CN1253942C - 可避免产生漏电流的mos管结构及具有该结构的cmos影像管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可避免产生漏电流的MOS管结构及具有该结构的CMOS影像管，其针对MOS管结构做改善，使得MOS管的源极不易受到栅极制作方法的影响而产生接合处漏电(Junction Leakage)。所述的结构主要特征在于将源极埋于场氧化膜之下方，而所述的源极一侧与部分栅极氧化膜接触，另一侧则与光敏二极管接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件，尤其涉及一种可避免产生漏电流的金属氧化物半导体场效应管(或称绝缘栅型场效应管，MOS-FET，或MOS管，台湾称“金氧半”)结构及具有该结构的CMOS影像管(CMOSImage Sensor)，特别是针对MOS管结构做改善，使得MOS管的源极不容易受到栅极制作方法的影响而在接合处产生漏电(JunctionLeakage)。
背景技术
就光敏二极管而言，主要是利用半导体(例如硅)中的PN接合面，将入射光线的强度转换为光电流。基本上，将多个光敏二极管，设置成光敏二极管阵列(photodiode array)，即可作为影像管，如MOS影像管。
在目前业界的CMOS影像管制作方法中，尤其是与光敏二极管做电性连接时，重设晶体管的源极，很容易受到栅极/栅极氧化膜以及间隙壁回蚀制作方法的影响，而使得源极和栅极氧化膜之间的接合处产生缺陷而有漏电流的现象发生。结果，造成CMOS影像管的暗电流(dark current)增加、噪声增加，而使白象素(white pixel)发生。
请参照图1公知技术的CMOS影像管的剖面示意图。符号100表示P型衬底或P型结，符号110表示光敏二极管，符号120表示栅极，符号130表示栅极氧化膜，符号140表示源极(N+)区，符号140’表示源极(N-)LDD区，符号150表示漏极(N+)区，符号150’表示漏极(N-)LDD符号160表示间隙壁，符号170表示容易发生接合漏电的区域，特别是在间隙壁下方的源极处，符号FOX表示场氧化膜。
发明内容
本发明的一目的是提供一种可避免产生漏电流的MOS管结构及具有该结构的CMOS影像管，使MOS管的源极不易受到栅极制作方法的影响而在接合处产生漏电。
所述的结构主要特征在于将MOS管的源极埋于场氧化膜的下方，而所述的源极一侧与部分栅极氧化膜接触，另一侧则与光敏二极管接触。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供一种可避免产生漏电流的MOS管结构，包括：一半导体衬底，部分所述的衬底上具有一第一及第二场氧化膜；一栅极氧化膜，位于所述的场氧化膜之间的部分所述的衬底上，并且所述的栅极氧化膜的一侧与所述的第一场氧化膜相接触；一栅极，位于所述的栅极氧化膜的上方，并延伸至部分所述的第一场氧化膜上方；一第一掺杂区，其作为源极或漏极，位于所述的第一场氧化膜下方，并延伸至部分所述的栅极氧化膜的下方；以及一第二掺杂区，其作为源极或漏极，位于所述的栅极氧化膜的另一侧旁的所述的衬底表面下方。
所述的半导体衬底是P型衬底或P型结。
所述的栅极氧化膜为二氧化硅层。
所述的栅极为多晶硅层。
所述的第一掺杂区或第二掺杂区为掺杂N+型离子。
在所述的栅极两侧表面还包括有一第一与第二间隙壁，所述的第一间隙壁位于部分所述的第一场氧化膜上，而所述的第二间隙壁位于部分所述的第二掺杂区上方。
所述的第二掺杂区在所述的第二间隙壁下方的区域还包括有轻掺杂区(LDD)。
所述的轻掺杂区掺杂N-型离子。
本发明还提供一种具有避免产生漏电流的CMOS影像管，具有一光敏二极管与一MOS管结构，至少包括：一半导体衬底，部分所述的衬底上具有一第一及第二场氧化膜；一光敏二极管，位于所述的部分衬底表面下方的既定位置，其特征在于，所述的光敏二极管的上方或部分上方包括有所述的第一场氧化膜；一栅极氧化膜，位于所述的场氧化膜之间的部分所述的衬底上，并且所述的栅极氧化膜的一侧与所述的第一场氧化膜相接触；一栅极，位于所述的栅极氧化膜的上方，并延伸至部分所述的第一场氧化膜上方；一源极，位于所述的第一场氧化膜下方，所述的源极与所述的光敏二极管电性连接，并延伸至部分所述的栅极氧化膜之下方；以及一漏极，位于所述的栅极氧化膜的另一侧旁的所述的衬底表面下方。
所述的半导体衬底为P型衬底或P型结。
所述的栅极氧化膜为二氧化硅层。
所述的栅极为多晶硅层。
