TW200901456A - Methods, structures and sytems for an image sensor device for improving quantum efficiency of red pixels - Google Patents
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200901456 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於半導體成像裝置及其製造方法， 言之用於形成半該導體成像裝置的成像陣列及方^更特疋 【先前技術】 幻及方法。 =而’互補金氧半導體（CM〇s)影像感測器電路包 括像素之-焦平面陣列’該等 壯κ 1豕京包括一拖 裝置，例如，一光問極、光導體或光二極體，龙在一反 内具有-相關聯的電荷累積區用以累積光生電荷。各：素 可包括傳送電晶體，其用於： 至一擴散節點；以及—重設電晶體，何累積區傳送 一叹為電何傳送前的—贼電荷位準。該像素還可包括. Γ源極_器電晶體，其用於從該擴散節點接收並放大電 二it存取電晶體’其用於控制從該源極隨叙器電晶 體：出像素内纟。在某些配置中忽略傳送電晶體 何累積區域與擴散節點耦合。 = -CMOS影像感測器中，像素之主動元件執行以下必 ⑴光子至電荷轉換；（2)影像電荷累積；⑺將 曰何傳送至感應節.點，伴隨電荷放大（其中使用一傳送電 ::體)，(4)將擴散節點重設為電荷傳送至其前的一已知狀 =(5)選擇要讀出的_像素；以及⑹輸出並放大一重設 、=及表㈣自擴㈣點之像素電狀—信號。—般藉由 ^隨輕器輸出電晶體將浮動擴散節點處的電荷轉換為〆 像素輪出電壓。 129930.doc 200901456 八、;、而，CMOS影像感測器易受暗電流產生之影響，暗電 流一般歸因於釘紮（pinned)光二極體之電荷收集區域中的 洩漏，其強烈地取決於CMOS影像感測器之摻雜植入條 件此外，光二極體空乏區域内部或附近的缺陷及設陷位 置強烈影像所產生的暗電流之量值。總而言之，暗電流係 由於攸光二極體空乏區域内部或附近的設陷位置產生的電 抓，矽/表面界面處的表面洩漏；由於空乏區域中的高電 場產生的帶至帶穿隧引發的載子產生；來自光二極體:: 向側壁的接面洩漏；以及從隔離角之洩漏（例如應力誘發 及且陷阱輔助之穿隧）所產生的結果。 美國專利申請公開案US 2005/0133825 A1討論藉由防止 不需要之電子被收集於像素之光敏區域中以減少一影像感 測器中暗電流之方法及結構，該案之全文引用之方式併入 本文中。在US 2〇〇5/0133825 Alt ,藉由提供具有形成於 一像素陣列區域下方之一p型基板區域中的一n型周邊側壁 之一深η型區域以分離該像素陣列區域與影像感測器之一 周邊電路區域來減少暗電流。 暗電流係CMOS影像感測器中的内在操作挑戰之一，因 為隨著像素大小降低，聚焦的其他區域最大化填充因數。 像素區域之一主要部分專門用於支撐電晶體（放大器、重 設及列選擇），其對可見光光子相對不透明且不能用於光 子偵測。剩餘區域係用作該像素之光敏部分。由於光二極 體之此一小部分實際上能夠吸收光子從而產生電荷，因此 CMOS影像感測器之填充因數或孔徑僅表示整個光二極體 129930.doc 200901456 陣列表面區域之部分。低填充因數可導致敏感度之一顯著 才貝失以及訊雜比之—相應降低，⑼而導致一有限的動態範 圍填充因數比會因裝置的不同而不同，但一般而言，其 ’I於CMOS影像感測器之像素面積的至8州之間。 構成降低的填充因數問題係光子吸收之波長相依性，稱 為CMOS影像感:則器之量子交文能的一術語。卩了三個主要 機制刼作以妨礙光敏區域的光子收集：吸收、反射及透 射$見的係，可以電晶體及堆疊或交錯的金屬匯流排線 遮蔽大σ卩刀光一極體區域，該等金屬匯流排線為光學不透 明的且其吸收或反射與該等結構碰撞的大部分入射光子。 正在致力於最佳化該等CM〇s影像感測器中的量子效能。 此外，當使用η型基板減少串擾時，由於n型盆或n型基板 之薄的收集深度造成紅色量子效能降低。 Ϊ在影像感測器像素之光感測器（例如光二極體）下方實 施η型基板（例如美國專利申請公開案uS 2〇〇5/〇133825 A1 中所揭示的η型盆）時，CM0S影像感測器中的另一聚焦區 域需要減少浮體效應。當該像素僅在陣列邊緣接地時，浮 體效應出現，因此在陣列中央的像素展現一不穩定行為。 可添加金屬佈線以將像素接地，但額外接點會降低填充因 數且額外金屬選路會阻斷光，從而降低量子效能。 因此’此項技術中需要能展現紅色像素之實質光子收集 深度，提高量子效能，減少浮體效應，且保持填充因數 (像素密度）之一影像感測器。 