CN102569322A - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents

图像传感器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102569322A
CN102569322A CN2012100304351A CN201210030435A CN102569322A CN 102569322 A CN102569322 A CN 102569322A CN 2012100304351 A CN2012100304351 A CN 2012100304351A CN 201210030435 A CN201210030435 A CN 201210030435A CN 102569322 A CN102569322 A CN 102569322A
Authority
CN
China
Prior art keywords
floating diffusion
diffusion region
image sensor
polysilicon layer
imageing sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012100304351A
Other languages
English (en)
Inventor
吴小利
张克云
饶金华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Original Assignee
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp filed Critical Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority to CN2012100304351A priority Critical patent/CN102569322A/zh
Publication of CN102569322A publication Critical patent/CN102569322A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本发明提供了一种图像传感器及其制造方法。根据本发明的图像传感器包括：光感元件、传输管、重置晶体管以及源跟随晶体管；其中，在所述传输管和所述重置晶体管之间的浮置扩散区层上布置了一个多晶硅层以形成MOS电容，所述MOS电容与浮置扩散区PN结电容并联。根据本发明，在增加MOS电容的情况下，浮置扩散区总电容的电压系数降低，即，总电容随电压变化的波动变小，使输出端电压的线性区范围变大，有利于提高图像传感器的动态范围。并且，对于同样的电容大小，具有MOS电容的图像传感器相对于现有技术具有更小的尺寸。

