CN101533802B - 互补金属氧化物半导体影像感测器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种互补金属氧化物半导体影像感测器及其制造方法。该互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法是先于基底中形成隔离结构，以于基底中定义出光感测区与晶体管元件区，其中晶体管元件区至少包括预定形成转移晶体管的区域。接着，在基底上依序形成介电层以及导体层。然后，进行离子注入工艺，将掺杂剂透过导体层与介电层注入转移晶体管的栅极预定形成位置下方以及光感测区的基底中。其后，图案化导体层、介电层，以于晶体管元件区上至少形成转移晶体管的栅极结构。之后，于光感测区的基底中形成光电二极管。

Description

互补金属氧化物半导体影像感测器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种影像感测器及其制造方法，且特别涉及一种互补金属氧化物半导体影像感测器及其制造方法。

背景技术

互补金属氧化物半导体影像感测器(CMOS image sensor，CIS)与互补金属氧化物半导体的工艺相容，因此很容易与其他周边电路整合在同一芯片上，而且能够大幅降低影像感测器的成本以及消耗功率。近年来，在低价位领域的应用上，互补金属氧化物半导体影像感测器已成为电荷耦合元件的代替品，进而使得互补金属氧化物半导体影像感测器的重要性与日俱增。

互补金属氧化物半导体影像感测器是由光电二极管与多个晶体管所构成，其中光电二极管是由n型掺杂区与p型基底形成的p-n结所构成，而晶体管是n型栅极的n型晶体管(n-poly NMOS)。目前，互补金属氧化物半导体影像感测器的结构包括有3-T架构以及4-T架构二种。所谓的3-T架构是指互补金属氧化物半导体影像感测器的结构包括重置晶体管(Rx)、源极随耦器晶体管(Dx)、选择晶体管(Sx)及一光电二极管(PD)，而4-T架构是指互补金属氧化物半导体影像感测器的结构包括转移晶体管(Tx)、重置晶体管、源极随耦器晶体管、选择晶体管及一光电二极管。

现阶段，互补金属氧化物半导体影像感测器普遍存在会产生暗电流(darkcurrent)的问题。一般而言，在互补金属氧化物半导体影像感测器的工艺中，在形成栅极氧化层之前，会进行一个注入工艺以将掺杂剂注入到转移晶体管的栅极预定形成位置的基底中，或是进行另一个注入工艺以将掺杂剂注入到邻接光感测区的隔离结构周边的基底中，由此在上述注入区形成保护层，以减轻暗电流的问题。

然而，当在互补金属氧化物半导体影像感测器的工艺中需要形成较厚的栅极氧化层，或是工艺中需要形成导体层/介电层/导体层的复合结构时，前述保护层会因为热工艺而严重扩散，从而导致对暗电流问题的改善有限，并且对于影像感测器的像素性能造成诸多不良影响。尚且，除了上述问题之外，在形成栅极氧化层之前所进行的上述离子注入工艺，有可能使得基底表面在进行离子注入工艺时受到损伤。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种互补金属氧化物半导体影像感测器及其制造方法，能够在基底中形成有保护层的情况下进一步降低暗电流的问题，并能够改善影像感测器的像素性能。

