專利名稱：Cmos圖像傳感器中的光電二極管及其制造方法
技術領域：
本發明涉及CMOS圖像傳感器，并且更具體地涉及CMOS圖像傳感器中的光電二極管及其制造方法，所述方法在藍光電二極管區中提供P-型雜質包含層，并通過擴散形成P-型擴散區，以因此減小結深度(junction depth)。因而，可有效地接收藍光以改善圖像質量。
背景技術：
圖像傳感器是用于將光學圖像信號轉換成電信號的半導體器件，并且包括開關類型的互補金屬-氧化物-硅(CMOS)圖像傳感器。CMOS圖像傳感器包括電荷耦合器件，在所述電荷耦合器件中，電荷載流子儲存在彼此非常接近的金屬-氧化物-硅(MOS)電容器和MOS晶體管中。MOS電容器和MOS晶體管使用CMOS技術制造成具有若干像素，所述CMOS技術在外圍電路中使用控制電路和信號處理電路，并使用MOS晶體管順序檢測輸出。
用于將目標信息轉換成電信號的CMOS圖像傳感器包括具有光電二極管的信號處理芯片。放大器、模/數轉換器、內電壓發生器、計時發生器和數字邏輯可連接到一個芯片，從而減小空間、功率和成本。電荷耦合器件可通過特殊方法制造，而CMOS圖像傳感器可通過蝕刻硅晶片的方法制造。該方法比制造電荷耦合器件的方法便宜。因而，CMOS圖像傳感器在大規模生產中是有利的，并具有有利的集成度。
在藍、紅和綠光中，最小波長的藍光在CMOS圖像傳感器中以0.5μm或更小穿透硅晶格(si1icon 1attice)。為減小半導體基片的表面中的懸掛鍵，通過具有P0/N-/P-外延結構的PNP二極管形成光電二極管。這里，通過離子注入形成P0層。這導致結深度增加，并因而難以有效的接收藍光并將光能轉換成電能。
圖1說明了根據相關現有技術的CMOS圖像傳感器中的光電二極管。如圖1所示，在高濃度P-型基片110上生長了低濃度P-型外延層111，并且通過在該外延層111中形成溝槽并以絕緣層填充該溝槽而在所述外延層111中形成用于隔離元件的淺溝槽隔離區118。然后，在外延層111上形成柵絕緣層116，并且在該柵絕緣層116上形成轉移晶體管(transfer transistor)的柵電極114和重置晶體管(reset transistor)的柵電極115。
在光電二極管區120的外延層111中形成低濃度N-型擴散區113。在轉移晶體管的柵電極114和重置晶體管的柵電極115之間以及在重置晶體管的柵電極115兩側的外延層111中形成高濃度N-型擴散區117。浮動擴散區121是轉移晶體管的柵電極114和重置晶體管的柵電極115之間的區。
在低濃度N-型擴散區113上以約0.2-0.5μm的厚度形成具有低于外延層111且高于基片110的濃度的P-型擴散區119，以在光電二極管區120中形成光電二極管。
因而，CMOS圖像傳感器的藍光電二極管由P-型半導體基片110、N-型擴散區113以及P-型擴散區119形成。通過離子注入而在N-型擴散區113上形成的P-型擴散區119的結深度增加。因而，難以有效地接收藍光并將光能轉換成電能。
發明內容
相應的，本發明涉及CMOS圖像傳感器中的光電二極管及其制造方法，所述方法基本上排除了由于相關現有技術的限制和缺點導致的所述問題的一個或多個。
本發明的一個優點是提供CMOS圖像傳感器中的光電二極管及其制造方法，其中在藍光電二極管區中形成P-型雜質包含層并通過擴散形成P-型擴散區，使得結深度減小并且藍光被有效地接收從而改善圖像質量。
本發明另外的特征和優點將在隨后的說明中闡明，并且部分地將從本說明中顯而易見，或可通過實踐本發明而了解。本發明的目的和其他優點將通過在本書面說明及關于此的權利要求以及附圖中所具體指出的結構和方法得以實現和獲得。
為實現這些及其他優點并且根據本發明的目的，如所體現的和廣泛描述的，提供有CMOS圖像傳感器中的光電二極管，其包括第一傳導類型半導體基片；第二傳導類型擴散區，在光電二極管區中的所述半導體基片上形成；第一傳導類型擴散區，在所述光電二極管區中的第二傳導類型擴散區上形成；以及第一傳導類型雜質包含層，在所述第一傳導類型擴散區上形成。
在本發明的另一方面中，提供有一種制造CMOS圖像傳感器中的光電二極管的方法，包括提供第一傳導類型半導體基片；在光電二極管區中的所述半導體基片上形成第二傳導類型擴散區；在所述光電二極管區中的第二傳導類型擴散區上形成第一傳導類型雜質包含區；以及通過將該第一傳導類型雜質包含區內的雜質擴散到該第二傳導類型擴散區中而形成第一傳導類型擴散區。
應理解，以上總體說明和以下詳細說明均為示范性和解釋性的，且意在提供如權利要求的本發明的進一步的解釋。
