂离子被侧壁29和30阻挡。结果，积累在光电二极管区的电荷可能在阻塞P型掺杂剂离子的区中泄漏。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供CMOS图像传感器及其制造方法，其中用于光电二极管的扩散区在邻近光电二极管的栅电极的绝缘侧壁以下形成，因而能够使光电二极管中的电流泄漏减少，并使CMOS图像传感器的性能改善。
要实现以上目的，根据本发明的CMOS图像传感器的一个实施例包括：包括有源区的半导体基片，其中光电二极管区和晶体管区限定于所述有源区中；形成于有源区上的栅电极，栅绝缘层插入栅电极和有源区；形成于栅电极一侧的晶体管区中的第一扩散区，所述第一扩散区用作晶体管的源或漏区，并包括第一导电型的掺杂剂；形成于栅电极另一侧的光电二极管区中的第二扩散区，所述第二扩散区包括第一导电型的掺杂剂；形成于栅电极两侧上的一对绝缘侧壁；以及形成于光电二极管区中的第二扩散区之上的第三扩散区，所述第三扩散区延伸到接近光电二极管区的绝缘侧壁之一以下的区，并包括第二导电型的掺杂剂。
另外，根据本发明的用于制造CMOS图像传感器的方法的一个实施例包括以下步骤：制备包括有源区的半导体基片，其中光电二极管区和晶体管区限定于所述有源区中；在有源区上形成栅电极，将栅绝缘层插入栅电极和有源区；在栅电极一侧的晶体管区中形成第一扩散区，所述第一扩散区用作晶体管的轻度掺杂的漏区，并包括第一导电型的掺杂剂；在栅电极另一侧的光电二极管区中形成第二扩散区，所述第二扩散区包括第一导电型的掺杂剂；在光电二极管区中的第二扩散区之上形成第三扩散区，所述第三扩散区包括第二导电型的掺杂剂；在栅电极两侧上形成一对绝缘侧壁；在晶体管区中形成第四扩散区，所述第四扩散区与第一扩散区部分重叠，以用作晶体管的源或漏区，并包括第一导电型的掺杂剂；以及在光电二极管区中的第二扩散区之上形成第五扩散区，所述第五扩散区与第三扩散区部分重叠，并包括第二导电型的掺杂剂。
此外，根据本发明的用于制造CMOS图像传感器的方法的另一实施例包括以下步骤：制备包括有源区的半导体基片，其中光电二极管区和晶体管区限定于所述有源区中；在有源区上形成栅电极，将栅绝缘层插入栅电极和有源区；在栅电极一侧的晶体管区中形成第一扩散区，所述第一扩散区用作晶体管的轻度掺杂的漏区，并包括第一导电型的掺杂剂；在栅电极另一侧的光电二极管区中形成第二扩散区，所述第二扩散区包括第一导电型的掺杂剂；在栅电极两侧上形成一对绝缘侧壁；在晶体管区中形成第三扩散区，所述第三扩散区与第一扩散区部分重叠，以用作晶体管的源或漏区，并包括第一导电型的掺杂剂；以及使用倾斜注入工艺在光电二极管区中的第二扩散区之上形成第四扩散区，所述第四扩散区延伸到接近光电二极管区的绝缘侧壁之一以下的区，并包括第二导电型的掺杂剂。
根据本发明的一个实施例，提供了一种CMOS图像传感器，该图像传感器包括：半导体基片，包括有源区，其中光电二极管区和晶体管区限定于所述有源区中；栅电极，形成于所述有源区上，栅绝缘层插入所述栅电极和所述有源区之间；第一扩散区(116)，形成于在所述栅电极一侧的所述晶体管区中，所述第一扩散区用作晶体管的轻度掺杂的漏极，并包括第一导电型的掺杂剂；第二扩散区(118)，形成于在所述栅电极另一侧的所述光电二极管区中，所述第二扩散区包括所述第一导电型的掺杂剂，其中所述第二扩散区形成的扩散深度大于所述第一扩散区形成的扩散深度；一对绝缘侧壁，形成于所述栅电极两侧上；第三扩散区(119)，形成于所述光电二极管区中的第二扩散区中，在所述第二扩散区的表面区域附近，并延伸到所述绝缘侧壁中接近所述光电二极管区的一个绝缘侧壁以下的区，并且包括第二导电型的掺杂剂；第四扩散区(123)，