所述的源极或所述的漏极为掺杂N+型离子。
在所述的栅极两侧表面还包括有一第一与第二间隙壁，所述的第一间隙壁位于部分所述的第一场氧化膜上，而所述的第二间隙壁位于部分所述的漏极上方。
所述的漏极在所述的第二间隙壁下方的区域还包括有轻掺杂区(LDD)。
所述的轻掺杂区为掺杂N-型离子。
所述的光敏二极管是在所述的P型衬底或所述的P型结中直接形成N型掺杂区而构成。
具有掺杂N+型离子的所述的源极与所述的光敏二极管的N型掺杂区(N极)做电性连接。
本发明所揭示的新结构，其特征在于MOS的源极/漏极埋于场氧化膜的下方，使接合处不会受到栅极制作方法的影响而产生漏电流，所以本发明能提高产品合格率与品质。
附图说明
图1为公知技术的CMOS影像管的剖面示意图。
图2为本发明实施例的MOS管结构剖面示意图。
图3为本发明实施例的CMOS影像管的结构剖面示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
第一实施例
请参见图2MOS管结构剖面示意图，本发明提供的可避免产生漏电流的MOS管结构，包括下述各组成：首先，一例如是P型衬底或P型结的半导体衬底200，部分所述的衬底200上具有一第一场氧化膜210及第二场氧化膜220。接着，一例如是二氧化硅的栅极氧化膜230，位于所述的场氧化膜210、220之间的部分所述的衬底200上，并且所述的栅极氧化膜230的一侧与所述的第一场氧化膜210相接触。
仍请参见图2，一例如是多晶硅的栅极240，位于所述的栅极氧化膜230的上方，并延伸至部分所述的第一场氧化膜210上方。然后，一第一源极/漏极(S/D1)，位于所述的第一场氧化膜210下方，并延伸至部分所述的栅极氧化膜230之下方。以及一第二源极/漏极(S/D2)，位于所述的栅极氧化膜230的另一侧旁的所述的衬底200表面下方。
其中，在所述的栅极240两侧表面还包括有一第一间隙壁250与第二间隙壁260，所述的第一间隙壁250位于部分所述的第一场氧化膜210上，而所述的第二间隙壁260位于部分所述的第二源极/漏极(S/D2)上方。
还有，所述的第一或第二源极/漏极(S/D1、S/D2)例如是掺杂有N+型离子，并且所述的第二源极/漏极(S/D2)在所述的第二间隙壁260下方的区域还包括有例如是掺杂N-型离子的轻掺杂区LDD。
至于形成上述本发明的MOS结构的方法，举例如下，但并非限定形成所述的MOS结构的方法。请参见图2，首先离子植入N+型离子于所述的衬底200的既定位置。然后再以LOCOS制作方法形成第一及第二场氧化膜210、220，并同时将刚才植入的部分N+型离子藉扩散而趋入所述的衬底200内，亦即使有一部份的S/D1仍位于所述的衬底200部分表面。然后再形成栅极氧化膜230于所述的衬底200上。然后再形成栅极240于所述的栅极氧化膜230与所述的第一场氧化膜210上，并将所述的栅极240与所述的栅极氧化膜230图案化。接着形成植入N-型离子的LDD区。接着再形成间隙壁250、260。最后再进行植入N+型离子而形成S/D2。如此即制造出本发明的新MOS结构。
第二实施例
请参见图3，CMOS影像管的结构剖面示意图，本发明提供的CMOS影像管，具有一光敏二极管(photodiode，PD)与一MOS管结构，至少包括下列组成。首先，一例如是P型衬底或P型结的半导体衬底300，部分所述的衬底300上具有一第一场氧化膜310及第二场氧化膜320。然后，一光敏二极管PD，位于所述的部分衬底300表面下方的既定位置，其特征在于，所述的光敏二极管PD的上方或部分上方包括有所述的第一场氧化膜310，而位于所述的光敏二极管PD上方的所述的第一场氧化膜310也有降低光敏二极管PD接口漏电的效果。
接着，仍请参见图3，一例如是二氧化硅的栅极氧化膜330，位于所述的场氧化膜310、320之间的部分所述的衬底300上，并且所述的栅极氧化膜330的一侧与所述的第一场氧化膜310相接触。接着，一例如是多晶硅的栅极340，位于所述的栅极氧化膜330的上方，并延伸至部分所述的第一场氧化膜310上方。然后，一源极S，位于所述的第一场氧化膜310下方，所述的源极S与所述的光敏二极管PD电性连接，所述的源极S并延伸至部分所述的栅极氧化膜330之下方。以及一漏极D，位于所述的栅极氧化膜330的另一侧旁的所述的衬底300表面下方。
其中，在所述的栅极340两侧表面还包括有一第一间隙壁350与第二间隙壁360，所述的第一间隙壁350位于部分所述的第一场氧化膜310上，而所述的第二间隙壁360位于部分所述的漏极D上方。
