TW200414525A - Image sensor, camera system comprising the image sensor and method of manufacturing such a device - Google Patents

Description

200414525 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種包括具有第一導電型之半導體及表面， ’、表面σ争夕晶格，一晶格包括一感光元件及一重置電 曰曰紅忒重置電晶體包括一源極區，一汲極區及一閘極區 ，源極區及汲極區相對於第一而具有第二導電型，並有電 地連接重置電晶體之源極區至感光元件。 、 本發明更關於包括影像感測器之攝影系統。 本發明亦關於製造CM0S影像感測器之方法，其包括以下 步驟： -藉由提供原子摻雜物於半導體基板中之一區，而在具 有第一導電型的半導體基板中形成感光元件，該原子摻雜 物相對於第一導電型之區而具有第二導電型， -在藉由具有第一導電型的半導體基板來植入離子而形 成的井區後，使用保護罩於遍及感光元件之區， -藉由存放閘極原料之層及圖案化該層而形成閘極區。 【先前技術】 美國專利A 6，177,293號揭露用以形成CM〇s影像感測器 之方法，其將影像中之白像素的出現減至最小。在此方法 中，圍繞晶格感光區的厚氧化層，其以大於9〇度之内角形 成及/或持績地轉變。在此方法中，將厚氧化層環繞晶格之 感光區的機械及電壓力減至最小。於製作時而支配區過度 的機械壓力，且於裝置操作表示出過度的電流漏洩時而支 配區過度的電壓力。為了減少感應這些支配區之壓力，則 87096 200414525 .:像素曰曰格之感光區，重置閘極具有大於。Μ 距離 並方支已自感光（如光二極體）區判定出過度的電流洩漏， ：、像素在CM〇S影像感測器中之問題的顯著成因。 視上述所指出之方法，其問題為在CMOS影像感測器中 仍然有大|夕& μ主 々/ 白像素。在顯示器或監視器中可見的白焦缺 八^ j其為區域電荷載子發生處之結果，且該發生處在 3 ;兄均形成頟外的電荷載子&其鄰近的電荷封包積體 中0 、 >要門題的所在為··暗電流在影像中像素之間的變 ^為固定圖案雜訊。自晶格至晶格之暗電流的產生 、、致。暗電流之產生中心靜態地通過半導體而分配。 二、：亚非全部之晶袼均具有相同數量的產生中心。換句 這：二I心2產生率亦可在類型至類型間變化。全部的 生二“吏仔暗電流不再為-致。非-致性暗電流之產 地難:::=_訊號中。且固定圖案雜訊非常 有可能/、 1此非一致性虛擬訊號之分配，則這也 【發明内容】 本發明之目的呈古 具有減少的白像;類型之影像感測器’其 日料數$及減少的固定圖案雜訊。 ，該伸根據本發明所呈現的影像感測器井區 之下，區且 導體且至少部分地延伸於間極區 於感光元：之“：第—導電型，源極區至少實質地延伸 件之掺錶區，該摻雜區具有第二導電型。 87096.doc 200414525

白像素及固定圖案雜訊（F 至咸 ）之大里產生，其導因於連接 = os場效電晶體(M0贿)的擴散源極。根據 白像素及固定圖幸雜邙，叮、门— 很爆 , π /…、σ可洞祭本發明主要由源極井接面 + 1成。因電荷載子 ,θ^ 戰子之隧運通過空乏層，故此接面可形成 大ϊ的漏洩電流。隧if帝泣叮& 取 、， 、包机可為一缺陷輔助隧道電流或一 直接隧這電流。因此， J田正书Sh〇ckly-Read-Hall重組來 品’求極井接面中因隨道而產生的、展、由中、六 座生的漏洩電流，該重組是施 σ在接面的電壓功能的電流 ^ ^ ^ 仃為。在源極井接面之漏 案雜訊的數量之間。 力用於.