本发明提出一种互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，此方法是先于基底中形成隔离结构，以于基底中定义出光感测区与晶体管元件区，其中晶体管元件区至少包括预定形成转移晶体管的区域。接着，在基底上依序形成第一介电层以及第一导体层。然后，进行第一离子注入工艺，将第一掺杂剂透过第一导体层与第一介电层注入转移晶体管的栅极预定形成位置下方以及光感测区的基底中。其后，图案化第一导体层、第一介电层，以于晶体管元件区上形成转移晶体管的栅极结构。之后，于光感测区的基底中形成光电二极管。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法中，第一掺杂剂包括硼或磷。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法中，第一离子注入工艺包括：于第一导体层上形成图案化的第一掩模层，以暴露出转移晶体管的栅极预定形成位置与光感测区上方的第一导体层。接着，以图案化的第一掩模层为掩模，将第一掺杂剂透过第一导体层与第一介电层注入基底中。其后，移除图案化的第一掩模层。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法中，在基底上依序形成第一介电层以及第一导体层的步骤之后、进行第一离子注入工艺之前，还包括：于第一导体层上依序形成第二介电层、第二导体层，其后图案化第二导体层与第二介电层。其中，图案化第一导体层、第一介电层的步骤包括：于晶体管元件区上同时形成转移晶体管的栅极结构以及由图案化的第一导体层、图案化的第二介电层以及图案化第二导体层所组成的复合结构。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法中，晶体管元件区还包括浮置节点掺杂区，第一离子注入工艺还包括将第一掺杂剂透过第一导体层与第一介电层注入浮置节点掺杂区的基底中。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法中，第一离子注入工艺包括：于第一导体层上形成图案化的第二掩模层，以暴露出浮置节点掺杂区、转移晶体管的栅极预定形成位置以及光感测区上方的第一导体层。然后，以图案化的第二掩模层为掩模，将第一掺杂剂透过第一导体层与第一介电层注入基底中。其后，移除前述图案化的第二掩模层。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法中，还包括进行第二离子注入工艺，第二离子注入工艺包括透过第一导体层与第一介电层，将第二掺杂剂注入邻接光感测区的隔离结构周边的基底中。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法中，第二掺杂剂包括硼或磷。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法中，第二离子注入工艺包括：于第一导体层上形成图案化的第三掩模层，以暴露出邻接光感测区的隔离结构以及隔离结构周边上方的第一导体层。然后，以图案化的第三掩模层为掩模，将第二掺杂剂透过第一导体层与第一介电层注入隔离结构周边的基底中。其后，移除图案化的第三掩模层。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法中，隔离结构包括场氧化隔离结构或浅沟槽隔离结构。

本发明又提出一种互补金属氧化物半导体影像感测器，其至少包括基底、隔离结构、光电二极管、转移晶体管、第一保护层。隔离结构设置于基底中，用以于基底中定义出光感测区与晶体管元件区。光电二极管设置于光感测区中。转移晶体管设置于晶体管元件区上，且邻接于光电二极管。第一保护层设置于转移晶体管的栅极下方以及光感测区的基底中。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器中，第一保护层的掺杂剂包括硼或磷。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器中，还包括由第一导体层、第一介电层、第二导体所依序堆叠而成的复合结构，此复合结构设置于晶体管元件区上。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器中，晶体管元件区还包括浮置节点掺杂区，并且互补金属氧化物半导体影像感测器还包括第二保护层，设置于浮置节点掺杂区的基底中。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器中，第二保护层的掺杂剂包括硼或磷。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器中，还包括第三保护层，设置于邻接光感测区的隔离结构周边的基底中。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器中，第三保护层的掺杂剂包括硼或磷。

依照本发明实施例所述，上述互补金属氧化物半导体影像感测器中，隔离结构包括场氧化隔离结构或浅沟槽隔离结构。

本发明是在图案化第一导体层之前透过第一导体层来进行离子注入工艺，以于光感测区、转移晶体管的栅极下方的基底中形成保护层，或是进一步于浮置节点掺杂区的基底中或邻接光感测区的隔离结构周边的基底中形成保护层。由此能够减少保护层所经历的热工艺，因此能够避免保护层产生严重的扩散，从而能够降低暗电流、改善影像感测器的像素性能。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1E为依照本发明第一实施例所绘示的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法的流程剖面示意图。

图2为对采用先前技术的工艺与采用本发明技术的工艺所制作的元件，经测试暗电流与白点数量的实验结果示意图。

图3A至图3E为依照本发明第二实施例所绘示的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法的流程剖面示意图。

图4A至图4F为依照本发明第三实施例所绘示的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法的流程剖面示意图。

图5A至图5F为依照本发明第四实施例所绘示的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法的流程剖面示意图。