还有，所述的源极S和漏极D，例如是掺杂有N+型离子，并且所述的漏极D在所述的第二间隙壁360下方的区域还包括有例如是掺杂N-型离子的轻掺杂区LDD。
还有，所述的光敏二极管PD是可以在所述的P型衬底或所述的P型结中直接形成N型掺杂区而构成。而MOS中具有掺杂N+型离子的所述的源极S与所述的光敏二极管PD的N型掺杂区(N极)做电性连接。
由上述实施例得知本发明的新结构能使CMOS影像管的MOS结构的源极，不易受到栅极制作方法的影响而产生接合处漏电，结果使CMOS影像管的暗电流(dark current)减少、噪声减少。故本发明提供了业界另一种MOS以及CMOS影像管的结构，具有产业利用性和进步性。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求为准。
Claims (18)
1.一种可避免产生漏电流的MOS管结构，包括：
一半导体衬底，部分所述的衬底上具有一第一及第二场氧化膜；
一栅极氧化膜，位于所述的场氧化膜之间的部分所述的衬底上，并且所述的栅极氧化膜的一侧与所述的第一场氧化膜相接触；
一栅极，位于所述的栅极氧化膜的上方，并延伸至部分所述的第一场氧化膜上方；
一第一掺杂区，其作为源极或漏极，位于所述的第一场氧化膜下方，并延伸至部分所述的栅极氧化膜的下方；以及
一第二掺杂区，其作为源极或漏极，位于所述的栅极氧化膜的另一侧旁的所述的衬底表面下方。
2.如权利要求1所述的可避免产生漏电流的MOS管结构，所述的半导体衬底是P型衬底或P型结。
3.如权利要求1所述的可避免产生漏电流的MOS管结构，所述的栅极氧化膜为二氧化硅层。
4.如权利要求1所述的可避免产生漏电流的MOS管结构，其特征在于，所述的栅极为多晶硅层。
5.如权利要求1所述的可避免产生漏电流的MOS管结构，其特征在于，所述的第一掺杂区或第二掺杂区为掺杂N+型离子。
6.如权利要求1所述的可避免产生漏电流的MOS管结构，其特征在于，在所述的栅极两侧表面还包括有一第一与第二间隙壁，所述的第一间隙壁位于部分所述的第一场氧化膜上，而所述的第二间隙壁位于部分所述的第二掺杂区上方。
7.如权利要求6所述的可避免产生漏电流的MOS管结构，其特征在于，所述的第二掺杂区在所述的第二间隙壁下方的区域还包括有轻掺杂区。
8.如权利要求7所述的可避免产生漏电流的MOS管结构，其特征在于，所述的轻掺杂区掺杂N-型离子。
9.一种具有权利要求1所述结构的CMOS影像管，具有一光敏二极管与一MOS的结构，其特征在于，至少包括：
一半导体衬底，部分所述的衬底上具有一第一及第二场氧化膜；
一光敏二极管，位于所述的部分衬底表面下方的既定位置，其特征在于，所述的光敏二极管的上方或部分上方包括有所述的第一场氧化膜；
一栅极氧化膜，位于所述的场氧化膜之间的部分所述的衬底上，并且所述的栅极氧化膜的一侧与所述的第一场氧化膜相接触；
一栅极，位于所述的栅极氧化膜的上方，并延伸至部分所述的第一场氧化膜上方；
一源极，位于所述的第一场氧化膜下方，所述的源极与所述的光敏二极管电性连接，并延伸至部分所述的栅极氧化膜的下方；以及
一漏极，位于所述的栅极氧化膜的另一侧旁的所述的衬底表面下方。
10.如权利要求9所述的CMOS影像管，其特征在于，所述的半导体衬底为P型衬底或P型结。
11.如权利要求9所述的CMOS影像管，其特征在于，所述的栅极氧化膜为二氧化硅层。
12.如权利要求9所述的CMOS影像管，其特征在于，所述的栅极为多晶硅层。
13.如权利要求9所述的CMOS影像管，其特征在于，所述的源极或所述的漏极为掺杂N+型离子。
14.如权利要求9所述的CMOS影像管，其特征在于，在所述的栅极两侧表面还包括有一第一与第二间隙壁，所述的第一间隙壁位于部分所述的第一场氧化膜上，而所述的第二间隙壁位于部分所述的漏极上方。
15.如权利要求9所述的CMOS影像管，其特征在于，所述的漏极在所述的第二间隙壁下方的区域还包括有轻掺杂区。
16.如权利要求15所述的CMOS影像管，其特征在于，所述的轻掺杂区为掺杂N-型离子。
17.如权利要求10所述的CMOS影像管，其特征在于，所述的光敏二极管是在所述的P型衬底或所述的P型结中直接形成N型掺杂区而构成。
18.如权利要求17所述的CMOS影像管，其特征在于，具有掺杂N+型离子的所述的源极与所述的光敏二极管的N型掺杂区做电性连接。
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