Description

图像传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及电路设计领域，具体涉及一种图像传感器以及制造该图像传感器的方法。
背景技术
图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，可分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)和CMOS(Compl ementaryMetal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)两大类。
在图像传感器中，采用传输管(transfer transistor)来传输光电二极管中的光生电子。
如图1，光电二极管1与传输管2相连，在浮置扩散区3注入大剂量的N型离子(如磷，砷)，和P阱形成结电容。浮置扩散区3与源跟随晶体管5的栅极相连，其起到了电荷-电压转换作用。
如图1所示，图像传感器包括：光电二极管1、传输管2、重置晶体管4、源跟随晶体管5、输出晶体管6(选择器件)、以及负载RL。光电二极管1连接至传输管2；传输管2的浮置扩散区3与源跟随晶体管5的栅极相连；重置晶体管4与源跟随晶体管5相连；并且源跟随晶体管5连接至输出晶体管6以及负载7。
对于P阱与浮置扩散区3之间的PN结的电容，电容随电压变化很大；而且，输出电压的线性区范围很小，限制了传感器在高动态领域的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够增大输出电压的线性区范围，提高图像传感器动态范围的方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种图像传感器，其包括：光感元件、传输管、重置晶体管以及源跟随晶体管；其中，在所述传输管和所述重置晶体管之间的浮置扩散区层上布置了一个多晶硅层以形成MOS电容，所述MOS电容与浮置扩散区PN结电容并联。
优选地，所述浮置扩散区多晶硅层中间开孔，并且金属接触填充了所述孔。
优选地，所述光感元件是光电二极管。
优选地，所述图像传感器是CMOS图像传感器。
根据本发明的第二方面，提供了一种图像传感器制造方法，其包括：在衬底上涂覆光致抗蚀剂；利用光致抗蚀剂执行离子注入以形成浮置扩散区层；
去除光致抗蚀剂；在硅片表面提供多晶硅层；以及使多晶硅层形成图案，从而形成浮置扩散区多晶硅层。
所述图像传感器制造方法还可包括：形成栅极侧墙，以及通过离子注入形成晶体管沟道区域。
所述图像传感器制造方法还可包括：形成层间介质，并且形成接触孔并用导电材料填充接触孔。
根据本发明，在增加MOS电容的情况下，浮置扩散区总电容的电压系数降低，即，总电容随电压变化的波动变小，使输出端电压的线性区范围变大，有利于提高图像传感器的动态范围。并且，对于同样的电容大小，具有MOS电容的图像传感器相对于现有技术具有更小的尺寸。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示出了根据现有技术的图像传感器的电路结构。
图2示出了根据本发明实施例的图像传感器。
图3示出了根据本发明实施例的图像传感器的部分截面图。
图4示出了根据本发明实施例的图像传感器的部分等效电路图。
图5示出了根据本发明实施例的图像传感器的输出电压与光生电子的关系曲线图。
图6至图10示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法的示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图2示出了根据本发明实施例的图像传感器。可以看出，该结构的连接关系实际上与图1所示的电路结构的一个电路分支相对应。如图2所示，光电二极管1、传输管2、重置晶体管4、源跟随晶体管5以及可选的输出晶体管6(选择器件)依次连接。
需要说明的是，光电二极管1是光感元件的一个具体示例，在其它应用中，可以采用其它合适的光感元件。
与图1所示的结构不同的是，图2所示的图像传感器在传输管2和重置晶体管4之间的浮置扩散区层3上附加地布置了一个多晶硅层(8)以形成MOS电容，该MOS电容与浮置扩散区PN结电容并联。由于浮置扩散区衬底的N型离子掺杂浓度很高(如背景技术所述，在制作图像传感器，会在浮置扩散区FD注入大剂量的N型离子)，因此MOS电容电压系数非常小，即MOS电容随电压变化波动非常小。与传统浮置扩散区PN结电容比较，它的电容-电压曲线近似于一条水平直线。
可进一步布置用于浮置扩散区多晶硅层8下方的有源区的连接的源区接触CTACT以及用于浮置扩散区多晶硅层8的连接的多晶硅接触CTPOLY。
图3示出了根据本发明实施例的图像传感器的部分截面图。图3所示的截面图是沿着图2所示的线A-A截取的结构图。
如图3所示，可在浮置扩散区多晶硅层8中间开孔，并且金属接触9填充了该孔，从而金属接触9可连接至浮置扩散区多晶硅层8下方的有源区。可在浮置扩散区多晶硅层8之间通过金属接触9而连接至光电二极管1的阳极11。图4示出了浮置扩散区多晶硅层8引入的电容的等效电路图。
如图4所示，可在浮置扩散区多晶硅层8之间通过金属接触9而连接至光电二极管1的阳极11。
图5示出了根据本发明实施例的图像传感器以及根据现有技术的图像传感器的输出电压Vout与光生电子Q的关系曲线图。其中，曲线C1表示根据现有技术的图像传感器的输出电压与光生电子的关系曲线；曲线C2表示在仅仅增加MOS电容的情况下关系曲线。
如图5所示，在仅仅增加MOS电容的情况下，浮置扩散区3总电容随电压变化波动减小，输出电压Vout的线性区范围变大，有利于提高像传感器的动态范围。并且，对于同样的电容大小，具有MOS电容的图像传感器相对于现有技术具有更小的尺寸。
在一个具体示例中，例如，上述图像传感器是一个CMOS图像传感器。
下面将详细描述根据本发明实施例的图像传感器制造方法。
图6至图10示出了根据本发明实施例的图像传感器制造方法的示意图。
如图6所示，首先在衬底12上涂覆光致抗蚀剂13，并利用光致抗蚀剂13执行离子注入以形成浮置扩散区层3。之后去掉光致抗蚀剂13。
如图7所示，随后，在硅片表面提供栅氧14和多晶硅层8。
如图8所示，随后，使多晶硅层8以及14形成图案，从而形成浮置扩散区多晶硅层8以及传输管2和重置晶体管4的栅极多晶硅层。
如图9所示，随后，形成栅极侧墙，以及通过离子注入形成晶体管沟道区域。
如图10所示，最后，形成层间介质10，并且形成接触孔并用导电材料填充接触孔，由此形成例如如图10所示的用于浮置扩散区多晶硅层8下方的有源区的连接的源区接触9CTACT以及用于浮置扩散区多晶硅层8的连接的多晶硅接触9CTPOLY。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种图像传感器，其特征在于包括：光感元件、传输管、重置晶体管以及源跟随晶体管；其中，在所述传输管和所述重置晶体管之间的浮置扩散区层上布置了一个多晶硅层以形成MOS电容，所述MOS电容与浮置扩散区PN结电容并联。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述浮置扩散区多晶硅层中间开孔，并且金属接触填充了所述孔。
3.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述光感元件是光电二极管。
4.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器是CMOS图像传感器。
5.一种图像传感器制造方法，其特征在于包括：
在衬底上涂覆光致抗蚀剂；
利用光致抗蚀剂执行离子注入以形成浮置扩散区层；
去除光致抗蚀剂；
在硅片表面提供多晶硅层；以及
使多晶硅层形成图案，从而形成浮置扩散区多晶硅层。
6.根据权利要求5所述的图像传感器制造方法，其特征在于还包括：形成栅极侧墙，以及通过离子注入形成晶体管沟道区域。
7.根据权利要求6所述的图像传感器制造方法，其特征在于还包括：形成层间介质，并且形成接触孔并用导电材料填充接触孔。
CN2012100304351A 2012-02-10 2012-02-10 图像传感器及其制造方法 Pending CN102569322A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100304351A CN102569322A (zh) 2012-02-10 2012-02-10 图像传感器及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100304351A CN102569322A (zh) 2012-02-10 2012-02-10 图像传感器及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102569322A true CN102569322A (zh) 2012-07-11