附图标记说明

100、200、300、400：基底

102、202、302、402：隔离结构

104、204、304、404：光感测区

106、206、306、406：晶体管元件区

108、208、308、408：p型阱区

110、210、310、314、314a、410：介电层

112、212、312、312a、316、316a、412：导体层

114、214、318、414、420：掩模层

116、216、320、416、422：离子注入工艺

118、218、322、418、424：保护层

120、220、324、426：栅极结构

122、222、328、428：光电二极管

124、224、330、430：n型掺杂区

126、226、332、432：n型源极/漏极区(浮置节点掺杂区)

128、228、334、434：转移晶体管

326：复合结构

具体实施方式

第一实施例

图1A至图1E为依照本发明第一实施例所绘示的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法的流程剖面示意图。而且，本实施例是以4T架构的互补金属氧化物半导体影像感测器为例来进行说明，并在图式中省略部分构件，仅绘出必须说明的主要部分。

首先，请参照图1A，提供基底100，基底100例如是硅基底或其他半导体基底，并且基底100的导电型态例如是p型。在基底100中形成隔离结构102，且界定出光感测区104与晶体管元件区106，其中隔离结构102例如是场氧化隔离结构或浅沟槽隔离结构。而且，在后续工艺中至少会于晶体管元件区106上形成转移晶体管。

然后，在晶体管元件区106的基底100中形成p型阱区108。p型阱区108的形成方法例如是，在光感测区104的基底100上形成光致抗蚀剂层(未绘示)，然后进行离子注入工艺，于晶体管元件区106的基底中注入硼(B)或其他合适的p型掺杂剂，之后再移除掉光致抗蚀剂层。当然，在一实施例中，还可以是在整个基底100中形成p型阱区。

接着，请参照图1B，在形成p型阱区108之后，于基底100上形成一层介电层110，其材料例如是氧化硅。继之，在介电层110上形成一层导体层112。其中导体层112的材料例如是多晶硅，其形成方法例如是化学气相沉积法(CVD)。

然后，请参照图1C，形成掩模层114，以暴露出转移晶体管的栅极预定形成位置与光感测区104上方的导体层112。掩模层114例如是光致抗蚀剂层。之后，进行离子注入工艺116，以掩模层114为掩模，将p型掺杂剂透过导体层112、介电层110注入导体层112所暴露区域的基底100中，以形成保护层118。其中p型掺杂剂例如是硼(B)或其他合适的p型掺杂剂，之后再将掩模层114移除。

随后，请参照图1D，图案化介电层110、导体层112，以于晶体管元件区106的p型阱区108上至少形成转移晶体管的栅极结构120，尚且，在图1D中所未绘出的晶体管元件区106，可以随着图案化介电层110、导体层112的工艺而一并形成其他晶体管的栅极结构。上述图案化介电层110、导体层112的方法例如是进行光刻与蚀刻工艺。

接着，请参照图1E，于光感测区104的基底100中形成光电二极管122。光电二极管122为p-n结区，其形成方法例如是进行掺杂工艺，将n型掺杂剂注入p型基底100中以形成n掺杂区124，并由n掺杂区124与p型基底100构成光电二极管122。

继之，在光电二极管122形成之后，还包括于p型阱区108中形成n型源极/漏极区126，以形成转移晶体管128。其中转移晶体管128的n型源极/漏极区126是用来作为浮置节点掺杂区。n型源极/漏极区126的形成方法例如是利用离子注入法，将磷(P)或其他合适的n型掺杂剂注入p型阱区108中。

以下，利用图1E来说明本发明的互补金属氧化物半导体影像感测器。

请参照图1E，本发明的互补金属氧化物半导体影像感测器至少包括：基底100、隔离结构102、保护层118、光电二极管122、浮置节点掺杂区126以及转移晶体管128。

