CN111199987A - 影像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种影像传感器及其制造方法，该影像传感器包括一半导体基底、一光电二极管、一浮置扩散区节点以及一转移晶体管。光电二极管形成于半导体基底中。浮置扩散区节点形成于半导体基底中并与光电二极管相隔一距离。转移晶体管形成于光电二极管与浮置扩散区节点之间，其中转移晶体管包括形成于半导体基底内的一通道区，且通道区具有沿通道长度变化的静电势。
Description
技术领域
本发明涉及一种影像感测技术，且特别是涉及一种影像传感器及其制造方法。
背景技术
随着数字相机、电子扫描机等产品不断地开发与成长，市场上对影像感测(图像传感)元件的需求持续增加。目前常用的影像感测元件包含有电荷耦合感测元件(chargecoupled device，CCD)以及互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)影像感测元件(又称CMOS image sensor，CIS)两大类，其中CMOS影像感测元件因具有低操作电压、低功率消耗与高操作效率、可根据需要而进行随机存取等优点，同时具有可整合于目前的半导体技术以大量制造的优势，因此应用范围非常广泛。
目前的CMOS影像感测元件一般包括光电二极管(photo diode，PD)、浮置扩散区节点(floating diffusion node，FD)及转移晶体管(transfer transistor，TG)等元件，用于收集光能并将其转换成可读电信号。然而，在照射强光的情况下，信号载流子会从原先仅存在于浮置扩散区节点(FD)处溢流至转移晶体管(TG)处，而容易产生载流子回溢(carrierspillback)的现象，进而导致读出的噪声增加以及影响影像品质，而降低互补式金属氧化物半导体影像传感器元件的效能。
发明内容
本发明提供一种影像传感器，能由此防止载流子回溢的现象而提升影像品质。
本发明另提供一种影像传感器的制造方法，能制作出有效避免载流子回溢的影像传感器，而提升影像品质。
本发明的影像传感器包括一半导体基底、一光电二极管、一浮置扩散区节点以及一转移晶体管。光电二极管形成于半导体基底中。浮置扩散区节点形成于半导体基底中并与光电二极管相隔一距离。转移晶体管形成于光电二极管与浮置扩散区节点之间，其中转移晶体管包括形成于半导体基底内的一通道区，且通道区具有沿通道长度变化的静电势(electrostatic potential)。
在本发明的一实施例中，上述的光电二极管包括：位于半导体基底的表面一第一型钉扎层(pinning layer)，以及位于第一型钉扎层的下方的第二型扩散区。
在本发明的一实施例中，上述第一型钉扎层例如为p型钉扎层，上述第二型扩散区例如为n型扩散区；反之亦然。
在本发明的一实施例中，上述的通道区为第一型掺杂通道区，所述第一型掺杂通道区与第一型钉扎层为相同导电态，且第一型掺杂通道区与光电二极管的第二型扩散区接触，第一型掺杂通道区不与光电二极管的第一型钉扎层接触。
在本发明的一实施例中，其中在第一型掺杂通道区中，自接近光电二极管处至接近浮置扩散区节点处的掺杂浓度是以上述距离为变数而变化；垂直半导体基底的表面的掺杂浓度是以第一型掺杂通道区的深度为变数而变化，且静电势由光电二极管往浮置扩散区节点的方向上逐渐增加。
在本发明的一实施例中，上述的第一型掺杂通道区是延伸于浮置扩散区节点与光电二极管之间的整个距离内的半导体基底内。
在本发明的一实施例中，上述的第一型掺杂通道区可自接近光电二极管处延伸于至少一部分的半导体基底内。
在本发明的一实施例中，上述的通道区为一第二型掺杂通道区，且所述第二型掺杂通道区与第一型钉扎层为不同导电态。