白像素及固定圖 藉由定位源極區實質地定位在感光元件之摻雜區中，可 減少源極井接面區域，且因此會減少白像素及卿之數量 。因感光元件之源極區及摻雜區具有相同之導電類型，故 因源極感光元件間之接面而產生的漏綱幾乎可以忽略。 土地’半導體之摻雜原子的濃度呈現於該源極之下。 :導體之較低濃度與源極的底區域而形成接面。空乏層的 、又很大#主要延伸於半導體内。可忽略自此底區域之 漏茂電流，其導致白像素及FpN。 自源極定位井之側壁於某個距離以顯著地減少隧道電流 是非常有益的。因增加空乏層寬度之源極及井間的分開距 離而可解釋以上所述。實際上，空乏層寬度的增加大概盘 分開距離相等。因空乏寬度較大之故，白像素及固定圖案 雜訊的數量會減少°可知在汲極側則可具有-井。井可減 y短隧遑效應，且誘導汲極之障礙減少及穿孔。 87096.doc 200414525 出：：：之側壁於閘極之下是非常有益的。井之側面擴散 °° /、之中心相比，具有一較低摻雜濃度。電場最 值減少到與井中電 电琢之取大 濃产， η相同之寺級。井之源極側的較低摻雜 之二對值0: “之門檻值電壓的絕對值。在門檻值電壓 之、-對值的增加可由較長閘極長度來彌補。 藝之發現所相反，沿著感光元件邊緣 在此情況中1 =王然地延伸至感光元件之摻雜區。 有效率一 區域減至最小。藉此，全部電荷 來木於源極中，且藉由將電壓紀錄於 之閘極上，可交旦A π 直包日日體 _ 谷易地運送該全部電荷以便形成隧道。井自 jTL件之邊緣而延伸於外向，且該井產生感光元件之* =當光線落在感光元件之上’則產生電子電洞對二 電“空乏層之中，故在感光元件之空乏 洞對。第二邕兩和丨 j包卞甩 、、之電荷載子，如電子，其在高摻雜區之 一向：速。當關閉重置電晶體時，則聚集電荷於源極上。 曰些：間之後’例如10 ^，電壓設定於閘極上且該重置電 曰曰體會開啟。該電荷可容易地通過重置電晶體之隧道而運 送。 文 可貫現感測器的兩種不同類型於CMOS技術中。這些為被 動及主動像素感測器（Aps)。在這兩種類型間之不同為：被 動像素無法表現主動像素可表現的訊號倍率。主動像素感 測器僅只為光電二極體(聰或p_n接面二極體)，其與光電 列外生汛唬电何之電晶體而一起經過至擴大機（在像素陣 列外)。在一主動像素感測器中’積體電荷藉由源極隨耦器 87096.doc -10- 200414525 電晶體擴大，日/ 1w 電晶r之η朽查體之随道中運送。源極隨搞器 ':體之間極連接至重置電晶體之源極。 當重置電晶體之閘極的長 相同時，則重置带曰- υ間極的長度 兩者的絕對值相:二值電壓與源極隨輕器電晶體 呈現於重置電J之:低。重置電晶體之井僅部分地 轉器電晶體之閘二：f下：繼原子的濃度較源極隨 ♦ 更低。為了彌補重置電晶體之門卢值 置 ❸曰加重置電晶體之閉極的長度。故將重 去 源極轉器電晶體之閘極，其兩閘極長度 口又计成刖者的較長是有益的。 網感測器可為攝影系統之部分，例如數位相機， ’ W ’攝錄影機(攝錄放影機)’或如行動電話之行動 應用。 ”初 :上述所指出種類之方法的其他目的，其減少白像素及 固定圖案雜訊之數量，且不需在標準CMOS處理中使用額外 的遮罩步驟。 欲達到此目的，根據本發明所描述製造影像感測器之方 法，因閑極區遍及井區之側壁而形成，故側壁在感光元件 及井區之間呈現。 本發明更根據第二導電型離子之插入，而形成感光元件 ，且輸入在半導體基板及金屬原子中的範圍損失之殘餘結 尾。這些金屬原子像是鐵，I 1為在半導體基板之能階 至中的捕捉儀。若金屬原子位在形成感光元件及井之植入 區間的空乏層中’則該金屬原子可負責輔助捕捉儀隧道電 87096.doc -11 - 200414525 流。電子可W遂道至捕捉儀，並與一孔重新组合，而使得 白點及較大固定圖案雜訊的數量上升。