形成在所述晶体管区中，与所述第一扩散区部分重叠，并包括第一导电型的掺杂剂，其中所述第四扩散区形成的扩散深度大于所述第一扩散区形成的扩散深度；以及第五扩散区(125)，形成于所述光电二极管区中的第二扩散区中，形成在除了接近所述光电二极管区的绝缘侧壁之一以下的所述第二扩散区的上部区域中，并与第三扩散区部分重叠，并且包括所述第二导电型的掺杂剂，其中形成所述第五扩散区的离子注入能量高于形成所述第三扩散区的离子注入能量，使得所述第五扩散区形成的扩散深度大于所述第三扩散区形成的扩散深度。
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于制造CMOS图像传感器的方法，该方法包括以下步骤：制备包括有源区的半导体基片，其中光电二极管区和晶体管区限定于所述有源区中；在所述有源区上形成栅电极，将栅绝缘层插入所述栅电极和所述有源区之间；在所述栅电极一侧的晶体管区中形成第一扩散区(116)，所述第一扩散区用作晶体管的轻度掺杂的漏极，并包括第一导电型的掺杂剂；在所述栅电极另一侧的光电二极管区中形成第二扩散区(118)，所述第二扩散区包括所述第一导电型的掺杂剂，其中所述第二扩散区形成的扩散深度大于所述第一扩散区形成的深度；在所述光电二极管区中的第二扩散区中形成第三扩散区(119)，所述第三扩散区包括第二导电型的掺杂剂，其中所述第三扩散区形成在所述第二扩散区的表面区域附近；在所述栅电极的两侧上形成一对绝缘侧壁；在所述晶体管区中形成第四扩散区(123)，所述第四扩散区与所述第一扩散区部分重叠且形成的扩散深度大于所述第一扩散区的扩散深度，并包括所述第一导电型的掺杂剂；以及在所述光电二极管区中的第二扩散区中形成第五扩散区(125)，所述第五扩散区与第三扩散区部分重叠，并包括所述第二导电型的掺杂剂，其中所述第五扩散区形成在除了接近所述光电二极管区的绝缘侧壁之一以下的所述第二扩散区的上部区域中，其中形成所述第五扩散区的离子注入能量高于形成所述第三扩散区的离子注入能量，使得所述第五扩散区形成的扩散深度大于所述第三扩散区形成的扩散深度。
通过参考经常涉及附图的本发明的以下描述，本发明的这些及其它方面将变得显而易见。
附图说明
图1是4T型传统CMOS图像传感器的电路图。
图2是传统4T型CMOS图像传感器的单位像素的布局。
图3是图解沿图2中的I-I’线的传统CMOS图像传感器的光电二极管和转移晶体管的横截面视图。
图4a到4i是图解用于制造CMOS图像传感器的传统方法的横截面视图。
图5是图解根据本发明的CMOS图像传感器的光电二极管和转移晶体管的横截面视图。
图6a到6j是图解根据本发明的用于制造CMOS图像传感器的方法的一个实施例的横截面视图。
图7a和7b是图解根据本发明的用于制造CMOS图像传感器的方法的另一实施例的横截面视图。
图8和9显示与传统CMOS传感器的相比，对根据本发明的CMOS图像传感器的实验的结果。
具体实施方式
图5是图解根据本发明的CMOS图像传感器的横截面视图。
如图5所示，根据本发明的CMOS图像传感器在包括有源区的半导体基片(未示出)上形成，其中光电二极管区和晶体管区限定于所述有源区中。半导体基片包括较高浓度的P型硅基片，即P++型单晶硅基片。另外，P-型外延层111可在基片上形成。栅电极113在基片的有源区上形成，绝缘层112插入栅电极和有源区栅。N-型扩散区116在栅电极113的一侧的晶体管区中形成。N-扩散区116用作晶体管的源或漏区，更具体地为轻度掺杂的漏区。N-型扩散区118也在栅电极113的另一侧的光电二极管区中形成，比N-扩散区116更深。一对绝缘侧壁120和121在栅电极113的两侧上形成。N+型扩散区123在栅电极113和绝缘侧壁之一的一侧的晶体管区中形成。另外，P0型扩散区119和125在光电二极管区中的N-扩散区118之上形成，延伸到接近光电二极管区的绝缘侧壁120和121之一以下的区。
