技术领域
[0001] 本
发明涉及
半导体制造技术领域，尤其涉及一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法。
背景技术
[0002] 图像传感器已经被广泛地应用于
数码相机、移动手机、医疗器械、
汽车和其他应用场合。特别是制造CMOS（互补型金属
氧化物半导体）图像传感器技术的快速发展，使人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。
[0003]
现有技术中的图像传感器芯片，所采集到图像中的亮点或亮线区域会大于实际物象尺寸。例如，所拍照的相片中含有发光强烈的太阳、汽
车头灯、
白炽灯或反光强烈的亮光物象时，这些物象会大于实际尺寸，太阳和灯光等亮光区域变得比实际尺寸大的多，这种现象在图像领域被称为图像弥散。
[0004] 现有技术中的图像传感器，以CMOS图像传感器四晶体管像素结构为例，如图1所示。图1中，101～105为相互临近的光电
二极管，TX1和TX2为电荷传输晶体管，RX1和RX2为复位晶体管，SF1和SF2为源跟随晶体管，SX1和SX2为行选择晶体管；CT11、CT12和CT21、CT22为晶体管有源区
接触孔，其中CT11和CT21与电源正极相互连接。图1所示虚线切线
位置的切面图如图2所示，在P型
硅基体中的器件中，201～203为相邻的
光电二极管，204为晶体管漏端有源区并且与电源相连，205为P（阳性）型阱区，206为P+层。
[0006] 当光电二极管201受到强光照射，光电二极管201阱内因电荷太满而溢出到P型硅基体中，溢出的过多电荷会绕过P型阱区205漂移到临近的光电二极管202和203阱内，即光电二极管202和203受到了201的电荷串扰；当光电二极管202或203因为光电二极管201的电荷串扰而饱和后，光电二极管202左侧的光电二极管或光电二极管203右侧的光电二极管也会受到光电二极管202或203的电荷串扰，进而弥散开来。这将使受到串扰的像素
信号不能反映真实光照，引起饱和像素数量比实际增多，并且会造成图像
颜色失真，发生图像弥散现象。因此，存在图像弥散现象的图像传感器，不能正确采集到强光物体临近的物体信息，从而降低了图像的
质量。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法，防止采集的图像产生弥散现象，同时消除强光图像的周围像素颜色失真的问题。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0009] 一种防止图像弥散的图像传感器像素结构，至少包括置于半导体基体中的光电二极管、设置于该光电二极管一侧的一浅槽隔离区、设置于该光电二极管另一侧的两个浅槽隔离区及设置于所述两个浅槽隔离区之间且与电源相连的晶体管漏端有源区，其中，所述光电二极管一侧的一浅槽隔离区、另一侧的两个浅槽隔离区中的一个浅槽隔离区及所述晶体管漏端部分有源区上均设有深P型阱区，其中，所述晶体管漏端有源区上的深P型阱区，其
覆盖距所述光电二极管较远的浅槽隔离区，且不与距所述光电二极管较近的浅槽隔离区接触；使得所述光电二极管与晶体管漏端有源区之间构成溢出电荷导流通道。
[0010] 进一步的，所述深P型阱区的深度不小于2.5um。
[0011] 一种防止图像弥散的图像传感器像素结构的制造方法，该方法包括：
[0012] 在半导体基体表面生长一层氧化层，再
旋涂光刻胶，并显影；
[0013] 在所述光刻胶上设置两开口；其中，一开口正对光电二极管一侧的一浅槽隔离区，另一开口覆盖远离所述光电二极管的浅槽隔离区和部分有源区，且不与靠近所述光电二极管的浅槽隔离区接触；
[0014] 通过所述两开口注入P型离子，形成深P型阱区；
[0015] 去除光刻胶，获得防止图像弥散的图像传感器像素结构。
[0016] 进一步的，所述氧化层为工艺保护层，其厚度为10nm～12nm。
[0017] 进一步的，所述光刻胶的厚度不小于2.7um。
[0018] 进一步的，所述通过所述两开口注入P型离子，形成深P型阱区包括：
[0019] 采用两次注入的方式，第一次注入
能量为500keV～600keV，注入剂量为2.8e12离子/平方厘米～3.2e12离子/平方厘米；第二次注入能量不小于900keV，注入剂量至少为3e12离子/平方厘米；所形成的深P型阱深度至少为2.5um。
[0020] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过采用深P阱
离子注入，使得光电二极管与晶体管漏端有源区之间构成电荷外溢通道。因此，图像传感器光电二极管饱和时的外溢电荷，可通过此电荷外溢通道导流至晶体管漏端有源区，进而被电源吸收，而不会串扰到临近像素的光电二极管中；从而可以防止图像弥散现象的发生，同时消除强光图像的周围像素颜色失真的问题。
附图说明
[0021] 为了更清楚地说明本发明
实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0022] 图1为本发明背景技术提供的现有的CMOS图像传感器的四晶体管像素结构平面示意图；
[0023] 图2为本发明背景技术提供的现有的CMOS图像传感器的光电二极管及其周围的切面示意图；
[0024] 图3为本发明实施例一提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构中光电二极管及其周围的切面示意图；
[0025] 图4为本发明实施例二提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构制造方法中生成氧化层保护层步骤的示意图；
[0026] 图5为本发明实施例二提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构制造方法中第一次旋涂光刻胶并显影步骤的示意图；