當有一施加電壓遍 及空乏層時，則輔助捕捉儀隧道電流會增加。 為了規避此輔助捕捉儀隧道電流，則遍及井之側壁而形 成閘極。與Μ極之長度相車交而超過之距離將會撤消該井。 則現有在感光元件及井之植入區間的分開距離。因此分開 距離之故，且空乏層又大，故僅會發生Sh〇ck丨广Read:^ 重組，且將不再產生辅助捕捉儀隧道電流。此外，在植入 區及半導體基板之間形成空乏層，且具有較井為低之接雜 濃度。因此’會減少漏茂電流，且產生減少的白點數量及 減少的固定圖案雜訊。 較佳地形成源極區為自我對準式至閘極，且實質地定位 該源極區至少於感光元件之植入區内。因該源極具有如感 光元件之相同導電型，故幾乎可忽略漏洩電流。 、 通常藉由第二導電型之植人離子，而形成源極區及沒極 區來自我對準至式至閘極。當在源極及井之間有一距離時 是非常有益的。且非常地摻雜該源極。源極井隱道形成随 道電流。這些隧道電流可輔助捕捉儀隧道電流，或引導隧 道電流通過空乏層。此間隔定位可減少摻雜物濃度且因此 而增加空乏層寬度。在源極及井之間的距離可有效地增加 空乏層寬度。因必須選擇寬度’以致操作電壓於產生輔助 捕捉儀隧道電流時，空乏寬度太大。t空乏層寬度約小於 40麵時，可產生在矽中的辅助捕捉儀隧道。若欲指示隧道 ’則空乏層需約小於25 87096.doc 200414525 當形成場關於半導體基板上，及由離子（其通過場隔離 之第二導電型）之植人而形成感光元件時是有益的。光敏元 件之表面不再切基板，但不包括場隔離之底。場隔離可 為形成在LQ⑶S處理中之氧切1鍵之數量通f呈現於 可減少之半導體表面的表面。在氧切之下，时形成Si02 鍵，故可減少㈣電流且結果為白點及固定圖案雜訊數量 的減少。 感光元件具有藉由場隔離所形成之邊緣。沿著邊緣定位 閘極是有益的，故全部的源極區位於形成感光元件之植入 區中。光二極體之源極區及植入區具有相同的導電型。在 介於高摻雜源極區及低摻雜區間之漏洩電流為可省略的。 重置電晶體之源極區的底區域不再產生m流。僅有源 極接面之較小側避可產生漏汽電流。#白點及固定圖案雜 訊的數量減少時，則漏洩電流顯著的減少。 【實施方式】 主動像素感測器（APS)之影像，其通常在互補性氧化全屬 半導體（CMOS)積體電路（IC)處理中實作為固態影像儀。— 般使用可為攝影系統之部份的Aps影像，例如數位像機， 網路攝影機，攝錄影機（攝錄放影機），或如行動電話之行動 應用。 圖1之影像感測，其包括定位於水平列及垂直航之二維 模式的許多晶格4。此晶格之連接為垂直方向至讀取線3〇。 讀取線30經過訊號至讀取出元件31。在水平方向之晶格， 其通過可傳遞至列而讀取出之選擇訊號，而連接至選擇線 87096.doc -13 - 200414525 32，且該列藉由定址方法33而選擇。在水平方向之晶格， 其亦可藉由未示於圖中之水平重置線而連接。 晶格4的形成沿著半導體2之表面3,其中各晶格均定期地 產生訊號，其具有電流或指示該晶格之入射光強度的電壓 層。圖2表示在電流CM〇s影像感測器中使用的_般三維電 晶體晶格。使用此技術之感測器，其日夺常表示為cm〇s主^ 像素感測器（APS)。 . 圖3表示操作三維電晶體晶格4之時序圖。在一般操作中 ，藉由打開η隧道重置電晶體6,而設置節點m於預定電壓 Vddf中（其可自操作電壓Vdd之電路而區別）。藉由控制重置 電壓（Vreset)而判定重置電晶體之狀態。在圖3中， 於時間丁〇升高，且引起節點N1來調整Vdd，。在時間τι，關 閉重置電晶體6且藉由在感光元件上之入射光，而產生為光 一極體5形式的光電子。此光電子插入於節點m中，以便減 少該節點上之電壓為 VSense=VdcT-(Iph(m)X丁iUuminate/CNi)。在 此方矛王式中，I光為藉由入射光插入之光電流，τ照明為照明 時期及CN1為節點N1上之電容。原則上Vdd，及Vsense兩者均 可藉由導通列選擇電晶體2 5，且自源極隨輕器電晶體1 6之 像素而讀取出。在晶格之二維陣列中，一般地具有使晶格 連續抽樣之列選擇電晶體及行選擇電晶體。可藉由調節列 ‘擇訊號而導通列選擇電晶體2 5。接著於晶格的照明調和 為 Vdd'Vsense二 IphotoxTllluminate /CN1。參考此操作之習用技 藝為二段抽樣。抽樣之發生於在凡旧心❿前之時間Τ2，及在