【實施方式】 129930.doc 200901456 在下列詳細說明中’將會參考形成本說明之一部分的附 圖’且其中將藉由說明本發明實施的特定具體實施例來顯 不。對該些具體實施例作充分詳細的說明以能使習知此項 技術者能實施本發明’且應明白可利用其他具體實施例， 並可作結構、邏輯及電性變化而不脫離本發明之精神及範 疇。 此處所使用的術語”晶圓"及"基板"可解釋為包含矽、絕 緣物上矽（SOI)、或矽藍寶石（sos)技術、摻雜及未摻雜的 半導體、由一基底半導體基礎所支撐的矽磊晶層、及其他 半導體結構。此外，當在下面說明中引用一 ”晶圓„或”基 板時，先前的程序步驟可能已經用來在基底半導體結構 或基礎中形成區域或接面。此外，半導體不必以矽為主， 而可以其他半導體為主，包括矽鍺、鍺或砷化鎵。 術语”像素’’係指一圖像元件單位單元，其包含用以將電 磁輻射轉換成一電子信號之一光感測器及電晶體。 本揭示内容之較佳具體實施例提供改良量子效能、減少 π體效應且為紅色像素添加接地接點，同時保持CM0S影 像感測器中填充因數（像素密度）之結構及方法，如下文結 合圖1A至1F及圖2A至2C所示。 圖1A顯不通常以參考數字10〇表示之一 CMOS影像感測 器之-俯視圖。CM0S影像感測器1〇〇包括一周邊基板區域 114及一像素陣列基板區域u〇。場氧化物區域111係用於 隔離個料素以及隔離周邊基板區土或i! 4中之電路與像素 陣列基板區域U0。— p型導電保護環112環繞cM〇s影像感 I29930.doc 200901456 測器像素陣列115，該像素陣列115進而由—n型導電保護 環113所環繞。藉由交替綠色與紅色像素位置12〇、別、 140、15G、16〇及17〇表示個別像素之位置以助於討論本揭 不内谷之各項具體實施例。亦假定指定為一特定顏色(例 如藍色）之其他像素為像素陣列基板區域11〇之部分，儘管 未明確顯示。同樣應明白，圖1A所示之像素陣列基板區域 110未意欲限制像素陣列115之大小，而係用作用於實踐本 揭不内容之具體實施例中所揭示的概念之一說明。 圖1B顯示圖1A中所示之一個別四電晶體（4τ)像素之 一典型布局。CMOS影像感測器紅色像素17〇 一般包括一傳 达閘極171，其係用於將—光二極體區域172中產生的光電 電荷傳送至用作一感測節點之一浮動擴散區域173，進而 电連接至一輸出源極隨耦器電晶體之閘極丨75。提供一重 設閘極174以重設該浮動擴散節點（或感測節點）173及光二 極體區域172為一預定電壓以便感測下一信號，且提供一 列選擇閘極176用於從該源極隨耦器電晶體輸出一信號至 一輸出端子以回應一像素列選擇信號。接點位置178提供 各CMOS影像感測器像素丨7〇所需的可互連或不互連之各種 金屬連接。 如圖1C至1E中的斷面圖所示，製造依據本揭示内容之 第一項具體實施例的一 CMOS影像感測器裝置，該等斷面 圖對應於圖1A之俯視圖的—般布局且依據沿圖1A之線i< 截取之斷面圖。 現在參考圖iC，CMOS影像感測器1〇〇使用一p型基板區 129930.doc 200901456 & 101。在猫曰曰沈積期間生長一 p型磊晶材料，接著將其圖 案化以在P型基板101上形成大約為4 μιη之一厚度的p型遙 晶區域1〇2,且使用（例如）每立方公分大約7Ε14原子濃度 之删將其摻雜成一 Ρ型導電性。 接著（例如）藉由使用熟悉此項技術者已知的淺渠溝隔 離（ST!)技術在ρ型蟲晶區域1〇2上形成場氧化物區域⑴。 例如可使帛|知STI程序形成場氧化物區域111 ,且其 通常藉由經由-定向钕刻程序（例如反應離子姓刻⑻叫在 基板中蝕刻一渠溝或使用一擇優各向異性蝕刻劑來蝕刻形 成。然後’以絕緣材料，例如二氧化石夕、氮化石夕、⑽(氧 化物-氮化物）、NO(氮化物_氧化物）或〇]^〇(氧化物-氮化 物-氧化物)填充該等渠溝。可藉由各種化學汽相沈積 (CVD)技術，例如低壓化學汽相沈積（LpcvD)、高密度電 聚(H D P)沈積或任何其他用於將一絕緣材料沈積於一渠溝 内之適田方法，來形成該等絕緣材料。在以一絕緣材料填 充該等渠溝後’使用一平坦化程序（例如化學機械拋光）平 坦化該結構。在形成場氧化物區域⑴之後，在像素陣列 區段110内部形成-Ρ型接地環112以在其周圍形成一周邊ρ 井m亥接地環112延伸至與晶區域1〇2接觸或延 伸至係由一可選之Ρ型植入形成之Ρ型導電區域的一Ρ型植 入區域103。 現在參考圖1D，使用（例如）每立方公分大約5Ε12原子之 η型植入劑量，將一深n型區域（N型盆區域）1〇6形成至卩型 蟲晶區域Η)2内之足以在ρ型蟲晶區域⑻之上方區域放置Ν I29930.doc 】0 200901456 型盆區域但與p型導電植入區域1〇3(若存在）接觸之一深 =。