隔离结构102设置于基底100中，并于基底100中定义出光感测区104与晶体管元件区106。光电二极管122设置于光感测区104的基底100中，用以接受光源并将光能转变为电能。光电二极管122可由光感测区104的p型基底100以及n型掺杂区124所构成。转移晶体管128设置于晶体管元件区106上，且邻接于光电二极管122。保护层118设置于转移晶体管128的栅极下方以及光感测区104的基底100中，用以对所设置的区域提供保护，以防止暗电流。浮置节点掺杂区126设置于晶体管元件区106的基底100中，其由转移晶体管128的n型源极/漏极区所构成。而且，上述互补金属氧化物半导体影像感测器各构件的材料与形成方法已于前文进行描述，故于此不再赘述。

图2为对采用先前技术的工艺与采用本发明技术的工艺所制作的元件，经测试暗电流与白点数量的实验结果示意图。由图2可知，相较于在形成栅极介电层之前将离子注入转移晶体管的栅极预定形成位置下方的基底中的先前技术，本发明的技术是在图案化导体层之前透过导体层将离子注入转移晶体管的栅极预定形成位置下方与光感测区的基底中，而本发明的技术不仅在暗电流方面能够得到进一步的明显改善，并且在白点数量方面亦有明显的减少，因此在影像感测器的像素性能方面亦得到明显的改善。

第二实施例

图3A至图3E为依照本发明第二实施例所绘示的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法的流程剖面示意图。同样的，本实施例仅绘出必须说明的主要部分。

首先，请参照图3A，提供基底200，基底200例如是硅基底或其他半导体基底，并且基底200的导电型态例如是p型。在基底200中形成隔离结构202，并界定出光感测区204与晶体管元件区206，其中隔离结构202例如是场氧化隔离结构或浅沟槽隔离结构。而且，在后续工艺中至少会于晶体管元件区206上形成转移晶体管。

然后，在晶体管元件区206的基底200中形成p型阱区208。p型阱区208的形成方法例如是，在光感测区204的基底200上形成光致抗蚀剂层(未绘示)，然后进行离子注入工艺，于晶体管元件区206的基底200中注入硼或其他合适的p型掺杂剂，之后再移除掉光致抗蚀剂层。当然，在一实施例中，还可以是在整个基底200中形成p型阱区。

接着，请参照图3B，在形成p型阱区208之后，于基底200上形成一层介电层210，其材料例如是氧化硅。继之，在介电层210上形成一层导体层212。其中导体层212的材料例如是多晶硅，其形成方法例如是化学气相沉积法。

然后，请参照图3C，形成掩模层214，以暴露出除了转移晶体管的沟道区预定形成位置以外的浮置节点掺杂区的预定形成位置以及光感测区204上方的导体层212。掩模层214例如是光致抗蚀剂层。之后，进行离子注入工艺216，以掩模层214为掩模，将p型掺杂剂透过导体层212、介电层210注入导体层212所暴露区域的基底200中，以形成保护层218。其中p型掺杂剂例如是硼或其他合适的p型掺杂剂，之后再将掩模层214移除。

随后，请参照图3D，图案化介电层210、导体层212，以于晶体管元件区206的p型阱区208上至少形成转移晶体管的栅极结构220，并且，在图3D中所未绘出的晶体管元件区206，可以随着图案化介电层210、导体层212的工艺而一并形成其他晶体管的栅极结构。上述图案化介电层210、导体层212的方法例如是进行光刻与蚀刻工艺。

接着，请参照图3E，于光感测区204的基底200中形成光电二极管222。光电二极管222为p-n结区，其形成方法例如是进行掺杂工艺，将n型掺杂剂注入p型基底200中以形成n掺杂区224，并由n掺杂区224与p型基底200构成光电二极管222。

继之，在光电二极管222形成之后，还包括于p型阱区208中形成n型源极/漏极区226，以形成转移晶体管228。其中转移晶体管228的n型源极/漏极区226是用来作为浮置节点掺杂区。n型源极/漏极区226的形成方法例如是利用离子注入法，将磷或其他合适的n型掺杂剂注入p型阱区308中。