Ti"uminate期之時間T3。當引起Vreset之升高時，晶格在時間 87096 -14- 200414525 T4時重置。 用此抽樣技術來去除高效能 的雜訊。-段1豕乐、、死中之數個種類 苓考取樣，复命扛，b曼 人百先，採用 。接著採用景雜訊及因不匹配裝置而產生之雜訊 裝置，及資料心纟包括以下二者：背景雜訊’錯誤 之任何雜％的…扣除二樣本可去除兩者共同(或相關) 7雜讯的，且僅留下資料訊號。 在石夕之製作中，— &使用取小尺寸的NM0S轉換裝 置“體’以便得到最小像素尺相於良 ’且將寄生電容最小化。 高析 二&的俯視圖’為根據本發明在半導體2中之感光元件5 W置電晶體6之有益第—實施例。在此實施例中的半導雕 ^基板’但半導體基版並不僅限㈣且可為如，錯或Ϊ ;'連同η井而供應ρ類型之矽基板。η井形成具有光二極 體5形式之感光元件的Ρ類型基板。重置電晶體之源極及没 極區’在此範例之η随道電晶體，藉由基版中所提供8的個 別地η類型區域7。 在此呈現自表面3延伸至半導體2的Ρ井區1〇。在此實施例 中Ρ井區10在全部閘極區9之下延伸。在深次微米cM〇s 甩曰曰體中*要井來減少次門檻值電壓漏丨寫電流及彌補短 隧道效應。相對於源極而將M〇s電晶體之背接觸或主體作 延向偏壓，是一種用於調整門檻值電位之方法。這種電的 凋整方法，其利用所謂的本體效應或基板偏壓效應。本質 上，背偏壓將半導體之倒置點自2φρ改變為2φρ_νΒδ。背偏 87096.doc -15- 200414525 壓永遠為增加理想裝置門檻值電壓之絕對大小。 可藉由減少Π+源極7及1)井10間之接面區域而減少隧道電 流。可由一粗虛線來指出在？井1〇及源極之間的接面。如圖 4a及圖4b中之箭頭所指，可藉由移動重置電晶體（其沿著光 一極體之方向）之閘極而減少在p井中的n+源極區域。源極 區7至少貫質地延伸於感光元件5之^^類型摻雜區11中。μ源 極7及η井間之接面會產生暗電流，但無法產生任何隧道電 流0 在圖4b之爿視圖中，再次由一粗虛線指出在Ρ井10及源極 7間之接面。在p井及n源極間之接面的總區域，其可大致決 定隧道電流量。在源極中的摻雜濃度一般為⑽…的砷:戈 磷：ρ井具有一最大硼濃度值，其一般為較少倍1〇|"饳3。 當11類型源極及Ρ井中之換雜濃度越高時’則空之層寬度 會越小。在以上所指一 又 ^、 般摻雜浪度中，空乏層約為46 nm 。右沒有施加至源極之電壓，

Read-Hall* Μ 〇 則在工乏層中僅有Sho价 二二當電壓施加至源極時(如Vdd=33v)，則純電場增 隧道電、、，弁古 < 傳曲及價電帶可使缺陷輔助 屬原二 部分的缺陷均為呈現於石夕能階差令之金 子。可了解在植入步驟的期間會提出該陷波。 在η源極及p井之摻雜濃度 道經過空乏層。 其可引起直接隧 可藉由減少η源極及共門 如圖4b中之# 3 θ接面區域而減少隧道電流。 P4b中之丽碩所指， 稽田私動重置電晶體（其著 87096.doc -16- 200414525 極體之方向）之閘極而減少在共由 仕？开中的n+源極區域。 n+源極7及η井間之接面合吝斗 "產生暗電流，但無法產生任何 隧道電流。 