在本发明的一实施例中，其中在第二型掺杂通道区中，自接近浮置扩散区节点处至接近光电二极管处的掺杂浓度是以上述距离为变数而变化；垂直半导体基底的表面的掺杂浓度是以第二型掺杂通道区的深度为变数而变化，且静电势由浮置扩散区节点往光电二极管的方向上逐渐减低。
在本发明的一实施例中，上述的第二型掺杂通道区延伸于浮置扩散区节点与光电二极管之间的整个距离内的半导体基底内。
在本发明的一实施例中，上述的第二型掺杂通道区包括一浓度变化区与一浓度相同区，浓度相同区与浮置扩散区节点相接并延伸于部分所述距离内的半导体基底内，浓度变化区则自接近浓度相同区至接近光电二极管处的掺杂浓度是以上述距离为变数而变化。
本发明的影像传感器的制造方法，包括提供一半导体基底，再于半导体基底上形成一转移晶体管，在转移晶体管的一侧的半导体基底中形成一光电二极管，并于转移晶体管的另一侧的半导体基底中形成一浮置扩散区节点。其中，形成转移晶体管的步骤还可包括于半导体基底内形成一通道区，且通道区具有沿通道长度变化的静电势。
在本发明的一实施例中，其中形成上述通道区的方法包括：利用灰度光掩模进行光刻制作工艺，以于半导体基底上形成一灰度掩模，再进行一离子注入制作工艺。
在本发明的一实施例中，上述的通道区为第一型掺杂通道区，则第一型掺杂通道区自接近光电二极管处至接近浮置扩散区节点处的掺杂浓度是以距离为变数而变化；垂直半导体基底的表面的掺杂浓度是以第一型掺杂通道区的深度为变数而变化。
在本发明的一实施例中，上述第一型掺杂通道区与所述光电二极管的钉扎层为相同导电态。
在本发明的一实施例中，上述的通道区为第二型掺杂通道区，则第二型掺杂通道区自接近浮置扩散区节点处至接近光电二极管处的掺杂浓度是以距离为变数而变化；垂直半导体基底的表面的掺杂浓度是以第二型掺杂通道区的深度为变数而变化。
在本发明的一实施例中，上述第二型掺杂通道区与所述光电二极管的钉扎层为不同导电态。
在本发明的一实施例中，其中形成转移晶体管的步骤包括形成一栅极绝缘层，然后于栅极绝缘层上形成一栅极，再于栅极的侧壁形成间隙壁。
在本发明的一实施例中，其中在形成所述通道区之后形成栅极绝缘层。
在本发明的一实施例中，其中在形成所述通道区之前形成栅极绝缘层。
在本发明的一实施例中，其中在形成所述光电二极管之前形成栅极。
在本发明的一实施例中，其中在形成所述光电二极管之后形成栅极。
基于上述，本发明通过控制通道区的掺杂浓度，可使通道区具有沿通道长度变化的静电势。据此，当转移晶体管为关闭的状态时，能够确保载流子完全存储于光电二极管中；当转移晶体管为开启的状态时，能够确保载流子完全存储于浮置扩散区节点中，而可有效防止当转移晶体管再次关闭时所造成的载流子回溢的现象产生，进而避免由载流子回溢所导致读出的噪声增加以及影响影像品质等问题，以提升影像传感器的效能。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是本发明的第一实施例的一种影像传感器的剖面示意图；
图1B是第一实施例的影像传感器的静电势图；
图1C是本发明的第二实施例的一种影像传感器的剖面示意图；
图2A是本发明的第三实施例的一种影像传感器的剖面示意图；
图2B是第三实施例的影像传感器的静电势图；
图3A是本发明的第四实施例的一种影像传感器的剖面示意图；
图3B是第四实施例的影像传感器的静电势图；
图4A是本发明的第五实施例的一种影像传感器的剖面示意图；
图4B是第五实施例的影像传感器的静电势图；
图5A至图5C是本发明的第六实施例的一种影像传感器的制造流程剖面示意图；
图6A至图6B是本发明的第七实施例的一种影像传感器的制造流程剖面示意图。
符号说明
100、100’、200、300、400：影像(图像)传感器
110：半导体基底
112：光电二极管
110a：表面
114、134：浮置扩散区节点
116、132：转移晶体管
117：隔离结构