所包括的以便提供對本發明的進一步理解的附圖被引入并構成本說明書的一部分、說明本發明的實施例并且與所述描述一起用于解釋本發明的原理。在附圖中圖1是根據現有相關技術的CMOS圖像傳感器中的光電二極管的橫截面視圖；以及圖2是根據本發明的CMOS圖像傳感器中的光電二極管的橫截面視圖。
具體實施例方式
參考現在將詳細進行到本發明的示范性實施例，其實例在附圖中說明。在可能的無論何處，相似的參考標記將貫穿附圖使用以引用同一或相似部分。
圖2說明根據本發明的CMOS圖像傳感器中的光電二極管。如圖2所示，限定了光電二極管區220和浮動擴散區221。在高濃度P-型基片210上生長了低濃度P-型外延層211。通過在外延層211中形成溝槽并以絕緣層填充該溝槽而形成用于隔離元件的淺溝槽隔離區218。浮動擴散區221是在轉移晶體管的柵電極214和重置晶體管的柵電極215之間的區。
在外延層211上形成柵絕緣層216。在柵絕緣層216上形成轉移晶體管的柵電極214和重置晶體管的柵電極215。在光電二極管區220中的外延層211中形成低濃度N-型擴散區213。在轉移晶體管的柵電極214和重置晶體管的柵電極215之間以及在重置晶體管的柵電極215的兩側的外延層211中形成高濃度N-型擴散區217。
可在外延層211上層壓包含P-型雜質硼的硼硅酸鹽玻璃(boron silicateglass)(BSG)層231。該BSG層231可以光刻膠覆蓋，所述光刻膠被曝光并顯影以在光電二極管區220中形成光刻膠圖案(未示出)。利用該光刻膠圖案作為掩模以選擇地蝕刻所述BSG層231，使得BSG層231保留在光電二極管區220中，從而形成BSG層圖案231。去除所述光刻膠圖案后，包含在BSG層圖案231中的硼通過加熱工藝擴散到外延層211中以形成P-型擴散區219。該P-型擴散區219的結深度約為0.1-0.2μm。
根據本發明，因為在N-型擴散區上形成的P-型擴散區通過使用雜質包含層而不是離子注入的擴散方法而形成，可實現降低的且小的結深度。因而，可在圖像傳感器中有效地獲得具有相對短波長的藍光的光電效應。從而，可通過藍色調改善圖像再現能力。
對于本領域的技術人員將顯而易見的是，可在本發明中進行各種修改和變化而不離開本發明的精神和范圍。因而，這意味著倘若對本發明的修改和變化在所附權利要求及其等價物的范圍內，本發明應覆蓋所述修改和變化。
權利要求
1.一種CMOS圖像傳感器中的光電二極管，包括第一傳導類型半導體基片；第二傳導類型擴散區，在光電二極管區中的所述半導體基片上形成；第一傳導類型擴散區，在所述光電二極管區中的第二傳導類型擴散區上形成；以及第一傳導類型雜質包含層，在所述第一傳導類型擴散區上形成。
2.根據權利要求1的光電二極管，其中所述第一傳導類型雜質包含層是硼硅酸鹽玻璃層。
3.根據權利要求1的光電二極管，其中所述第一傳導類型擴散區是P-型區。
4.根據權利要求1的光電二極管，其中所述第一傳導類型擴散區具有約0.1-0.2μm的結深度。
5.一種制造CMOS圖像傳感器中的光電二極管的方法，包括提供第一傳導類型半導體基片；在光電二極管區中的所述半導體基片上形成第二傳導類型擴散區；在所述光電二極管區中的第二傳導類型擴散區上形成第一傳導類型雜質包含區；以及通過將所述第一傳導類型雜質包含區中的雜質擴散到所述第二傳導類型擴散中而形成第一傳導類型擴散區。
6.根據權利要求5的方法，其中所述第一傳導類型擴散區的形成包括在所述半導體基片上形成第一傳導類型雜質包含層；選擇地蝕刻所述第一傳導類型雜質包含層，使得該第一傳導類型雜質包含層保留在所述光電二極管區中；以及熱擴散所述第一傳導類型雜質包含層的雜質以形成所述第一傳導類型擴散區。
7.根據權利要求5的方法，其中所述第一傳導類型雜質包含區是硼硅酸鹽玻璃區。
8.根據權利要求5的方法，其中所述第一傳導類型擴散區是P-型區。
9.根據權利要求5的方法，其中所述第一傳導類型擴散區具有約0.1-0.2μm的結深度。
全文摘要
提供一種CMOS圖像傳感器，其中在藍光電二極管區中形成P－型雜質包含層并通過擴散形成P－型擴散區，使得結深度減小且藍光被有效地接收以改善圖像質量。一種制造CMOS圖像傳感器的方法，包括在光電二極管區中的第一傳導類型半導體基片上形成第二傳導類型擴散區；在光電二極管區中的第二傳導類型擴散區上形成第一傳導類型雜質包含區；以及通過將第一傳導類型雜質包含區中的雜質擴散到第二傳導類型擴散區中而形成第一傳導類型擴散區。
文檔編號H01L31/18GK1797791SQ20051013203
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月16日 優先權日2004年12月30日
發明者黃 俊 申請人:東部亞南半導體株式會社