接著，在周邊電路區域114中形成型側壁（η型保: 環川3 ’其延伸至Ν型盆區域1〇6以形成分離像素陣列區域 110與周邊電路區域114之一η型區域隔離結構。 現在參考圖1Ε，圖案化植入遮罩1〇7，以便在一後續植 入步驟期間僅打開紅色像素位置130、150及170。接^， 執仃一 Ρ型植入以建立ρ型接地接點1〇8 ^必須執行該ρ型植 入以使所得ρ型接地接點丨〇8具有與^^型盆區域丨近似相同 之深度，或較佳具有比Ν型盆區域1〇6深的一深度。—種方 法係使用比Ν型纟區域植入期間所用t高之劑量執行該植 入，以使該p型植入將過補償所需紅色像素下方的^^型盆區 域106例如，在大約1.4 keV之一能量位準下使用每立方 公分大於5E12原子之一硼劑量，將足以使該p型植入穿透 N型盆區域1()6並進人p型蟲晶區域1()2中，從而透過紅色像 素位置下方的盆區域1〇6，在p型磊晶區域1〇2之—較高 區域至P型磊晶區域102之一較低區域之間形成所需接地接 點。同樣，該高能量植入將增加光子收集深度，從而改良 紅色像素的量子效能，而不會增加CM〇s*像感測器之填 充因數（像素密度）。 圖1E亦顯示依據圖1(：至化所述之程序步驟所得之— CMOS衫像感測器結構。圖丨c之CM〇s影像感測器結構顯 示P型基板1 0 1 ’其上形成一 p型磊晶矽材料丨02。具有一 .¾•周邊側壁（N+保護環）丨丨3之一深n型區域（N型盆區 域）1 〇3連接至其上’使得至少在像素陣列基板區域11 〇 129930.doc • 11 - 200901456 中’該N型盆區域i〇3駐留在p型基板區域1〇1上方且深入— P型磊晶區域102内部。N型盆區域1〇3較佳延伸至像素陣列 基板區域11 〇下方且延伸至環繞像素陣列基板區域丨丨〇之場 氧化物區域111下方。N+保護環113較佳係環繞像素陣列基 板區域110且向下延伸之一連續結構且連接至盆區域 103。連接至N型盆區域103之N+保護環113電絕緣像素陣 列區域110與周邊區域114。 像素陣列基板區域1 1 〇進一步包括以一周邊P井側壁（P型 接地環）112形式之p井植入以在像素陣列基板區域丨1〇之周 邊中形成框架。P型接地環112可為連續或非連續的，其令 其可包括複數個區域p井植入，各p井植入均與p型磊晶區 域102或一可選之p型植入區域1〇3接觸。p型導電接地區域 108接觸於較高p型磊晶區域ι〇2(或p型植入區域1〇3，若存 在）與僅位於紅色像素位置下方的較低p型磊晶區域之間。 圖1F描述根據第一項具體實施例之程序步驟所得一個別 紅色像素結構170且對應於沿圖1B之線2-2之斷面圖。此圖 表示藉由熟悉此項技術者已知之技術形成的一紅色像素且 忍欲顯示包括第一項具體實施例之_接地接點結構。圖1F 顯示具有一光敏p-n接面區域之一釘紮光二極體179，該光 敏p-n接面區域包括p型蠢晶區域1〇2中的一 p型表面層盘n 型光二極體區域172。一可選之導電ρ型區域1〇3亦深入ρ型 磊晶區域1 02之内，且在該紅色像素區域下方的ρ型磊晶區 域102中形成一深Ν型盆區域106。一 ρ型導電區域^⑽在卩型 蠢晶區域102之一較高區域與該ρ型磊晶區域丨〇2 一較低區 129930.doc •12- 200901456 域2間形成所需的接地接點。導電區域1〇8(或接地接點）完 王牙透N型盆區域1〇6且較佳位於整個紅色像素位置的正下 方。P型接地接點1〇8將提供一對地低阻抗以使光子偏離相 鄰單元而降低暗度非均勻性效應。與傳送閘極Hi相 鄰之浮動擴散區域173亦較佳為_，且藉由場氧化物區域 ⑴及重疊絕緣材料18〇(通常係—平坦化半透明或透明絕 緣層，例如Si〇2、BPSG、PSG、則或s〇G)隔離 與相鄰結構。 如圖2A至2B之斷面圖所示，製造依據本揭示内容之第 二項具體實施例的—CM〇s影像感測器裝置，該等斷面圖 對應於圖1 A之俯視圖的—般布局且依據沿圖i A之線i ]截 取之斷面圖。 /見在參考圖2A，CM0S影像感測器綱使用一 n型基板區 段2〇1。在磊晶沈積期間生長1型磊晶材料，接著將其圖 案乂在11里基板2(Η上形成大約4 之一厚度的口型蟲晶 區域加，且使用（例如4 Ghms，每立方公分大約即5原 子之濃度將其摻雜為一 n型導電性。 —⑴如）藉由使用熟悉此項技術者已知的淺渠溝隔 離（stO技術在η型蟲晶區域2()2上形成場氧化物區域叫。 例如二可使用-習知STI程序形成場氧化物區域2ΐι，且其 通节藉由”、工由疋向韻刻程序（例如反應離子敍刻（賊))在 基板令钮刻一渠溝或使用一擇優各向異性敍刻劑來敍刻形 成。然後，以絕緣材料，例如二氧化石夕、氮化石夕、〇n(氧 化物-氮化物）、N〇(氮化物-氧化物）或咖（氧化物-氮化 I29930.doc -13- 200901456 物氧化物）填充該等渠溝。可藉由各種化學汽相沈積 (CVD)技術，例如低壓化學汽相沈積（LPCVD)、高密度電 漿(HDP)沈積或任何其他用於將一絕緣材料沈積於一渠溝 内之適當方法’來形成該等絕緣材料。在以―絕緣材料填 充°亥等术溝後，使用一平坦化程序（例如化學機械拋光）平 坦化該結構。