118：通道区
120：栅极绝缘层
122：栅极
122a：侧壁
124：间隙壁
126：第一型钉扎层
128：第二型扩散区
130、136、230：第一型掺杂通道区
330、430：第二型掺杂通道区
432：浓度变化区
434：浓度相同区
500、600：灰度掩模
502、602：离子注入制作工艺
D1、D3：距离
D2、D4：深度
L：通道长度
具体实施方式
下文列举一些实施例并配合所附的附图来进行详细地说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为了方便理解，下述说明中相同的元件将以相同的符号标示来说明。另外，关于文中所使用「包含」、「包括」、「具有」等等用语，均为开放性的用语；也就是指包含但不限于。而且，文中所提到的方向性用语，例如：「上」、「下」等，仅是用以参考附图的方向。因此，使用的方向性用语是用来说明，而并非用来限制本发明。为方便理解，附图中的网点密度是用来表示通道区的掺杂浓度，举例来说，高网点密度代表较高的掺杂浓度，低网点密度代表较低的掺杂浓度。
图1A是依照本发明的第一实施例的一种影像传感器的剖面示意图。图1B是图1A的影像传感器的静电势图。
请参照图1A，本实施例的影像传感器100包括一半导体基底110、一光电二极管112、一浮置扩散区节点114以及一转移晶体管116。光电二极管112形成于半导体基底110中，且通常由隔离结构117(如STI)定义出影像传感器100的主动(有源)区。浮置扩散区节点114形成于半导体基底110中并与光电二极管112相隔一距离D1。转移晶体管116形成于光电二极管112与浮置扩散区节点114之间，其中转移晶体管116包括形成于半导体基底110内的一通道区118。所述转移晶体管116一般还包括栅极绝缘层120、栅极122及间隙壁124等，然而可依据元件设计需求进行调整，在本发明并不加以限制。在本实施例中，影像传感器100是以CMOS影像传感器为例，但本发明并不限于此，只要在光电二极管112旁耦接有转移晶体管116的影像传感器均可采用本发明的设计，以避免载流子回溢(carrier spillback)的现象发生。
在本实施例中，光电二极管112例如包括一第一型钉扎层126以及一第二型扩散区128，第一型钉扎层126位于半导体基底110的表面110a，第二型扩散区128则位于第一型钉扎层126的下方。举例来说，第二型扩散区128例如包覆第一型钉扎层126，且第二型扩散区128不与隔离结构117接触。另外，在垂直半导体基底110的表面110a的方向上，第二型扩散区128与转移晶体管116部分重叠，但本发明不限于此。在一实施例中，第一型钉扎层126例如p型钉扎层，第二型扩散区128例如n型扩散区，则光电二极管112为n型光电二极管。在另一实施例中，第一型钉扎层126例如n型钉扎层，第二型扩散区128例如p型扩散区，则光电二极管112为p型光电二极管，可依据制作工艺设计需求而调整第一型钉扎层与第二型扩散区的导电态。
在本实施例中，通道区118例如第一型掺杂通道区130，所述第一型掺杂通道区130与第一型钉扎层126为相同导电态，且第一型掺杂通道区130与光电二极管112的第二型扩散区128接触，亦即第一型掺杂通道区130不与光电二极管112的第一型钉扎层126接触。在本实施例中，第一型掺杂通道区130例如为第一型渐变式掺杂区，然而本发明不以此为限。
并且，第一型掺杂通道区130系延伸于整个距离D1内的半导体基底110内。另一方面，在第一型掺杂通道区130中，自接近光电二极管112处至接近浮置扩散区节点114处的掺杂浓度是以距离D1为变数而变化；垂直半导体基底110的表面110a的掺杂浓度是以第一型掺杂通道区130的深度D2为变数而变化，其中上述以距离D1为变数的变化以及以第一型掺杂通道区130的深度D2为变数的变化例如是高斯分布，然而本发明不以此为限。