图6a到6j是图解根据本发明的用于制造CMOS图像传感器的方法的第一实施例的横截面视图。
参考图6a，P-型外延层111在半导体基片如具有重浓度和P型导电的单晶硅即P++型硅基片上形成。
这里，外延层111在光电二极管区中起作用以形成深而宽的耗尽区。因此，能够改善用于收集光电子的低压光电二极管的能力，且也可改善光灵敏度。
接着，栅绝缘层112和导电层(如重掺杂的多晶硅层)以顺序次序沉积在外延层111的整个表面上。使用光刻和蚀刻工艺选择性地图案化导电层，由此形成栅电极113。
使用热氧化工艺或CVD工艺能够形成栅绝缘层112。另外，栅电极113可包括在其上的硅化物层。
接着，如图6b所示，栅电极113被热氧化，以便热氧化层114以约60
的厚度在栅电极113的已暴露表面上形成。
参考图6c，在包括栅电极113的基片的整个表面之上应用第一光致抗蚀剂层115，然后使用曝光和显影工艺对其图案化，由此覆盖光电二极管区，并暴露其中将形成源/漏区的晶体管区。
使用第一光致抗蚀剂图案115作为掩膜，把低浓度的N型掺杂剂离子注入已暴露的晶体管区中，以形成N-型扩散区116。
如图6d所示，去除第一光致抗蚀剂图案115后，在半导体基片之上应用第二光致抗蚀剂层117，然后使用曝光和显影工艺对其图案化，由此暴露光电二极管区。
然后，使用第二光致抗蚀剂图案117作为掩膜，以100keV～500keV的离子注入能量把低浓度的N型掺杂剂离子注入光电二极管区中，由此形成N-型扩散区118。在下文中，N-型扩散区118也称为“PDN区”。
同时，使用较高注入能量，光电二极管区的N-型扩散区118优选地以大于源/漏区的N-型扩散区116的深度形成。
如图6e所示，使用第二光致抗蚀剂图案117作为掩膜，把中等浓度的P型掺杂剂离子注入已暴露的光电二极管区表面的附近，其中N型扩散区118已形成于所述的光电二极管区中，由此形成第一P0型扩散区119。
这里，优选地使用BF2作为掺杂剂离子，在包括从1×1016原子/cm2到5×1017原子/cm2的掺杂剂量以及从5keV到20keV的离子注入能量的条件下，形成第一P0型扩散区119。
如图6f所示，去除第二光致抗蚀剂图案117后，利用CVD如LPCVD工艺，氧化物层120a和氮化物层121a在基片的整个表面之上形成。优选地，氧化物层120a以约200的厚度形成，而氮化物层121a以约800的厚度形成。
连续地，在氧化物层120a和氮化物层121a上执行蚀刻回工艺，以在栅电极113的两侧上形成第一和第二绝缘侧壁120和121，如图6g所示。
如图6h所示，第三光致抗蚀剂层122在基片的整个表面上形成，然后通过曝光和显影工艺对其图案化，由此覆盖光电二极管区。
连续地，使用第三光致抗蚀剂图案122作为掩膜，把高浓度的N型掺杂剂离子注入源/漏区中以形成N+型扩散区123。
如图6i所示，去除第三光致抗蚀剂图案122后，在基片的整个表面之上应用第四光致抗蚀剂层124，然后通过曝光和显影工艺对其图案化，由此暴露光电二极管区。
然后，使用第四光致抗蚀剂图案124作为掩膜，把中等浓度的P型掺杂剂离子注入光电二极管区，以在N-型扩散区118之上形成第二P0型扩散区125。优选地，使用比第一P0型扩散区119的高的掺杂剂量和离子注入能量形成第二P0型扩散区125。
如图6j所示，去除第四光致抗蚀剂图案124后，在从800℃到1200℃的温度在基片上执行热处理工艺，如快速热工艺，由此激活在N-型扩散区116、第一和第二P0型扩散区119和125、N-型扩散区118及N+型扩散区123中的掺杂剂。