以下，利用图3E来说明本发明的互补金属氧化物半导体影像感测器。

请参照图3E，本发明的互补金属氧化物半导体影像感测器至少包括：基底200、隔离结构202、保护层218、光电二极管222、浮置节点掺杂区226以及转移晶体管228。在本实施例的互补金属氧化物半导体影像感测器的结构中，除了保护层218的配置位置进一步包括了浮置节点掺杂区226的基底200中之外，其余构件的配置位置与上述第一实施例的相对应构件是相同的，因此省略其描述。此外，上述互补金属氧化物半导体影像感测器各构件的材料与形成方法已于前文进行描述，故于此不再赘述。

由于本实施例利用透过导体层212进行注入的方式并对掩模层214进行适当的设计，因此除了转移晶体管228的沟道区之外，能够于同一掺杂工艺216中同时将掺杂剂注入光感测区204以及浮置节点掺杂区226的基底200中，因此除了光感测区204、转移晶体管228下方的基底200能够得到保护之外，浮置节点掺杂区226的基底200也能够得到保护。

第三实施例

图4A至图4F为依照本发明第三实施例所绘示的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法的流程剖面示意图。同样的，本实施例仅绘出必须说明的主要部分。

首先，请参照图4A，提供基底300，基底300例如是硅基底或其他半导体基底，并且基底300的导电型态例如是p型。在基底300中可形成隔离结构302，并界定出光感测区304与晶体管元件区306，其中隔离结构302例如是场氧化隔离结构或浅沟槽隔离结构。而且，在后续工艺中至少会于晶体管元件区306上形成转移晶体管。

然后，在晶体管元件区306的基底300中形成p型阱区308。p型阱区308的形成方法例如是，在光感测区304的基底300上形成光致抗蚀剂层(未绘示)，然后进行离子注入工艺，于晶体管元件区306的基底中注入硼或其他合适的p型掺杂剂，之后再移除掉光致抗蚀剂层。当然，在一实施例中，还可以是在整个基底300中形成p型阱区。

接着，请参照图4B，在形成p型阱区308之后，于基底300上形成依序形成介电层310、导体层312、介电层314以及导体层316。介电层310的材料例如是氧化硅，导体层312、316的材料例如是多晶硅，其形成方法例如是化学气相沉积法。而且介电层314的材料例如是适于作为电容器的电极间介电层的材料。

接着，请参照图4C，图案化导体层316以及介电层314，以形成图案化的导体层316a与介电层314a。其中此图案化的导体层316a与介电层314a例如是分别作为电容器之上电极与介电层。上述图案化介电层316、导体层314的方法例如是进行光刻与蚀刻工艺。

然后，请参照图4D，形成掩模层318，以暴露出转移晶体管的栅极预定形成位置与光感测区304上方的导体层312。掩模层318例如是光致抗蚀剂层。之后，进行离子注入工艺320，以掩模层318为掩模，将p型掺杂剂透过导体层312、介电层310注入导体层312所暴露区域的基底300中，以形成保护层322。其中p型掺杂剂例如是硼或其他合适的p型掺杂剂，之后再将掩模层318移除。

随后，请参照图4E，图案化介电层310、导体层312，以于晶体管元件区306的p型阱区308上至少形成转移晶体管的栅极结构324以及由图案化的导体层316a、图案化的介电层314a、图案化的导体层312a所构成的复合结构326此复合结构326例如是可作为电容器。而且，图4E中所未绘出的晶体管元件区306，可以随着图案化介电层310、导体层312的工艺而一并形成其他晶体管的栅极结构。上述图案化介电层310、导体层312的方法例如是进行光刻与蚀刻工艺。

接着，请参照图4F，于光感测区304的基底300中形成光电二极管328。光电二极管328为p-n结区，其形成方法例如是进行掺杂工艺，将n型掺杂剂注入p型基底300中以形成n掺杂区330，并由n掺杂区330与p型基底300构成光电二极管328。