请继续参照图1A及图1B，在本实施例中，由于在第一型掺杂通道区130具有以距离D1为变数及/或以第一型掺杂通道区130的深度D2为变数而变化的掺杂浓度，因此通道区118具有沿通道长度L变化的静电势。举例来说，若第一型掺杂通道区130自接近光电二极管112处至接近浮置扩散区节点114处的掺杂浓度是沿距离D1由高至低，且垂直半导体基底110的表面110a的掺杂浓度是沿第一型掺杂通道区130的深度D2由高至低；换句话说，在接近表面110a、第二型扩散区128与第一型掺杂通道区130三者的交界处具有最高的掺杂浓度，且愈往浮置扩散区节点114接近的掺杂浓度愈低、掺杂范围愈浅，所以第一型掺杂通道区130沿通道长度L变化的静电势如图1B所示，呈现自光电二极管(PD)渐升的分布，即第一型掺杂通道区130的静电势自接近光电二极管112处至接近浮置扩散区节点114处沿通道长度L逐渐增加。由此，如图1B由上至下所示，当转移晶体管(TG)为关闭(off)的状态时，能够确保载流子完全存储于光电二极管(PD)中；当转移晶体管(TG)为开启(on)的状态时，能够确保载流子完全存储于浮置扩散区节点(FD)中；当转移晶体管(TG)再次为关闭(off)的状态时，可有效防止载流子回溢的现象产生，进而避免由载流子回溢所导致读出的噪声增加以及影响影像品质等问题，以提升影像传感器的效能。相较下，若是无此第一型掺杂通道区130，则转移晶体管(TG)从开启(on)状态变化为关闭(off)状态的过程中，信号载流子容易从转移晶体管(TG)的通道处溢流至光电二极管(PD)导致载流子回溢。
除第一实施例的CMOS影像传感器之外，本发明也可应用于其他类型的影像传感器。以全域快门(global shutter，GS)影像传感器为例的第二实施例，如图1C所示，其中使用与图1A相同或相似标号来表示相同或相似构件，其尺寸、浓度变化及功效于第一实施例已进行详尽地描述，故不再重复赘述。
请参照图1C，第二实施例的影像传感器100’是全域快门(GS)影像传感器，因此影像传感器100’还包括另一转移晶体管132及另一浮置扩散区节点134。转移晶体管132与转移晶体管116同样形成于半导体基底110上并具有相近的元件，且位于转移晶体管116与转移晶体管132之间的浮置扩散区节点114在第二实施例中是作为存储节点(memory node，MN)。当多个影像传感器100’针对每一行影像同时曝光并同时结束曝光，转移晶体管116将会传送光电二极管112累积的载流子至存储节点，所以影像传感器100’可抑制影像变形，然后另一转移晶体管132系用以逐行或选择性地将载流子从存储节点传送至浮置扩散区节点134。转移晶体管132下方的第一型掺杂通道区136的静电势与转移晶体管116下方的第一型掺杂通道区130一样，都采用本发明的渐变式结构，以改善信号传送过程的回流现象。
图2A是依照本发明的第三实施例的一种影像传感器的剖面示意图。图2B是图2A的影像传感器的静电势图。
请参照图2A，影像传感器200与影像传感器100的差别在于：影像传感器200的第一型掺杂通道区230自接近光电二极管112处延伸于至少一部分的半导体基底110内。也就是说，第一型掺杂通道区230不需要延伸于整个距离D1内也有避免载流子回溢的效果。在其他实施例中，第一型掺杂通道区230也可以应用于如图1C所示的影像传感器中，然而本发明不以此为限。