其具有較大ρ井η+源極接面區域 在圖5中測量漏洩電流 0.5 //m X 3 //m(曲線 a)之第一 減少接面區域至0.5 v m X 〇 15 具體實施例，且在此狀況下 (曲線b)。 漏洩電流的減少是顯著的 逆向偏壓。 尤其是在較高電壓時，例如3 v 結果證明在以下三者間具有明確的相互關聯：層，及在ρ 井Π+源極接面區域中測量之漏茂電流的狀態，及像素中所 偵測之白像素及固定圖案雜訊的數量。 在圖6中，表示480x640像素影像感測器中之像素的固定 圖案雜訊分配，其在33〇 ms之整合時間内測量出溫度贼 。該整合時間的選擇為正常整合時間之1〇倍。 已測量之輸出電壓表示具有尾的高斯分配。當輸出電壓 大於200 mV時，則…十源極接面區域的漏洩電流為高的， 且顯示大於3 V之指數的增加。 當輸出電壓大於400 mV時，則像素稱為白點。 在P井n +源極接面區域的漏浅電流間發現之相互關聯，其 可讓往後減少白點數量及減少固定圖案雜訊成為可能。 圖7a表示第二較佳實施例，其中在？井11源極接面之漏洩 電流為減少。在此範例中’將…。移近於重置電晶體的閑 極9。在圖7b之剖視圖，可見呈現於n+源極(其在光二極體 之η井11及閘極9之間）之底i 2的_型基板2。n源極ρ上層^ 87096 -17- 200414525 於暗電流的產生’其遠小於n+源極p井接面的分配。在p井 中則減少n+源極區域。 圖8a之第三非常有益實施例中，由閘極9對齊p井1〇,且 疋位王部的η +源極7區域於光二極體之n井11中。 減少Ρ井η+源極接面區域至僅在閘極側之源極的周邊。此 結構具有㈣點$ :因定位閘極於？井1()之側壁⑽，可改 變MOST之門檻值電壓。ρ井藉由硼之植入及回火而形成。 近於Ρ井11之側壁U的石朋濃度，其較ρ井中心的侧濃度為少 。？井之側壁區域藉由側面擴散出硼原子而形成。在摻雜濃 度中具有-梯度於ρ井之側壁區域。在ρ井之側壁區域的掺 雜/辰度越低，則減少門檻值電壓v了。 在重置電晶體之門捏值電壓中減少的化，其可藉由增 加重置電晶體之閘極長度i 8而彌補。 NMOS重置電晶體中門棰值電壓的減少（稱為γτ減低之閑 極長度的函數），且該函數容易測量。在此設計，可剛好彌 補△ τ $ □於ρ井邊緣之較低摻雜濃度適應重置電晶體之 閘極長度1 8。 在圖9之第四實施例中，Ρ井10僅部份地延伸於閘極9之下 。在源極7及？井1()之間有—距離13。且完全地消去在η + 源極Ρ井接面區域中之隧道電流。 在圖Η)表示在以下兩者間之明確的相互關聯，在η+源極 井極月旦中之漏冷电流，及在48〇χ64〇像素影像感測器中： 白像素相關數量。在、;W疮a Λ。广士 里在，皿度6〇 C時可判定白像素的數量。f 參考狀態為0·5 閘極异碎夕舌要+ n # 位長度之重置電晶體，閘極光二極骨 87096.doc 200414525 距離為1 //m，且基板摻雜濃度為1〇14/cm3。 在第一實施例，重置電晶體的閘極在光二極體之方向移 動，且超過0.15 //m，〇.3 _及〇·45 _的距離。 在第二實施例，p井朝向重置閘極移動，且超過〇15 Π] ’ 0 · 3 // m的距離。 在罘三實施例，重置閘極的長度增加為〇15 ^^及以 。在圖1 〇指出各實施例之不同差異。 在圖頂端之圖示，η+源極Ρ井接面所示之漏洩電流測量為 4.5V之逆向偏壓。可在以下兩者之間見到明確的相互關聯 η+源極ρ井接面中之漏洩電流量，及顯示於以下直方圖之 白像素相關數量。在各實施例之漏洩電流若越低，則可觀 祭白像素的數量會越少。 於第三實施例中發現關於白像素之最佳結果，且具有一 較長重置間極。自圖U)明確地顯示在所有實施例中之白像 素的數量均顯著地減少。 亦可發現於逆向偏壓（如ν)測量到的漏$電流，其顯 示與暗電流之高斯分配寬度的相互關聯（例如參考圖6)。