继之，在光电二极管328形成之后，还包括于p型阱区308中形成n型源极/漏极区332，以形成转移晶体管334。其中转移晶体管334的n型源极/漏极区332是用来作为浮置节点掺杂区。n型源极/漏极区332的形成方法例如是利用离子注入法，将磷或其他合适的n型掺杂剂注入p型阱区308中。

以下，利用图4F来说明本发明的互补金属氧化物半导体影像感测器。

请参照图4F，本发明的互补金属氧化物半导体影像感测器至少包括：基底300、隔离结构302、保护层322、光电二极管328、浮置节点掺杂区332、复合结构326以及转移晶体管334。在本实施例的互补金属氧化物半导体影像感测器的结构中，除了进一步在晶体管元件区306上配置有可作为电容器的导体层/介电层/导体层复合结构326之外，其余构件的配置位置与上述第一实施例的相对应构件是相同的，因此省略其描述。此外，上述互补金属氧化物半导体影像感测器各构件的材料与形成方法已于前文进行描述，故于此不再赘述。

于本实施例中，由于在互补金属氧化物半导体影像感测器的工艺中包含了导体层/介电层/导体层的形成工艺，如依先前技术来形成保护层322的话，将会产生保护层322严重扩散的问题。而通过采用本实施例的工艺，将能够避免所形成的保护层322产生严重扩散，进而影响元件效能等问题。

第四实施例

图5A至图5F为依照本发明第四实施例所绘示的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法的流程剖面示意图。同样的，本实施例仅绘出必须说明的主要部分。

首先，请参照图5A，提供基底400，基底400例如是硅基底或其他半导体基底，并且基底400的导电型态例如是p型。在基底400中可形成隔离结构402，并界定出光感测区404与晶体管元件区406，其中隔离结构402例如是场氧化隔离结构或浅沟槽隔离结构。而且，在后续工艺中至少会于晶体管元件区406上形成转移晶体管。

然后，在晶体管元件区406的基底400中形成p型阱区408。p型阱区408的形成方法例如是，在光感测区404的基底400上形成光致抗蚀剂层(未绘示)，然后进行离子注入工艺，于晶体管元件区406的基底中注入硼或其他合适的p型掺杂剂，之后再移除掉光致抗蚀剂层。当然，在一实施例中，还可以是在整个基底400中形成p型阱区。

接着，请参照图5B，在形成p型阱区408之后，于基底400上形成一层介电层410，其材料例如是氧化硅。继之，在介电层410上形成一层导体层412。其中导体层412的材料例如是多晶硅，其形成方法例如是化学气相沉积法。

然后，请参照图5C，形成掩模层414，以暴露出转移晶体管的栅极预定形成位置与光感测区404上方的导体层412。掩模层414例如是光致抗蚀剂层。之后，进行离子注入工艺416，以掩模层414为掩模，将p型掺杂剂透过导体层412、介电层410注入导体层412所暴露区域的基底400中，以形成保护层418。其中p型掺杂剂例如是硼或其他合适的p型掺杂剂，之后再将掩模层414移除。

然后，请参照图5D，形成掩模层420，以暴露出隔离结构402以及其周边位置上方的导体层412。掩模层420例如是光致抗蚀剂层。之后，进行离子注入工艺422，以掩模层420为掩模，将p型掺杂剂透过导体层412、介电层410注入隔离结构402周边的基底400中，以形成保护层424。其中p型掺杂剂例如是硼或其他合适的p型掺杂剂，之后再将掩模层420移除。

随后，请参照图5E，图案化介电层410、导体层412，以于晶体管元件区406的p型阱区408上至少形成转移晶体管的栅极结构426，而且，在图5E中所未绘出的晶体管元件区406，可以随着图案化介电层410、导体层412的工艺而一并形成其他晶体管的栅极结构。上述图案化介电层410、导体层412的方法例如是进行光刻与蚀刻工艺。

接着，请参照图5F，于光感测区404的基底400中形成光电二极管428。光电二极管428为p-n结区，其形成方法例如是进行掺杂工艺，将n型掺杂剂注入p型基底400中以形成n掺杂区430，并由n掺杂区430与p型基底400构成光电二极管428。