举例来说，请参照图2B，若影像传感器200的第一型掺杂通道区230延伸于部分半导体基底110内，则第一型掺杂通道区230的静电势呈现自接近光电二极管112处渐升的趋势，并于接近浮置扩散区节点114的部分保持定值。换句话说，第一型掺杂通道区230的静电势自接近光电二极管112处为最低值，并逐渐增加再维持一定值直至接近浮置扩散区节点114处。由此，如图2B从上至下所示，当转移晶体管(TG)为关闭(off)的状态时，能够确保载流子完全存储于光电二极管(PD)中；当转移晶体管(TG)为开启(on)的状态时，能够确保载流子完全存储于浮置扩散区节点(FD)中，而可有效防止当转移晶体管(TG)再次为关闭(off)的状态时所造成的载流子回溢的现象产生，进而避免由载流子回溢所导致读出的噪声增加以及影响影像品质等问题，以提升影像传感器的效能。
图3A是依照本发明的第四实施例的一种影像传感器的剖面示意图。图3B是图3A的影像传感器的静电势图。
请参照图3A，影像传感器300与影像传感器100的差别在于：影像传感器300的通道区118为一第二型掺杂通道区330，且所述第二型掺杂通道区330与第一型钉扎层126为不同导电态。在本实施例中，第二型掺杂通道区330例如为第二型渐变式掺杂区，然而本发明不以此为限。并且，第二型掺杂通道区330延伸于整个距离D3内的半导体基底110内。另一方面，在第二型掺杂通道区330中，自接近浮置扩散区节点114处至接近光电二极管112处的掺杂浓度是以距离D3为变数而变化；垂直半导体基底110的表面110a的掺杂浓度是以第二型掺杂通道区330的深度D4为变数而变化，其中以距离D3为变数的变化和以第二型掺杂通道区330的深度D4为变数的变化例如是高斯分布，然而本发明不以此为限。在其他实施例中，第二型掺杂通道区330也可以应用于如图1C所示的影像传感器中，然而本发明不以此为限。
请参照图3B，在本实施例中，由于在第二型掺杂通道区330具有以距离D3为变数及/或以第二型掺杂通道区330的深度D4为变数而变化的掺杂浓度，因此第二型掺杂通道区330沿通道长度L的静电势具有高低变化。举例来说，在接近表面110a、浮置扩散区节点114与转移晶体管116三者的交界处具有最高的掺杂浓度，且愈往光电二极管112接近的掺杂浓度愈低、掺杂范围愈浅，所以第二型掺杂通道区330沿通道长度L变化的静电势如图3B所示，呈现自光电二极管(PD)渐升的分布，即第二型掺杂通道区330的静电势自接近浮置扩散区节点114处至接近光电二极管112处沿通道长度L逐渐减低。由此，如图3B由上至下所示，当转移晶体管(TG)为关闭(off)的状态时，能够确保载流子完全存储于光电二极管(PD)中；当转移晶体管(TG)为开启(on)的状态时，能够确保载流子完全存储于浮置扩散区节点(FD)中；当转移晶体管(TG)再次为关闭(off)的状态时，可有效防止载流子回溢的现象产生，进而避免由载流子回溢所导致读出的噪声增加以及影响影像品质等问题，以提升影像传感器的效能。
图4A是依照本发明的第五实施例的一种影像传感器的剖面示意图。图4B是图4A的影像传感器的静电势图。
请参照图4A，影像传感器400与影像传感器300的差别在于：影像传感器400的第二型掺杂通道区430包括一浓度变化区432与一浓度相同区434，浓度相同区434与浮置扩散区节点114相接并延伸于部分距离D3内的半导体基底110内，浓度变化区432则自接近浓度相同区434至接近光电二极管112处的掺杂浓度是以距离D3为变数而变化，其中以距离D3为变数的变化例如是高斯分布。在其他实施例中，第二型掺杂通道区430也可以应用于如图1C所示的影像传感器中，然而本发明不以此为限。
请参照图4B，举例来说，浓度相同区434若从浮置扩散区节点114处延伸至距离D3的一半，则浓度变化区432的静电势呈现自接近光电二极管112处渐减的趋势，而浓度相同区434的静电势是从距离D3的一半至浮置扩散区节点114保持定值。换句话说，第二型掺杂通道区430的静电势自接近光电二极管112处为最低值，并逐渐增加至距离D3的一半之后，维持一定值直至接近浮置扩散区节点114处。由此，当转移晶体管(TG)为关闭(off)的状态时，能够确保载流子完全存储于光电二极管(PD)中；当转移晶体管(TG)为开启(on)的状态时，能够确保载流子完全存储于浮置扩散区节点(FD)中，而可有效防止当转移晶体管(TG)再次为关闭(off)的状态时造成的载流子回溢的现象产生，进而避免由载流子回溢所导致读出的噪声增加以及影响影像品质等问题，以提升影像传感器的效能。