因 此固定圖案雜訊亦取決於源極1}井漏洩電流。 在製造CMOS影像感㈣器之較佳方法中，使用ρ類型石夕基 板40。場隔離區23之形成連同如圖i la中所示之多緩衝 LOCOS處理。在光阻罩41中出現開孔，且以能量5〇〇 μ， 及劑量IGiVW透過該開孔而植人ρ離子。此植人與植入於 CMOS處理中in井相同。通過相同之罩開孔，接著是抗鑽 孔通過植入及隨後門檻值電壓植入。 87096.doc -19- 200414525 除先阻罩及使用保護罩22以覆蓋η井區u。在此實施例 中之保護罩為光阻罩，如圖llb所示具有用以植入p井之空 位。保護罩亦可為如氧切或氮切H的硬罩。 咖〇與B離子以劑量6xlGlW，及能量⑽kev植入。 >鐵孔’、月及植入P井之門捏值電璧植入期間亦可使用保 護罩22。 在烤箱巾回火以去_護罩22及啟_雜原子。Μ 之薄熱氧切形成氧化間極。接著沉積及圖案化形成閑極 品之夕夕層在圖11c之間極長度為〇.5 形成微量地 摻雜區及汲極區為自動對準至閘極，#由植人石巾或填離子 在關於閘極之角下。自形成隔離物之處而沉積te〇s層。 重摻雜區及汲極區以4x丨〇15/cm 2之劑量及能量丨〇〇 而 ”中離子同植人。在回火之後，源極及汲極區—般具有 120 nm之深度。源極區7最少實質地定位於光二極體之n井 11中，以便減少η+源極Ρ井接面區域。在源極7及？井1〇之間 具有一距離13。在源極7及ρ井10之間的距離13，其大致上 可決定空乏層的寬度。 在圖Ud顯示-在圖U之替換步驟，其中形成幾乎完全在 場隔離23之下的感光元件。在圖8a中之距離13攜有線A_A, 。感光元件5藉由第二導電型之植入離子（如砷或磷）而通過 %隔離23。LOCOS之虛線指出在背景可見iL〇c〇s。有一 小活動區域形成於LOCOS中，其中猶後將形成源極區。在 LOCOS下之n井的位置具有優勢，使得常呈現於表面之懸鍵 可形成Si〇2鍵，因此顯著地減少由懸鍵引起之漏洩電流。 87096.doc -20- 200414525 此後可減少漏洩電流，且在包括氫之空氣中回火，以便於 鈍化殘餘的懸鍵。 在圖lie之η類型感光元件5，其具有藉由氧化場23形成之 邊緣15(在背景的虛LOCOS線），且定位閘極9沿著該邊緣。 源極區7完全地位於光二極體井中。這在此後可減少漏 洩電流。通常讓源極區僅可能的小，但充分大量地在此源 極區上形成接觸點。該接觸點可為具有如直徑〇·4 的鎢 检塞。 在圖12中顯示這些製造步驟之後的結果。在此顯示摻雜 檔案於上已述之實施例1，2及4中。 在第一實施例中光二極體之距離，其介於閘極區9及打井 Π之間為0.5 的罩上。 在第二實施例中光二極體之距離，其介於閘極區9及η井 Π之間為0 V m的罩上。 在第四實施例中閘極區9僅部份地重疊於p井區1〇。在閑 極邊緣及p井之側壁14間之距離為〇·3 “瓜的罩上（在閘極之 長度方向）。 在貫施例中之接面，其介於源極及ρ井間由一白實線指出 。源極中之砷濃度為Η，· 3,且ρ井中之硼濃度約為 2xl〇17/Cm3。因在全部實施例中的距離13均介於n+源極及ρ 井之間，故在源極及P井之間沒有重疊。這大量地減少橫越 n+源極及ρ井接面之漏洩電流。 【圖式簡單說明】 將麥考隨後描述之附圖而表示及說明本發明之這些及其 87096.doc -21 - 200414525 他觀點。 