继之，在光电二极管428形成之后，还包括于p型阱区408中形成n型源极/漏极区432，以形成转移晶体管434。其中转移晶体管434的n型源极/漏极区432是用来作为浮置节点掺杂区。n型源极/漏极区432的形成方法例如是利用离子注入法，将磷或其他合适的n型掺杂剂注入p型阱区408中。

以下，利用图5F来说明本发明的互补金属氧化物半导体影像感测器。

请参照图5F，本发明的互补金属氧化物半导体影像感测器至少包括：基底400、隔离结构402、保护层418、保护层424、光电二极管428、浮置节点掺杂区432以及转移晶体管434。在本实施例的互补金属氧化物半导体影像感测器的结构中，除了进一步在邻接光感测区404的隔离结构402周边的基底400中配置有保护层424之外，其余构件的配置位置与上述第一实施例的相对应构件是相同的，因此省略其描述。

如依照先前技术的工艺来形成隔离结构周边的保护层的话，考虑到保护层因热工艺扩散的问题，因此必须形成较高剂量的保护层以达到足够的保护作用，但是此高剂量的保护层会产生更大范围的横向扩散，使得光电二极管区内的有效n型掺杂剂的剂量减少，进而使得阱区容量减少。然而，于本实施例中，由于保护层424同样是在图案化导体层412之前透过导体层412注入隔离结构402周边的基底中，因此能够避免保护层424因热工艺而严重扩散的问题。与先前技术相较之下，不仅能够减少暗电流，还可以增加阱区容量、改善影像延迟，从而改善了影像感测器的像素效能。

在上述第四实施例中，在考虑到注入深度的不同，因此保护层418、424是利用不同的离子注入工艺416、422来形成的。然而，如果不需考虑两保护层418、424的注入深度的差异的话，亦可以在图5C的步骤中，通过对掩模层414的图案进行适当的变更以同时暴露出预定形成保护层418、424的部分，之后再通过离子注入工艺416同时形成保护层418、424。

尚且，在以上实施例中的互补金属氧化物半导体影像感测器是以p型基底、p型阱区、n型掺杂区、n型源极/漏极区以及例如是采用硼的p型保护层来说明的，然而在实际的应用上，并不限于此，也是可以采用n型基底、n型阱区、p型掺杂区、p型源极/漏极区以及例如是采用磷的n型保护层，或已知所知悉的方法来加以变化。

综上所述，本发明是在图案化用以形成栅极结构的导体层之前，透过导体层来进行掺杂工艺以于光感测区、转移晶体管的栅极下方的基底中形成保护层，或是进一步于浮置节点掺杂区的基底中或邻接光感测区的隔离结构周边的基底中形成保护层。由此本发明能够减少保护层所经历的热工艺，因此能够避免保护层产生严重的扩散，从而能够降低暗电流，并改善影像感测器的像素性能。

虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。

Claims (18)

1.一种互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，包括：

于基底中形成隔离结构，并定义出光感测区与晶体管元件区，其中前述晶体管元件区至少包括预定形成转移晶体管的区域；

在前述基底上依序形成第一介电层以及第一导体层；

进行第一离子注入工艺，将第一掺杂剂透过前述第一导体层与前述第一介电层注入前述转移晶体管的栅极预定形成位置下方以及前述光感测区的前述基底中，其中该基底与该第一掺杂剂具有相同的导电类型；

图案化前述第一导体层、前述第一介电层，以于前述晶体管元件区上形成前述转移晶体管的栅极结构；以及

于前述光感测区的前述基底中形成光电二极管。

2.如权利要求1所述的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，其中前述第一掺杂剂包括硼或磷。

3.如权利要求1所述的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，其中前述第一离子注入工艺包括：

于前述第一导体层上形成图案化的第一掩模层，以暴露出前述转移晶体管的栅极预定形成位置与前述光感测区上方的前述第一导体层；

以前述图案化的第一掩模层为掩模，将前述第一掺杂剂透过前述第一导体层与前述第一介电层注入前述基底中；以及

移除前述图案化的第一掩模层。

4.如权利要求1所述的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，其中在前述基底上依序形成前述第一介电层以及前述第一导体层的步骤之后、进行前述第一离子注入工艺之前，还包括：