在本发明的第一实施例中，在用于N-型扩散区118的注入工艺刚结束后就形成第一P0型扩散区119，然后在形成第一和第二绝缘侧壁120和121后形成第二P0型扩散区125。换句话说，P0型扩散区(即PDP区)可延伸到第一和第二绝缘侧壁120和121以下的光电二极管区。
图7a和7b是图解根据本发明的用于制造CMOS图像传感器的方法的第二实施例的横截面视图。在下文中，将解释不同于第一实施例的那些工艺。
在第二实施例中，如图6a到6c所示的工艺可按与第一实施例相同的方式执行。此外，N-型扩散区118如图6d所示地形成。然后，省略示于图6e的工艺，与第一实施例类似地执行示于图6f到6h的工艺。
连续地，如图7a所示，去除第三光致抗蚀剂图案122后，在基片之上应用第四光致抗蚀剂层124，然后使用曝光和显影工艺对其图案化，由此暴露光电二极管区。
使用第四光致抗蚀剂图案124作为掩膜，把P0型的掺杂剂离子注入光电二极管区中。在这种情况下，如果注入角度以预定角度倾斜，掺杂剂离子可被注入达到第一和第二绝缘侧壁120和121以下的区。因而，P0型扩散区125可延伸到第一和第二绝缘侧壁120和121以下的区。
如图7b所示，去除第四光致抗蚀剂图案124后，基片例如使用快速热工艺在800℃～1200℃的温度经受热处理工艺，由此激活在N-型扩散区116、P0型延伸的扩散区125、N-型扩散区118及N+型扩散区123中的掺杂剂。
图8和9显示对根据本发明的CMOS图像传感器和传统CMOS图像传感器的性能测试的结果。这里，样品“A”和“B”代表用传统方法制造的CMOS图像传感器，样品“C”、“D”和“E”代表通过本发明制造的CMOS图像传感器。具体地，所述样品在表1的注入条件下制造。
表1
在表1中，在形成绝缘侧壁120和121之前，执行第一PDP注入以形成第一P0型扩散区119。另外，在形成绝缘侧壁后，执行第二PDP注入以形成第二P0型扩散区125。在样品A和B中，根据传统方法省略第一PDP注入工艺。
如图8和9所示，在第二P0型扩散区中，相对于BF2剂量的增加暗电流(dark current)可典型地减少。即，与样品A的相比，样品B的暗电流减少约25％。另一方面，比较样品A和样品C(或D)，样品C或D的暗电流减少约43％。尤其是，在第一P0型扩散区(即在绝缘侧壁以下的区)中的剂量BF2增加的情况下，暗电流的减少变得显著。也就是说，参考图8和9，与样品A的暗电流相比，样品E的暗电流减少约60％。
在图8和9中的实验结果显示第一PDP注入能够在转移晶体管的绝缘侧壁以下电隔离光电二极管和硅表面。因而，能够有效减少暗电流，即可从晶体管的绝缘侧壁以下的Si/SiO2界面产生的冗余电子。
根据本发明，可显著改善在CMOS图像传感器中的暗信号特征，因为形成于晶体管的绝缘侧壁以下的额外延伸的PDP区能够把光电二极管的PDN区与Si/SiO2界面隔离，因而阻止了电子迁移的退化和对缺陷点处电子的陷阱的出现。
尽管已参考本发明的某些优选实施例示出并描述了本发明，本领域技术人员将理解，在不偏离如附加的权利要求所限定的本发明的精神和领域的情况下，可在此进行各种形式上和细节上的改变。
Claims (12)
1.一种CMOS图像传感器，包括：
半导体基片，包括有源区，其中光电二极管区和晶体管区限定于所述有源区中；
栅电极，形成于所述有源区上，栅绝缘层插入所述栅电极和所述有源区之间；
第一扩散区(116)，形成于在所述栅电极一侧的所述晶体管区中，所述第一扩散区用作晶体管的轻度掺杂的漏极，并包括第一导电型的掺杂剂；