在^/成場氧化物區域2 11之後，在像素陣列區段2丨〇内部 形成一P型接地環212以在其周圍形成一周邊13井壁，且該 接地環112延伸至與p型植入區域2〇4接觸或延伸至係由一 可迖之p尘植入形成之p型導電區域的一 p型植入區域。 接著，在周邊電路區域214中形成一 η型側壁（η型保護 %)213，其延伸至„型磊晶區域2〇2以形成分離像素陣列區 域210與周邊電路區域214之一 η型區域隔離結構。 現在參考圖2Β，圖案化植人遮罩2()7,以便在一後續植 入步驟期間僅打開紅色像素位置230、250及270。接著， 執仃一P型植入以產生p型導電性延伸區域2〇8。可執行該p 型植入以使所得p型導電性延伸區域2〇8具有與η型磊晶區 域加近似㈣之深度。—财法係❹足以過補償所需 紅色像素下方之η型磊晶區域2〇2的一高劑量執行該ρ型植 入。例如，在大約丨.4 keV之一能量位準下使用每立方公分 大於5EU原子之一蝴劑㈣足以使該p型植入穿入n型磊曰曰 區域202内。ρ型導電性延伸區域⑽減少浮體效應且= 光子收集深度，從而改良紅色像素的量子效能，而不會增 加CMOS影像感測器之填充因數（像素密度）。 129930.doc -14· 200901456 圖2B亦顯示依據圖2A至2D所述之程序步驟所得之一 CMOS影像感測器結構。圖2B顯示圖2A2_cm〇s影像感 測器結構，圖2A描述其上駐留N型磊晶矽區域2〇2之一 η型 基板201。在忒結構中形成一 η型周邊側壁（Ν+保護 環）213，其較佳係環繞像素陣列基板區域21〇且向下延伸 之一連續結構，且其連接至Ν型磊晶區域2〇2以電絕緣像素 陣列區域210與周邊區域214。 像素陣列基板區域21〇進一步包括採用圍繞像素陣列基 板區域2 1 〇之周邊开）成之一周邊ρ井側壁&型接地環）212形 式的ρ井植入。ρ型接地環212可為連續或非連續的，其中ρ 井壁212可包括複數個區域ρ井植入，各ρ井植入均與一可 選之Ρ型植入區域203接觸。ρ型導電性廷伸區域2〇8與較高 Ρ型導電植入區域204(或ρ型植入區域2〇3，若存在）接觸且 延伸至僅位於紅色像素位置下方的η型磊晶區域2〇2内。 圖2C顯不沿圖1Β之線2_2截取的個別紅色像素27〇之一斷 面圖。現在參考圖2C，在依據圖1Β之總體俯視圖之圖2c 之斷面圖中描述一代表性的紅色像素結構27〇。此圖表示 藉由熟悉此項技術者已知之技術形成的一紅色像素且意欲 包括本揭示内容之一導電性延伸區域結構。圖2〇：顯示具有 一光敏ρ-η接面區域之一釘紮光二極體279，該光敏ρ_η接面 區域包括ρ型植入區域2〇4中的一 ρ型表面層與一 光二極 體區域272。一可選之導電p型區域2〇3亦深入ρ型植入區域 204内。一 ρ型導電性延伸區域2〇8在ρ型植入區域2〇4(或p 型區域203，若存在）之一較高區域之間形成一所需導電路 129930.doc -15- 200901456 徑且進入η型磊晶區域202内。p型導電性延伸區域2〇8穿入 (若未穿透）η型磊晶區域202内且較佳位於整個紅色像素位 置的正下方。如前所述，ρ型導電性延伸區域2〇8將減少浮 體效應且增加光子收集深度，從^文&紅色像素的量子效 能，而不會增加CMOS影像感測器之填充因數（像素密 度）。與傳送閘極271相鄰之浮動擴散區域273亦較佳為n 型，且藉由場氧化物區域211及藉由重疊絕緣材料28〇(通 常係一平坦化半透明或透明絕緣層，例如Si〇2、BpSG、 PSG、BSG或SOG)隔離紅色像素與相鄰結構。 結合圖10至1F及圖2八至2C所述的本揭示内容之cm〇s影 像感測器可如製造一 CMOS影像感測器裝置技術中已知進 行進一步處理。 圖3總體上顯示一典型處理器系統3〇〇，其包括具有以依 據本揭示内容之上述方式形成之一成像感測器陣列的一 CMOS成像器342。處理器系統300係具有可包括CM〇s* 像感測器342的數位電路之一系統之範例。影像感測器342 提供根據像素陣列中之像素產生的一影像信號。若不作限 制，此一處理器系統可包括一電腦系統、相機系統、掃描 器、機器視覺、車輛導航、視訊電話、監視系統、自動聚 焦系統、星體追蹤儀系統、運動偵測系統、影像穩定系統 及用於高精度電視之資料壓縮系統，其皆可利用本發明。 