于前述第一导体层上依序形成第二介电层、第二导体层；以及

图案化前述第二导体层与前述第二介电层，

其中，前述图案化第一导体层、前述第一介电层的步骤包括：于前述晶体管元件区上同时形成前述转移晶体管的栅极结构以及由图案化的第一导体层、图案化的第二介电层以及图案化第二导体层所组成的复合结构。

5.如权利要求1所述的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，其中前述晶体管元件区还包括浮置节点掺杂区，前述第一离子注入工艺还包括将前述第一掺杂剂透过前述第一导体层与前述第一介电层注入前述浮置节点掺杂区的前述基底中。

6.如权利要求5所述的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，其中前述第一离子注入工艺包括：

于前述第一导体层上形成图案化的第二掩模层，以暴露出前述浮置节点掺杂区、前述转移晶体管的栅极预定形成位置以及前述光感测区上方的前述第一导体层；

以前述图案化的第二掩模层为掩模，将前述第一掺杂剂透过前述第一导体层与前述第一介电层注入前述基底中；以及

移除前述图案化的第二掩模层。

7.如权利要求1所述的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，其中还包括进行第二离子注入工艺，前述第二离子注入工艺包括透过前述第一导体层与前述第一介电层，将第二掺杂剂注入邻接前述光感测区的前述隔离结构周边的前述基底中。

8.如权利要求7所述的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，其中前述第二掺杂剂包括硼或磷。

9.如权利要求7所述的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，其中前述进行第二离子注入工艺包括：

于前述第一导体层上形成图案化的第三掩模层，以暴露出邻接前述光感测区的前述隔离结构以及前述隔离结构周边上方的前述第一导体层；

以前述图案化的第三掩模层为掩模，将前述第二掺杂剂透过前述第一导体层与前述第一介电层注入前述隔离结构周边的前述基底中；以及

移除前述图案化的第三掩模层。

10.如权利要求1所述的互补金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，其中前述隔离结构包括场氧化隔离结构或浅沟槽隔离结构。

11.一种互补金属氧化物半导体影像感测器，至少包括：

基底；

隔离结构，设置于前述基底中，用以于前述基底中定义出光感测区与晶体管元件区；

光电二极管，设置于前述光感测区中；

转移晶体管，设置于前述晶体管元件区上，且邻接于前述光电二极管；

第一保护层，设置于前述转移晶体管的栅极正下方以及前述光感测区的前述基底中。

12.如权利要求11所述的互补金属氧化物半导体影像感测器，其中前述第一保护层的掺杂剂包括硼或磷。

13.如权利要求11所述的互补金属氧化物半导体影像感测器，其中还包括由第一导体层、第一介电层、第二导体所依序堆叠而成的复合结构，前述复合结构设置于前述晶体管元件区上。

14.如权利要求11所述的互补金属氧化物半导体影像感测器，其中前述晶体管元件区还包括浮置节点掺杂区，并且前述互补金属氧化物半导体影像感测器还包括第二保护层，设置于前述浮置节点掺杂区的前述基底中。

15.如权利要求14所述的互补金属氧化物半导体影像感测器，其中前述第二保护层的掺杂剂包括硼或磷。

16.如权利要求11所述的互补金属氧化物半导体影像感测器，其中还包括第三保护层，设置于邻接前述光感测区的前述隔离结构周边的前述基底中。

17.如权利要求16所述的互补金属氧化物半导体影像感测器，其中前述第三保护层的掺杂剂包括硼或磷。

18.如权利要求11所述的互补金属氧化物半导体影像感测器，其中前述隔离结构包括场氧化隔离结构或浅沟槽隔离结构。

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