以下，将分别说明依照本发明的第六实施例与第七实施例的一种影像传感器的制造流程。
图5A至图5C是依照本发明的第六实施例的一种影像传感器的制造流程剖面示意图，其中沿用第一实施例的元件符号与部分内容，其中采用相同的元件符号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，本实施例不再重复赘述。
请先参照图5A，提供一半导体基底110。半导体基底110可为硅基底或其它半导体基底。半导体基底110可注入P型掺杂或N型掺杂而形成P型基底或N型基底。在本实施例中，半导体基底110以P型基底为例来进行以下说明。
接着，为了于半导体基底110上形成如第一实施例的转移晶体管(如图1A的转移晶体管116)，可先于半导体基底110内形成一通道区118，且通道区118具有沿通道长度变化的静电势。在本实施例中，形成通道区118的方法例如利用灰度光掩模(未绘示)进行光刻制作工艺，以于半导体基底上形成一灰度掩模500，再进行一离子注入制作工艺502。举例来说，若通道区118例如为第一型掺杂通道区130，则离子注入制作工艺502例如进行第一型掺杂的离子注入。换句话说，若第一型掺杂通道区130例如为p型掺杂通道区，则离子注入制作工艺502例如进行p型掺杂的离子注入，其方法尚包括等离子体掺杂(plasma doping，PLAD)。然而，可依据制作工艺设计的需求，采用其他适合的方法来形成设计所需的通道区118，本发明不以此为限。在本实施例中，第一型掺杂通道区130与后续形成的光电二极管的钉扎层为相同导电态。之后，移除灰度掩模500。
请参照图5B，进行形成转移晶体管116的步骤，如先形成一栅极绝缘层120，再于栅极绝缘层120上形成一栅极122，再于栅极122的侧壁122a形成间隙壁124。在本实施例中，可以在形成通道区118之后形成栅极绝缘层120。在其他实施例中，也可以在形成通道区118之前形成栅极绝缘层120。以确保栅极绝缘层120的品质来看，较佳是在形成栅极绝缘层120之前形成通道区118。在一实施例中，栅极绝缘层120的材料例如是氧化硅。栅极绝缘层120的形成方法例如是热氧化法或化学气相沉积法。栅极122的材料例如是掺杂多晶硅。栅极122的形成方法例如是化学气相沉积法。在其他实施例中，更可选择性地于栅极122上形成金属硅化物层。间隙壁124的材料例如是氮化硅。间隙壁124的形成方法例如是先在半导体基底110上形成覆盖栅极122与栅极绝缘层120的间隙壁材料层(未绘示)，再以干式蚀刻法对间隙壁材料层进行回蚀刻制作工艺而形成。
请参照图5C，在转移晶体管116的一侧的半导体基底110中形成一光电二极管112。形成光电二极管112的方法例如先形成第二型扩散区128，再形成第一型钉扎层126，使第二型扩散区128位于第一型钉扎层126的下方。在本实施例中，栅极122是在形成光电二极管112之前形成的。在其他实施例中，也可以先形成光电二极管112之后再形成栅极122。以光电二极管112的自我对准而言，较佳是在栅极122形成后再形成光电二极管112。
之后，在转移晶体管116的另一侧的半导体基底110中形成一浮置扩散区节点114。浮置扩散区节点114的形成方法例如是离子注入法。在本实施例中，浮置扩散区节点114例如是N型掺杂区，但本发明并不以此为限。