園ί為一習知影像感測器 圖2為習知影像感測器之三維電晶體晶格的電性電路； 圓3為三維電晶體晶格之操作原則的示意； ， 圖4a為根據本發明俯視圖之感光元件及重置電晶 貫施例； 圖4b為在圖物中沿著線A-A’之剖視圖； 圖4c為在圖4&中沿著線B-B，之剖視圖； 圖5為介於n+源極及p井間之接面的漏洩電流； 圖6為具有高溫480x640晶格之影像感測器的暗電流描述； 圖化為根據本發明俯視圖之感光元件及重置電晶體的第 一貫施例； 圖几為在圖化中沿著線A-A，之剖視圖； 圖h為根據本發明感光元件及重置電晶體的第三實施例 之俯視圖； 圖8b為在圖8&中沿著線A-A，之剖視圖； 圖％為根據本發明俯視圖之感光元件及重置電晶體的第 四實施例； 圖9b為在圖％中沿著線a_a，之剖視圖； 圖1〇表示不同實施例中與漏洩電流相關之白像素數量的 直方'圖； 圖11 ^ 11 e為根據本發明表示製造影像感測器之方法； 圖12為不同實施例中摻雜分佈之模擬。 【圖式代表符號說明】 87096.doc -22- 200414525 2 半導體本體 3 表面 4 晶格 5 光二極體 6 重置電晶體 7 源極區 8 >及極區 9 閘極區 10 井區 11 摻雜區 16 源極隨搞電晶體 23 場隔離區 22 保護罩 25 選擇電晶體 30 讀取線 31 元件 32 選擇線 33 定址方法 40 ί夕基板 41 光阻罩 87096.doc -23

Claims (1)

1. 200414525 拾、申請專利範圍： 1 · 一種影像感測器，包括：具有_筮 增+ 一令弟一導電型之半導體本 體及具有一表面，該表面設置有多個a 卜 巧少ί固日日格，每一晶格包 括一感光元件及一重置電晶體，該 口次里罝電晶體包括一源 極區’ 一没極區及一閘極， 4源極區及該汲極區具有 相反於該第一導電型之一第二導 命弘t ’该重置電晶體之 該源極區電連接至該感光元件，其中呈現一井區，其自 表面延伸人該半導體本體且至少部分地延伸在閘極區之 下’且該井區具有一第-導電型’該源極區至少實質地 在感光元件之一摻雜區中延伸，該摻雜區具有一第二導 電型。 2. 如申請專利範圍第i項之影像感測器，其中源極區具有至 少由半導體本體之底部區域。 3. 如申請專利範圍第！項之影像感測器，其中沒極區延伸於 井區中，且在井區及源極區之間呈現—距離。 4·々η申請專利範㈣3項之影像感測器，其中閘極區之延伸 松越井區之侧壁。 5'如申請專利範圍第1項之影像感測器，其中閘極沿著感光 元件之邊緣定位。 6·如申請專利範圍第5項之影傻咸 心像U測态，其中呈現之源極隨 搞器電晶體具有連接至重置電晶體源極之間極，重置電 晶體之閘極具有—具痄，甘> 有長度其#父源極隨耦器電晶體之閘極 長度為長。 7· —種攝影系統 包括如前述申請專利範圍中任一項之影 87096.doc 200414525 像感測器。 8· ~種製造一互補式金氧半導體（CMOS)影像感測器之方法 ’包括以下步驟： -藉由提供摻雜物原子入一半導體基板中之一區而在具 =第—導電型之該半導體基板中形成-感光元件，該 等摻雜物原子在該區域中具有-與該第-導電型相反之第 二導電型， μ —在感光元件之區上使用一保護罩，接著藉由將具有一 乐-—導電型的離子植人於半導體基板中而形成之井區， 藉由’儿#閘極原料層而形成一閘極區，及將該層圖 案化’其中該閑極區形成於該井區之側壁上，該側壁存 在於該感光元件區域及井區之間。 9.如"專利範圍第8項之方法，其中藉由植入自對正問極 之第二導電型之離子而形成源極區，且源極區至少實質 地在感光元件之區中形成。 、 其中在源極區及井區 10·如申請專利範圍第8或9項之方法 之間形成一距離。 11. 如申請專利範圍第8或9項之古 ^ ^ ^ 固禾δ之方法，其中在半導體上形成 場隔離’及藉由將第二導電 、 于电1離子植入通過場隔離而形 成感光元件。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項 場隔離而形成之邊緣， 之方法’其中感光元件具有藉由 且閉極沿著該邊緣而定位。 87096.doc