一處理系統300(例如一電腦系統）一般包括（例如）一中央 處理單元（CPU)344(例如一微處理器），其透過_匯流排 352與一輸入/輸出（I/O)裝置346進行通信。CM〇s成像器 129930.doc -16- 200901456 342亦透過匯桃排352與系統通信。電腦系統亦包括隨 機存取記憶體（RAM)348，且在電腦系統情形中可包括周 邊裝置例如快閃記憶卡354或光碟仰)r〇m驅動器说， 其亦透過匯流排352與CPU 344通信。還可能需要在一單— 積體电路（1C)晶片上整合處理器344、CM〇s影像感測器 342及記憶體348。 應注意，儘管已特；t參考具有—光二極體及—浮動擴散 區域之CMOS影像感測器說明本揭示内容，但本發明具有 更廣泛的適用性且可用於任何成像裝i中。雖然、已參考η 通道裝置說明本揭示内容，但對於口通道陣列裝置，所有 植入可為-切換類型。同樣地，上述程序為可使用之許多 方法之範例。說明較佳具體實施例之上述說明與附圖並未 意欲將本揭示内容限制於所示具體實施例中，以及屬於以 下申請專利範圍之精神與範疇内的其任何修改。 【圖式簡單說明】 圖1Α係包括依據本揭示内容之一 CM〇s*像感測器陣列 之一片段的一半導體組件之俯視圖。 圖1B係包括依據本揭示内容之一單一 CM〇s影像感測器 之絕緣像素之一片段的一半導體組件之俯視圖。 圖1C至1E說明在依據本揭示内容之第一項具體實施例 之各製造階段期間，包括一 CM0S$像感測器裝置之一片 段的一半導體組件的斷面圖。 圖1F說明包括依據本揭示内容之第一項具體實施例之一 CMOS影像感測器裝置的—個別紅色像素之一半導體組件 129930.doc 17 200901456 的斷面圖。 圖2A至2B說明在依據本揭示内容之第二項具體實施例 之各製造階段期間，包括一 CMOS影像感測器裝置之一片 段的一半導體組件的斷面圖。 圖2C說明包括依據本揭示内容之第二項具體實施例之一 CMOS影像感測器裝置的一個別紅色像素之一半導體組件 的斷面圖。
圖3表示用於應用本揭示内容之任何一項具體實施例之 一系統。 【主要元件符號說明】 100 CMOS影像感測器 101 P型基板區段 102 P型磊晶區域/p型磊晶矽材料 103 P型導電植入區域/N型盆區域 106 N型盆區域 107 植入遮罩 108 P型接地接點/P型導電接地區土 110 像素陣列基板區域 111 場氧化物區域 112 導電保護環/周邊P井側壁/接地 113 n型導電保護環/η型側壁 114 周邊基板區域/周邊電路區域 115 CMOS影像感測器像素陣列 120、140、160 綠色像素位置 129930.doc -18- 200901456 130 、 150 、 170 紅色像素位置 171 傳送閘極 1 72 光二極體區域 173 浮動擴散區域 174 重設閘極 175 閘極 176 列選擇閘極 178 接點位置 179 釘紮光二極體 180 重豐絕緣材料 200 CMOS影像感測器 201 η型基板區段 202 η型轰晶區域 203 ρ型植入區域 204 ρ型植入區域 207 植入遮罩 208 ρ型導電性延伸區域 210 像素陣列基板區域 211 場氧化物區域 212 Ρ型接地環/周邊Ρ井側壁 213 η型側壁/η型保護環 214 周邊電路區域 230 、 250 、 270 紅色像素位置 271 傳送閘極 129930.doc -19- 200901456 272 η型光二極體區域 273 浮動擴散區域 279 釘紮光二極體 280 重$絕緣材料 300 處理器系統/電腦系統 342 CMOS成像器/影像感測器 344 中央處理單元/處理器 346 輸入/輸出裝置 348 隨機存取記憶體 352 匯流排 354 快閃記憶卡 356 光碟ROM驅動器 129930.doc -20-
Claims (1)
- 200901456 十、申請專利範圍： 1. 一種CMOS影像感測器結構，其包括·· 一P型基板，其位於—像素陣列區域及—周邊區域下 方’該P型基板具有-p型基板區域及_p型蟲晶區域； 1型區域(N型盆區域），其在該p型蟲晶區域内具有 一 η型周邊側壁（N+保護環），該N型纟區域在該像素陣列 區域下方延伸且延伸至環繞該像素陣列區域之場氧化物 ，域下方’該像素陣列區域由一周邊p井側壁（p型接地 % )所圍繞，該P型接地環延伸至該等場氧化物區域下方 進入其中，並為邊P型磊晶區域提供一電連接；以及 P型導電植入區域，其透過各紅色像素位置處的該N型 盆區域電連接該P型磊晶區域至該p型基板。 