第二扩散区(118)，形成于在所述栅电极另一侧的所述光电二极管区中，所述第二扩散区包括所述第一导电型的掺杂剂，其中所述第二扩散区形成的扩散深度大于所述第一扩散区形成的扩散深度；
一对绝缘侧壁，形成于所述栅电极两侧上；
第三扩散区(119)，形成于所述光电二极管区中的第二扩散区中，在所述第二扩散区的表面区域附近，并延伸到所述绝缘侧壁中接近所述光电二极管区的一个绝缘侧壁以下的区，并且包括第二导电型的掺杂剂；
第四扩散区(123)，形成在所述晶体管区中，与所述第一扩散区部分重叠，并包括第一导电型的掺杂剂，其中所述第四扩散区形成的扩散深度大于所述第一扩散区形成的扩散深度；以及
第五扩散区(125)，形成于所述光电二极管区中的第二扩散区中，形成在除了接近所述光电二极管区的绝缘侧壁之一以下的所述第二扩散区的上部区域中，并与第三扩散区部分重叠，并且包括所述第二导电型的掺杂剂，其中形成所述第五扩散区的离子注入能量高于形成所述第三扩散区的离子注入能量，使得所述第五扩散区形成的扩散深度大于所述第三扩散区形成的扩散深度。
2.权利要求1的CMOS图像传感器，其中所述第二扩散区以比所述第一扩散区的扩散深度大的扩散深度形成。
3.权利要求1的CMOS图像传感器，其中所述绝缘侧壁包括氧化物和氮化物双层。
4.一种用于制造CMOS图像传感器的方法，包括以下步骤：
制备包括有源区的半导体基片，其中光电二极管区和晶体管区限定于所述有源区中；
在所述有源区上形成栅电极，将栅绝缘层插入所述栅电极和所述有源区之间；
在所述栅电极一侧的晶体管区中形成第一扩散区(116)，所述第一扩散区用作晶体管的轻度掺杂的漏极，并包括第一导电型的掺杂剂；
在所述栅电极另一侧的光电二极管区中形成第二扩散区(118)，所述第二扩散区包括所述第一导电型的掺杂剂，其中所述第二扩散区形成的扩散深度大于所述第一扩散区形成的深度；
在所述光电二极管区中的第二扩散区中形成第三扩散区(119)，所述第三扩散区包括第二导电型的掺杂剂，其中所述第三扩散区形成在所述第二扩散区的表面区域附近；
在所述栅电极的两侧上形成一对绝缘侧壁；
在所述晶体管区中形成第四扩散区(123)，所述第四扩散区与所述第一扩散区部分重叠且形成的扩散深度大于所述第一扩散区的扩散深度，并包括所述第一导电型的掺杂剂；以及
在所述光电二极管区中的第二扩散区中形成第五扩散区(125)，所述第五扩散区与第三扩散区部分重叠，并包括所述第二导电型的掺杂剂，其中所述第五扩散区形成在除了接近所述光电二极管区的绝缘侧壁之一以下的所述第二扩散区的上部区域中，其中形成所述第五扩散区的离子注入能量高于形成所述第三扩散区的离子注入能量，使得所述第五扩散区形成的扩散深度大于所述第三扩散区形成的扩散深度。
5.权利要求4的方法，其中使用相同的注入掩膜形成所述第二扩散区和所述第三扩散区。
6.权利要求4的方法，其中所述第二扩散区以比所述第一扩散区的扩散深度大的扩散深度形成。
7.权利要求4的方法，进一步包括在形成所述一对绝缘侧壁的步骤之前，在所述栅电极的表面上形成热氧化层的步骤。
8.权利要求4的方法，其中所述第三扩散区通过使用BF2作为所述第二导电型的掺杂剂而形成。
9.权利要求8的方法，其中以从1×1016原子/cm2到5×1017原子/cm2的掺杂剂量注入BF2离子。
10.权利要求8的方法，其中以从5keV到20keV的离子注入能量注入BF2离子。
11.权利要求4的方法，其中所述第五扩散区有比所述第三扩散区的掺杂剂浓度高的掺杂剂浓度。
12.权利要求4的方法，进一步包括在形成所述第五扩散区的步骤后热处理所述半导体基片的步骤。
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