[0027] 图6为本发明实施例二提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构制造方法中深P型阱离子注入步骤的示意图；
[0028] 图7为本发明实施例二提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构制造方法中去除光刻胶步骤的示意图。
具体实施方式
[0029] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0030] 实施例一
[0031] 本发明实施例提供一种防止图像弥散的图像传感器像素结构，至少包括置于半导体基体中的光电二极管、设置于该光电二极管一侧的一浅槽隔离区、设置于该光电二极管另一侧的两个浅槽隔离区及设置于所述两个浅槽隔离区之间且与电源相连的晶体管漏端有源区，其中，所述光电二极管一侧的一浅槽隔离区、另一侧的两个浅槽隔离区中的一个浅槽隔离区及所述晶体管漏端部分有源区（未全部覆盖）上均设有深P型阱区，其中，所述晶体管漏端有源区上的深P型阱区，其覆盖距所述光电二极管较远的浅槽隔离区，且不与距所述光电二极管较近的浅槽隔离区接触；使得所述光电二极管与晶体管漏端有源区之间构成溢出电荷导流通道。
[0032] 进一步的，所述深P型阱区的深度不小于2.5um。
[0033] 本发明的实施例中，图像传感器像素结构可适用于四晶体管、五晶体管、六晶体管和七晶体管像素，像素结构中的光电二极管可适用于Pin型N型光电二极管，Pin型P型光电二极管，部分Pin型光电二极管，
多晶硅栅型光电二极管，并且包含前照式CMOS图像传感器和背照式CMOS图像传感器两种类型；同时也适用于CCD（电荷
耦合器件）图像传感器。
[0034] 为了便于说明，本实施例以图像传感器四晶体管像素结构，光电二极管采用Pin型N型光电二极管，像素中的晶体管采用N型晶体管为例进行介绍。
[0035] 如图3所示，为本发明实施例提供的一种防止图像弥散的图像传感器像素结构中光电二极管及其周围的切面示意图；其切面为图1所示虚线切线位置的切面。
[0036] 图3中，半导体基体为P型硅基体，301、302和303为相临近的光电二极管区，304为晶体管漏端有源区，并且与电源Vdd相连，305为深P型阱区，306为P+层，STI为CMOS传统工艺中的浅槽隔离区。
[0037] 其中，深P型阱区305的深度至少为2.5um；并且在晶体管漏端有源区部分，深P型阱区305只占据了一部分（占据区域可根据实际情况来确定，但未全部覆盖）的晶体管漏端有源区304区，即深P型阱区305区至少要覆盖远离所述光电二极管的STI区，深P型阱区305最多不能与靠近所述光电二极管的STI区接触。在图3中可以看出，由于深P型阱区305未覆盖晶体管漏端有源区304左边一侧，而未覆盖P型阱部分的P型离子浓度低于P型阱区P型离子浓度，所以深P型阱区305左侧的势垒低于深P型阱区305；由于304为晶体管漏端有源区，此有源区为N+注入区，并且与电源Vdd相连，所以晶体管漏端有源区304左下部分与光电二极管301之间的区域的势垒都会低于光电二极管301两侧的深P型阱区305。因此，光电二极管301饱和时外溢的电荷漂移到靠近所述光电二极管的STI附近，在晶体管漏端有源区304电源电势的作用下很容易被晶体管漏端有源区304吸取，进而被电源吸收，所以外溢电荷很难绕过深P型阱区305势垒区而漂移到光电二极管302或光电二极管303。
[0038] 本发明实施例图3中，晶体管漏端有源区304左下侧，深P型阱区305左侧，与靠近所述光电二极管的STI之间形成的低势垒区，即为本发明所述的溢出电荷导流通道，此通道的存在，防止了光电二极管301因饱和外溢电荷串扰到临近的光电二极管302或光电二极管303。
[0039] 本发明实施例通过采用深P阱离子注入，使得光电二极管与晶体管漏端有源区之间构成电荷外溢通道。因此，图像传感器光电二极管饱和时的外溢电荷，可通过此电荷外溢通道导流至晶体管漏端有源区，进而被电源吸收，而不会串扰到临近像素的光电二极管中；从而可以防止图像弥散现象的发生，同时消除强光图像的周围像素颜色失真的问题。
[0040] 实施例二
[0041] 本发明实施例提供一种防止图像弥散的图像传感器像素结构的制造方法。具体的工艺步骤包括图4～图7所示的步骤：
[0042] 1）如图4所示，在传统CMOS工艺中的STI工艺后，在半导体基体表面上生长一层氧化层401作为工艺保护层，其厚度为10nm～12nm，本实施例采用P型硅基体。
[0043] 2）如图5所示，旋涂光刻胶，并显影，在预定的P型阱注入区开口；光刻胶的厚度，不小于2.7um。所述在预定的P型阱注入区开口包括：一开口正对光电二极管一侧的一浅槽隔离区，另一开口覆盖远离所述光电二极管的浅槽隔离区和部分有源区，且不与靠近所述光电二极管的浅槽隔离区接触。
[0044] 3）如图6所示，半导体P型离子注入（例如，
硼离子），采用两次注入；第一次离子注入能量为500keV～600keV，注入剂量为2.8e12离子/平方厘米～3.2e12离子/平方厘米；第二次离子注入能量大于900keV，注入剂量至少为3e12离子/平方厘米；所形成的深P型阱深度不小于2.5um。
[0045] 4）如图7所示，深P型阱离子注入完毕后，去除光刻胶，获得防止图像弥散的图像传感器像素结构。
[0046] 另外，本实施例的深P型阱也可使用其它离子注入能量和剂量，只要能够形成外溢电荷导流通道即可；而深P型阱位于晶体管漏端有源区左侧部分，则外溢电荷导流通道形成于有源区右侧部分区域，此导流通道对右侧光电二极管起作用。
[0047] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以
权利要求书的保护范围为准。