2·如請求項1之〇^〇3影像感測器結構，其進一步包括分離 該N型盆區域與該等紅色像素位置之一第二p型導電植入 區域。 3. =請求項丨之〇河〇8影像感測器結構，其中該n+保護環係 衣、八°亥像素陣列區域且向下延伸至該N型盆區域之一連 續結構。 4. 如請求項1之CM〇S影像感測器結構，其中該n+保護環隔 離忒P型磊晶區域與該p型基板且為該N型盆區域提供一 電連接。 5. 如請求項1之CM0S影像感測器結構，其中該p型接地環 為連接該P型磊晶至一給定電位之一連續或非 構。 、、’、。 129930.doc 200901456 6· —種形成一 CMOS影像感測器結構之方法，其包括： 在一 P型基板上形成一 p型磊晶材料； 在遠p型蟲晶材料中形成場氧化物區域； 平坦化該等場氧化物區域及該P型磊晶材料； 在該像素陣列區段内部形成一―接地環以在其周圍 形成延伸至與該P型磊晶區域接觸之一周邊p井壁； j成八有足以放置型盆區域於該p型磊晶區域中之 一深度的一 η型區域（n型盆區域）； 在周邊電路區域中形成一„型側壁㈣保護環），盆延 :至該Ν型盆區域以形成分離該像素陣列區域與該周邊 電路區域之一 η型區域隔離結構； 圖案化僅曝露-像素陣列之紅色像素位置之一植入遮 Τ植入Ρ型摻雜物以建立具有與_盆區域近似相同之 衣度或比Ν型盆區域更大深度的Ρ型接地接點，該等ρ型 接地點透過該Ν型盆區域提供電連接。 :請求項6之形成-CM0Sf》像感測器結構之方法，其進 -步包括分離該N型盆區域與該等紅色像素位置之—第 —P型導電植入區域。 8· ^請求項6之形成—⑽轉像感測器結構之方法，其中 :成-亥P型磊晶層包括在該p型基板上生長大約"瓜之一 予^ ^日日區域錢用每立方公分大約测原子 之’辰度的硼將其摻雜成一 p型導電性。 9·如請求項6之形成-CM0S影像感測器結構之方法其中 129930.doc 200901456 形成易氧化物區域包括淺渠溝隔離（STI)技術。 10.如Μ求項6之形成—〇]^〇8影像感測器結構之方法，其中 聂氧化物區域包括選自由二氧化石夕、氮化石夕、⑽（氧化 物氮化物）、Ν〇(氮化物氧化物）或0Ν0(氧化物氮化物_ 氧化物）組成之群組的一絕緣材料。 11 ·如明求項6之形成一 CM0S影像感測器結構之方法，其中 平坦化該等場氧化物區域及該？型遙晶材料包括 械拋光。 12. 如請求項6之形成— CMOS影像感測器結構之方法，其中 形成—深η型區域⑺型盆區域）包括在大約14 kev 曰 月& 1位準下，每立方公分大約5E12原子之—n型植入摻雜 物劑量。 13. 如5青求項6之形成一 CMOS影像感測器結構之方法，其中 植入一p型摻雜物包括使用比在該N型盆區域植入期間所 用一植入劑量更高之一劑量執行一P型植入步驟。 14. 如請求項6之形成一CMOS影像感測器結構之方法，其中 該P型植入步驟在大約L4 keV之一能量位準下使用每立 方公分大於5 E12原子之一蝴劑量。 15. —種CMOS影像感測器結構，其包括： 至少—紅色像素結構’其具有駐留在—p型磊晶區域 内的一η型光二極體區域； 一 ^^型盆區域，其駐留在各紅色像素位置下方的該ρ型 蠢晶區域中；以及 一 Ρ型導電植入區域，其延伸穿過該^^型盆區域且連接 129930.doc 200901456 田比鄰該_盆區域之-第一表面的―晶區域至田比鄰 型盆區域之-第二表面的該p型蟲晶區域。 16.如請求項15之⑽轉像感測器結構，其進-步包括分 離㈣型盆區域與該紅色像素結構之-第二p型導電植入 區域。 17.18. 如請求項15之鳴影像感測器結構，其進一步包括一 釘紮光二極體，該釘紮光二極體具有包括一p型表面層 與一 η型光二極體區域之—純p_n接面區域。 如請求項MCMOS影像感測器結構，其進一步包括： 一浮動擴散區域，其與—n型導電傳送閘極相鄰； 各、色像素其藉由場氧化物區域且藉由重疊絕 緣材料與相鄰像素結構隔離，該絕緣材料係—半透明或 透明絕緣層。 19.如請求項18之。刪影像感測器結構，其中該半透明或 透明絕緣材料係選自基本上由Si〇2、BpsG、pSG、綱 或SOG組成之群組的一材料。 2〇· 一種積體電路，其包括：_半導體基板，該半導體基板 具有-像素陣列區域及一周邊電路區域，料導體基板 包括： ~ P型基板，其位於一像素陣列區域及一周邊區域下 方，該P型基板具有一P型基板區域及—P型磊晶區域； —深η型區域⑺型盆區域），其在該p型基板内具有一η 型周邊側壁（Ν+保護環），使得至少在該像素陣列區域 t，該Ν型盆區域係夹置在該ρ型基板區域與一ρ型磊晶 129930.doc 200901456 區域及一較高P型多晶石夕區域之間，該N型盆區域在該像 素陣列區域下方延伸且延伸至環繞該像素陣列區域之場 氧化物區域下方，該像素陣列區域由一周邊p井側壁（p型 接地環）所圍繞，該p型接地環延伸至該等場氧化物區域 下方且延伸至該p型多晶砍區域内’並為該p型磊晶區域 提供一電連接；以及 P型導電植入區域，其透過該N型盆區域連接該p型磊 晶區域至該p型基板。 