Family

ID=46414325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100304351A Pending CN102569322A (zh) 2012-02-10 2012-02-10 图像传感器及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102569322A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000165755A (ja) * 1998-11-27 2000-06-16 Canon Inc 固体撮像装置
KR20030084492A (ko) * 2002-04-27 2003-11-01 주식회사 하이닉스반도체 넓은 동적 작동범위를 갖는 시모스 이미지센서
US20050052554A1 (en) * 1998-11-27 2005-03-10 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup apparatus
CN101211956A (zh) * 2006-12-27 2008-07-02 东部高科股份有限公司 Cmos图像传感器及其制造方法
CN101211952A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 东部高科股份有限公司 Cmos图像传感器及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000165755A (ja) * 1998-11-27 2000-06-16 Canon Inc 固体撮像装置
US20050052554A1 (en) * 1998-11-27 2005-03-10 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup apparatus
KR20030084492A (ko) * 2002-04-27 2003-11-01 주식회사 하이닉스반도체 넓은 동적 작동범위를 갖는 시모스 이미지센서
CN101211956A (zh) * 2006-12-27 2008-07-02 东部高科股份有限公司 Cmos图像传感器及其制造方法
CN101211952A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 东部高科股份有限公司 Cmos图像传感器及其制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100922931B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법
CN101488512B (zh) 固态图像拾取装置
US10559611B2 (en) Image sensor
CN105304660B (zh) 成像装置及其驱动方法
US9478570B2 (en) Vertical gate transistor and pixel structure comprising such a transistor
CN101211950B (zh) 图像传感器及其制造方法
CN103035715A (zh) 晶体管及其制造方法和降低rts噪声的图像传感器电路
US9887234B2 (en) CMOS image sensor and method for forming the same
CN109728015B (zh) 具有减少的建立时间的图像传感器
CN111312737A (zh) 一种埋型三栅极鳍型垂直栅结构及制作方法
CN100544013C (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
CN103594477B (zh) 一种半导体感光器件及其制造方法
CN101796642B (zh) 提高图像灵敏度和动态范围的单位像素
JP2016018898A (ja) 光電変換装置
CN108231810B (zh) 一种增加悬浮漏极电容的像素单元结构及制作方法
CN110085608B (zh) 一种高性能cmos成像传感器结构及其制作方法
CN103579262B (zh) 一种cmos图像传感器及其制备方法
CN103579261A (zh) 一种cmos图像传感器及其制备方法
CN103855177A (zh) 图像传感器
CN104637959B (zh) 半导体感光器件及其制造方法
CN102569322A (zh) 图像传感器及其制造方法
CN102569429A (zh) 图像传感器
KR100779382B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR102354801B1 (ko) 모스 캐패시터 및 이를 구비하는 이미지 센서
CN106847748B (zh) 一种堆叠电容器的制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI HUAHONG GRACE SEMICONDUCTOR MANUFACTURING

Free format text: FORMER OWNER: HONGLI SEMICONDUCTOR MANUFACTURE CO LTD, SHANGHAI

Effective date: 20140425

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20140425

Address after: 201203 Shanghai Zhangjiang hi tech park Zuchongzhi Road No. 1399

Applicant after: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation

Address before: 201203 Shanghai Guo Shou Jing Road, Pudong New Area Zhangjiang hi tech Park No. 818

Applicant before: Hongli Semiconductor Manufacture Co., Ltd., Shanghai

C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120711