至此，已大致上完成影像传感器100的制作。通过上述制作工艺，可控制影像传感器100的第一型掺杂通道区130自接近光电二极管112处至接近浮置扩散区节点114处的掺杂浓度是以距离D1为变数而变化、垂直半导体基底110的表面110a的掺杂浓度是以第一型掺杂通道区130的深度D2为变数而变化，且静电势由光电二极管112往浮置扩散区节点114的方向上逐渐增加，而可有效防止当转移晶体管再次为关闭的状态时造成的载流子回溢的现象产生，进而避免由载流子回溢所导致读出的噪声增加以及影响影像品质等问题，以提升影像传感器100的效能。在其他实施例中，也可以通过上述制作工艺制作如图2A所示的影像传感器200。举例来说，例如使用不同的灰度掩模即可以制造出如图2A所示的自接近光电二极管112处延伸于至少一部分的半导体基底110内的第一型掺杂通道区230，但本发明并不以此为限。
图6A至图6B是依照本发明的第七实施例的一种影像传感器的制造流程剖面示意图。
请参照图6A，可以利用如图5A所示的制作工艺，利用灰度掩模600以及进行一离子注入制作工艺602，以形成具有沿通道长度变化的静电势的通道区。举例来说，若通道区例如第五实施例的第二型掺杂通道区430，则灰度掩模600例如呈现出与如图5A所示的灰度掩模500相反且暴露出部分的半导体基底110的轮廓(如图6A所示)。在本实施例中，第二型掺杂通道区430与后续形成的光电二极管的钉扎层为不同导电态，所以当钉扎层为p型时，离子注入制作工艺602例如进行n型掺杂的离子注入；反之亦然。此外，可依据制作工艺设计的需求，采用其他适合的方法来形成设计所需的通道区118，本发明不以此为限。
然后，请参照图6B，可以利用如图5B至图5C所示的制作工艺，以完成影像传感器400的制作。通过上述制作工艺，可控制影像传感器400的第二型掺杂通道区430自接近浮置扩散区节点114处至接近光电二极管112处的掺杂浓度是以距离D3为变数而变化、垂直半导体基底110的表面110a的掺杂浓度是以第二型掺杂通道区430的深度D4为变数而变化，且静电势由浮置扩散区节点114往光电二极管112的方向上逐渐减低，而可有效防止当转移晶体管再次为关闭的状态时造成的载流子回溢的现象产生，进而避免由载流子回溢所导致读出的噪声增加以及影响影像品质等问题，以提升影像传感器的效能。
综上所述，本发明通过控制通道区的掺杂浓度，可使通道区具有沿通道长度变化的静电势。据此，当转移晶体管为关闭的状态时，能够确保载流子完全存储于光电二极管中；当转移晶体管为开启的状态时，能够确保载流子完全存储于浮置扩散区节点中，而可有效防止当转移晶体管再次为关闭的状态时造成的载流子回溢的现象产生，进而避免由载流子回溢所导致读出的噪声增加以及影响影像品质等问题，以提升影像传感器的效能。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (22)
1.一种影像传感器，其特征在于，包括：
半导体基底；
光电二极管，形成于所述半导体基底中；
浮置扩散区节点，形成于所述半导体基底中并与所述光电二极管相隔一距离；以及
转移晶体管，形成于所述光电二极管与所述浮置扩散区节点之间，其中所述转移晶体管包括形成于所述半导体基底内的一通道区，且所述通道区具有沿通道长度变化的静电势(electrostatic potential)。
2.如权利要求1所述的影像传感器，其中所述光电二极管包括：第一型钉扎层(pinninglayer)，位于所述半导体基底的表面；以及第二型扩散区，位于所述第一型钉扎层的下方。
3.如权利要求2所述的影像传感器，其中所述第一型钉扎层为p型钉扎层，所述第二型扩散区为n型扩散区；反之亦然。
4.如权利要求2所述的影像传感器，其中所述通道区为第一型掺杂通道区，所述第一型掺杂通道区与所述第一型钉扎层为相同导电态，且所述第一型掺杂通道区与所述光电二极管的所述第二型扩散区接触，所述第一型掺杂通道区不与所述光电二极管的所述第一型钉扎层接触。