f ' 21.如請求項20之積體電路，其中該N+保護環係環繞該像素 陣列區域且向下延伸至該N型盆區域之一連續結構。 22. 如請求項20之積體電路，其中該！^+保護環隔離該p型磊 晶區域及一較高p型多晶矽區域與該p型基板並為該p型 蟲晶區域提供一電連接。 23. 如請求項20之積體電路，其中該p型接地環為連接該口型 磊晶至一給定電位之一連續或非連續結構。 ( 24· 一種處理系統，其包括：⑴一處理器；及（ii)一成像裝 置，其係耦合至該處理器，該成像裝置包含一影像感測 器’該影像感測器包括： 一P型基板，其位於一像素陣列區域及一周邊區域下 • 方，該p型基板具有一p型基板區域及一p型磊晶區域； 一η型區域（N型盆區域），其在該p型磊晶區域内具有 一 η型周邊側壁（N+保護環），該N型盆區域在該像素陣列 區域下方延伸且延伸至環繞該像素陣列區域之場氧化物 區域下方，該像素陣列區域由一周邊ρ井側壁（ρ型接地 129930.doc 200901456 % )所圍繞，垓P型接地環延伸至該等場氧化物區域下方 且進入其中，並為該p型磊晶區域提供一電連接；以及 P型導電植入區域，其透過該等紅色像素位置處的該N 型盆區域連接該P型磊晶區域至該p型基板。 25. 如明求項24之處理系統，其進—步包括分離該N型盆區 域與該等紅色像素位置之一第二p型導電植入區域。 26. 如4求項24之處理系统，其中該N+保護環係？裏繞該像素 陣列區域且向下延伸至該N型盆區域之一連續結構。 27. 如§奢求項24之處理系統，其巾該N+保護環隔離該p型蟲 晶區域與該p型基板且為該N型盆區域提供一電連接。 28. 如請求項24之處理系統，其中該口型接地環為連接該p型 磊晶至一給定電位之一連續或非連續結構。 29. —種CMOS影像感測器結構，其包括： 一 η型基板，其位於一像素陣列區域及一周邊區域下 方，該η型基板具有一η型基板區域及—η型磊晶區域； 一 η型周邊側壁（Ν+保護環），其係配置成至少在該像 素陣列區域中，該域位於—ρ型導電區域下 方，該η型磊晶區域在該像素陣列區域下方延伸且延伸 至環繞場氧化物區域下方’該像素陣列區域由—周邊 井側壁（Ρ型接地環）所圍繞，該口型接地環延伸至該等場Ρ 氧化物區域下方且進入該Ρ型導電區域中，以便為該: 蟲晶區域提供一電連接； 、Ρ型導電性延伸區域，其連接至紅色像素結構 導電區域且延伸至該η型磊晶區域内。 129930.doc 200901456 其進一步包括分 之—第二Ρ型導電 3 0.如請求項29之CMOS影像感測器結構， 離s亥η型蟲晶區域與該等紅色像素结構 植入區域。 31.如請求項29之CMOS , ……Ί市現艰 係環繞該像素陣列區域且向下延伸至該nM晶 一連續結構- 32.如請求項29之CM0S影像感測器結構，其中該叫"产 隔離該P型導電區域與該n型蟲晶區域且為該ρ型導電= 域提供一電連接。 °Π 33.如請求項29之CM0S影像感測器結構，其中該ρ型接地環 為連接該ρ型導電區域至—給定電位之—連續 = 結構。 Λ 34.—種形成一 CMOS影像感測器結構之方法，其包括： 形成一 η型磊晶區域以覆蓋一 n型基板； 在该η型磊晶區域上形成一 ρ型導電區域；在該Ρ型導電區域中形成場氧化物區域； 在《亥像素陣列區段内部形成_ ρ型接地環以在盆周圍 形成延伸至與&型導電區域接觸之一周邊ρ井壁 在°亥周邊區域中形成—η型側壁〇型保護環），其延伸 ^該η型蟲晶區域且形成分離該像素陣列區域與該周邊 區域之一n型區域隔離結構； _系化僅覆蓋紅色像素位 ·— — —-「- 7 ▲執仃一 ρ型植入以建立連接至該ρ型導電區域且延伸 該等紅色像素位置下方的該η型蟲晶區域内之該p型導 129930.doc 200901456 性延伸區域。 3 5.如清求項3 4夕γ二、 、 之形成一CMOS$像感測器結構之方法，苴 進'一步句k Λ ’、 一 刀離該η型磊晶區域與該等紅色像素結構之 一弟一Ρ型導電植入區域。 月长項34之形成一 CM〇s影像感測器結 中=成—η型蟲晶層係藉由生長蟲晶石夕。 、 月求項34之形成_ CM〇s影像感測器結構之方法其 r :使用每立方公分大約則原子之—濃度，以* 將大約4 is + 旱度的η型蟲晶層摻雜成一 n型導 38.如請求項34之y々门 主等电I•生 ,、之形成一 CMOS影像感測器結構之方法，其 中开:成％氧化物區域包括淺渠溝隔離（STI)技術。 :求項34之形成一 CM〇s*像感測器結構之方法，其 中場氧化物區域包括選自由二氧化石夕、氮化石夕、〇職 :物虱化物)、N〇(氮化物_氧化物)或〇n〇(氧化物-氮化 —化物）組成之群組的一絕緣材料。 40.如。月求項34之形成一 CM〇_像感測器結構之方法，其 令執行該P型植入以使該等所得p型導電性延伸區域具； 、n型磊晶區域近似相同之深度或比其深之—深度。 41·如請求項34之形成一圓S影像感測器結構之^法，直 比在該η型蟲晶植入期間所用之—植入更高的二 二:該ρ型植入，以使該ρ型植入將過補償該等所需 、，色像素位置下方的該η型磊晶區域。 42.如請求項34之形成— CM〇s影像感測器結構之方法，立 中該P型植入包括在大約!一之一能量位準下使用每； 129930.doc 200901456 方公分大於5E12原子之一硼劑量。 43. —種CMOS影像感測器結構，其包括： 至少一紅色像素結構’其駐留在 復盍~n型磊晶區域 之一 P型導電區域内；以及 -P型導電植入區域，其連接至該p型導電區域且 至該η型磊晶區域内。 44. 如請求項43之CMOS影像感測器結橋， 丹 具進一步包括分 f P 離該η型磊晶區域與該至少一個紅色像素結構之一第 型導電植入區域。 45. 如請求項43之CM〇s影像感測器結構，其進一步包括具 有-光敏p-n接面區域之一釘紮光二極體，該光敏㈣接 面區域具有一p型表面層與一n型光二極體區域。 46. 如請求項43之〇1^〇8影像感測器結構，其進一步包括： -浮動擴散區域，其與—n型導電傳送閘極相鄰； 各紅色像素結構，其藉由場氧化物區域且藉由重疊絕 緣材料與相鄰像素結構隔離，該絕緣材料係一半透明或 透明絕緣層。 47. 如請求項46之CM0S影像感測器結構，其中該半透明或 透明絕緣材料係選自基本上由Si〇2、BpsG、psG、bsg 或SOG組成之群組中的一材料。 仏-種積體電路’其包括：一半導體基板，該半導體基板 具有一像素陣列區域及一周邊電路區域，該半導體基板 包括： —π型基板’其位於一像素陣列區域及一周邊區域下 I29930.doc 200901456 方，該η型基板具有-n型基板區域及—n型蟲晶區域； 一η型周邊側壁（Ν+保護環），其係配置成至少在該像 素陣列區域中’該η型磊晶區域位於_ρ型導電區域下 方，該η型磊晶區域在該像素陣列區域下方延伸且延伸 至環繞場氧化物區域下方，該像素陣列區域由—周邊ρ 井側壁（Ρ型接地環）圍繞，該ρ型接地環延伸至該等場氧Ρ 化物區域下方且進入該ρ型導電區域_以便為該ρ型磊晶 區域提供一電連接； P型導電性延伸區域’其連接至紅色像素結構之該㈣ 導電區域且延伸至該n型磊晶區域内。 49. 如請求項48之積體電路，其進一步包括分離該N型盆區 域與該等紅色像素結構之一第二Ρ型導電植入區域。 50. 如請求項48之積體電路，其中制+保護環係環繞該像素 陣列區域且向下延伸至該η型遙晶區域之_連續結構。、 .如請求項48之積體電路，其中該Ν+保護環隔離該ρ型導 電區域與該η型磊晶區域且為該？型導電區域提供—電連 接。 52.如請求項48之積體電路，其中·型接地環為連㈣㈣ 導電區域至-給定電位之一連續<非連續結構。 53· -種處理系、统，其包含：⑴一處理器；及⑼一成像裝 置’其係_合至該處理器，該成像裝置包含—影像感剛 器，該影像感測器包括： 一η型基板，其位於一像素陣列區域及一周邊區域下 方，該η型基板具有-η型基板區域Α_η型蟲晶區域； 129930.doc -10- 200901456 一 η型周邊側壁（N+保護環），其係配置成至少 素陣列II域巾，該n㈣晶區域位於—p型導電區域下 方’該―蟲晶區域在該像素陣列區域下方延伸 至環繞場氧化物區域下方，該像素陣列區域 井側壁(P型接地環)所圍繞’該p型接地環延伸 J 氧化物區域下方且進人該p料電區財，以便為該^ 磊晶區域提供一電連接； :型導電性延伸區域，其連接至紅色像素結構之該p型 導電區域且延伸至該!!型磊晶區域内。 54. 55. 56. 57. 如請求項53之處理系統，其進_步包括分離該n型盆巴 域與該等紅色像素結構之一第二p型導電植入區域。 t請求項53之處理系統，其中前+保護環係環繞該像素 陣列區域且向下延伸至該n型遙晶區域之一連續結構， 如請求項53之積體電路，其中她保護環隔離 :區域與該η縣晶區域且為該㈣導電區域提供-電連 接0 如請求項53之處理系統，其中哕 ”中4 P型接地環為連接該p型 導電£域至-給疋電位之—連續或非連續結構。 129930.doc
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