5.如权利要求4所述的影像传感器，其中在所述第一型掺杂通道区中，自接近所述光电二极管处至接近所述浮置扩散区节点处的掺杂浓度是以所述距离为变数而变化；垂直所述半导体基底的所述表面的所述掺杂浓度是以所述第一型掺杂通道区的深度为变数而变化，且所述静电势由所述光电二极管往所述浮置扩散区节点的方向上逐渐增加。
6.如权利要求5所述的影像传感器，其中所述第一型掺杂通道区延伸于整个所述距离内的所述半导体基底内。
7.如权利要求5所述的影像传感器，其中所述第一型掺杂通道区自接近所述光电二极管处延伸于至少一部分的所述半导体基底内。
8.如权利要求2所述的影像传感器，其中所述通道区为第二型掺杂通道区，且所述第二型掺杂通道区与所述第一型钉扎层为不同导电态。
9.如权利要求8所述的影像传感器，其中在所述第二型掺杂通道区中，自接近所述浮置扩散区节点处至接近所述光电二极管处的掺杂浓度是以所述距离为变数而变化；垂直所述半导体基底的所述表面的所述掺杂浓度是以所述第二型掺杂通道区的深度为变数而变化，且所述静电势由所述浮置扩散区节点往所述光电二极管的方向上逐渐减低。
10.如权利要求9所述的影像传感器，其中所述第二型掺杂通道区延伸于整个所述距离内的所述半导体基底内。
11.如权利要求9所述的影像传感器，其中所述第二型掺杂通道区包括浓度变化区与浓度相同区，所述浓度相同区与所述浮置扩散区节点相接并延伸于部分所述距离内的所述半导体基底内，所述浓度变化区则自接近所述浓度相同区至接近所述光电二极管处的掺杂浓度是以所述距离为变数而变化。
12.一种影像传感器的制造方法，包括：
提供半导体基底；
在所述半导体基底上形成转移晶体管，其中形成所述转移晶体管的步骤还包括于所述半导体基底内形成通道区，且所述通道区具有沿通道长度变化的静电势(electrostaticpotential)；
在所述转移晶体管的一侧的所述半导体基底中形成光电二极管；以及
在所述转移晶体管的另一侧的所述半导体基底中形成浮置扩散区节点。
13.如权利要求12所述的影像传感器的制造方法，其中形成所述通道区的方法包括：
利用灰度光掩模进行光刻制作工艺，以在所述半导体基底上形成灰度掩模；以及
进行离子注入制作工艺。
14.如权利要求12所述的影像传感器的制造方法，其中所述通道区为第一型掺杂通道区，则所述第一型掺杂通道区自接近所述光电二极管处至接近所述浮置扩散区节点处的掺杂浓度是以距离为变数而变化；垂直所述半导体基底的表面的所述掺杂浓度是以所述第一型掺杂通道区的深度为变数而变化。
15.如权利要求14所述的影像传感器的制造方法，其中所述第一型掺杂通道区与所述光电二极管的钉扎层为相同导电态。
16.如权利要求12所述的影像传感器的制造方法，其中所述通道区为第二型掺杂通道区，则所述第二型掺杂通道区自接近所述浮置扩散区节点处至接近所述光电二极管处的掺杂浓度是以距离为变数而变化；垂直所述半导体基底的表面的所述掺杂浓度是以所述第二型掺杂通道区的深度为变数而变化。
17.如权利要求16所述的影像传感器的制造方法，其中所述第二型掺杂通道区与所述光电二极管的钉扎层为不同导电态。
18.如权利要求12所述的影像传感器的制造方法，其中形成所述转移晶体管的步骤包括：
形成栅极绝缘层；
在所述栅极绝缘层上形成栅极；以及
在所述栅极的侧壁形成间隙壁。
19.如权利要求18所述的影像传感器的制造方法，其中在形成所述通道区之后形成所述栅极绝缘层。
20.如权利要求18所述的影像传感器的制造方法，其中在形成所述通道区之前形成所述栅极绝缘层。
21.如权利要求18所述的影像传感器的制造方法，其中在形成所述光电二极管之前形成所述栅极。
22.如权利要求18所述的影像传感器的制造方法，其中在形成所述光电二极管之后形成所述栅极。
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