发明名称 互补金氧半导体摄像元件
摘要 本发明系有关于一互补金氧半导体摄像元件。一互补金氧半导体摄像元件有一第一MOS元件作为主动像素(active pixel)的源跟区(source follower),一第二MOS元件作为主动像素的列选区(row select)。一非晶矽层作为感光二极体接受光照射的面积,在此非晶矽层同时含有 P型及N型的掺质。
申请公布号 TW466760 申请公布日期 2001.12.01
申请号 TW089110936 申请日期 2000.06.05
申请人 联华电子股份有限公司 发明人 潘瑞祥
分类号 H01L27/14 主分类号 H01L27/14
代理机构 代理人 陈达仁 台北巿南京东路二段一一一号八楼之三;谢德铭 台北巿南京东路二段一一一号八楼之三
主权项 1.一种互补金氧半导体影像元件,该元件至少包括:一具有一第一导电性的半导体底材;一第一金氧半导体元件,该第一金氧半导体元件有一第一源极及一第一汲极在该半导体底材中,且有一第一闸极结构在该半导体底材上;一第二金氧半导体元件,该第二金氧半导体元件有一第二源极及一第二汲极在该半导体底材中,且有一第二闸极结构在该半导体底材上,该第二源极与该第一金氧半导体元件的该第一汲极是互相连接的;一第一介电层,除了该第一闸极结构上没有覆盖外,覆盖在整个该半导体底材及该第一金氧半导体元件及该第二金氧半导体元件上;一多晶矽层在该第一介电层上,且与该第一金氧半导体元件的该第一闸极结构有电气上的接触;一非晶矽层在该多晶矽层上,在该非晶矽层中接近该多晶矽层的表面掺杂一第二导电性的离子,该第二导电性与该第一导电性是相反的,且在该非晶矽层的上表面中掺杂该第一导电性的离子;一电气接点位该非晶矽上;一第二介电层覆盖在该非晶矽层及该电气接点上;一介层窗插塞结构在一介层窗中,该介层窗穿过该第二介电层,该介层窗插塞结构连接到该电气接点上;及一接点窗插塞在一接点窗中,该接点窗穿过该第二介电层及该非晶矽层及多晶矽层及该第一介电层,该接点窗插塞结构连接到该第二闸极结构。2.如申请专利范围第1项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之半导体底材更包含形成一磊晶矽层在其上。3.如申请专利范围第1项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之第一金氧半导体元件具有N型,且作为主动像素的源跟区。4.如申请专利范围第1项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之第二金氧半导体元件具有N型,且作为主动像素的列选区。5.如申请专利范围第1项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之第一介电层是氮化矽层,而第二介电层为氧化层所组成。6.如申请专利范围第1项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之第一金氧半导体元件的第一源极连接到一工作电压。7.如申请专利范围第1项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之第二金氧半导体元件的第二汲极连接到一输出元件。8.如申请专利范围第1项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之第一导电性是P型,而第二导电性具有N型。9.如申请专利范围第1项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之非晶矽层是作为光二极体接收入射光的区域。10.如申请专利范围第1项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之介层窗插塞结构连接一偏压或是接地。11.如申请专利范围第1项之互补金氧半导体影像元件,更包括一第一井及一第二井,该第一井及一第二井具有该第二导电性,并在该半导体底材中,且所有该金氧半导体元件皆位于该第一井及该第二井之间;一第一扩散区,该第一扩散区位于该第一井中,并在该半导体的表面下位置,且与该多晶矽有电气上的接触;及一第二扩散区,该第二扩散区位于该第二井中,并在该半导体的表面下位置,且与该多晶矽有电气上的接触。12.如申请专利范围第11项之互补金氧半导体影像元件,更包括:一第一隔离区,该第一隔离区位于该第一扩散区及该第一源极之间;及一第二隔离区,该第二隔离区位于该第二扩散区及该第二汲极之间。13.一种互补金氧半导体影像元件,该元件至少包括:一半导体底材,该半导体底材具有一第一导电性,并有一磊晶层在该半导体底材上;一第一井具有该第一导电性,一第二井及一第三井具有一第二导电性,该第一导电性与该第二导电性是为相反电性,该第一井一侧与该第二井相邻,另一侧与该第三井相邻;一第一金氧半导体元件,该第一金氧半导体元件具有该第二导电性,并有一第一源极与第一汲极在该第一井中,而有一第一闸极结构在该第一井上;一第二金氧半导体元件,该第二金氧半导体元件具有该第二导电性,并有一第二源极与第二汲极在该第一井中,而有一第二闸极结构在该第一井上,且该第二源极与该第一金氧半导体元件的该第一汲极是相邻接的;一第一扩散区及一第二扩散区,该第一扩散区与该第二扩散区具有该第二导电性,该第一扩散区位于该半导体底材的表面下及该第二井中,而该第二扩散区位于该半导体底材的表面下及该第三井中;一第一隔离元件与该第一扩散区及该第一源极相连接,并位于该第一井与第二井间的表面上;一第二隔离元件与该第一第二扩散区及该第二汲极相连接,并位于该第一井与第三井间的表面上;一第一介电层,除了该第一闸极结构及该第一与该第二扩散区的部份表面外,该第一介电层覆盖了所有该第一及该第二金氧半导体元件及该半导体底材的表面;一多晶矽位于该第一介电层上,与该第一闸极结构及该第一与该第二扩散区有电性上的连接;一非晶矽层在该多晶矽层上,在接近该多晶矽层表面的该非晶矽层中掺杂一第二导电性的离子,且在该非晶矽层的上表面中掺杂该第一导电性的离子;一电气接点在该非晶矽层上;一第二介电层覆盖在该非晶矽层及该电气接点上;一介层窗插塞结构在一介层窗中,该介层窗穿过该第二介电层,该分层窗插塞结构连接到该电气接点上;及一接点窗插塞结构在一接点窗中,该接点窗穿过该第二介电层及该非晶矽层及多晶矽层及该第一介电层,该接点窗插塞结构连接到该第二闸极结构。14.如申请专利范围第13项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之第一导电性为P型,第二导电性为N型。15.如申请专利范围第13项之互补金氧半导体影像元件,其中上述所有的源极及汲极皆包括轻掺杂汲极区域与源极或汲极相邻。16.如申请专利范围第13项之互补金氧半导体影像元件,其中上述所有的扩散区域的掺质浓度皆比第二井及第三井的掺质浓度高。17.如申请专利范围第13项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之第一源极与一工作电压相连,该第一扩散区则与另一工作电压相连接。18.如申请专利范围第13项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之第二汲极与一输出元件相连接。19.如申请专利范围第13项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之非晶矽层第一型掺质至少包含氟化硼,第二型掺质至少包含砷。20.如申请专利范围第13项之互补金氧半导体影像元件,其中上述之介层窗插塞结构与一偏压相接连或接地。21.一种形成一互补金氧半导体影像元件的方法,该方法至少包括:提供一具有一第一导电性的半导体底材;形成一第一金氧半导体元件,该第一金氧半导体元件有一第一源极及一第一汲极在该半导体底材中,且有一第一闸极结构在该半导体底材上;形成一第二金氧半导体元件,该第二金氧半导体元件有一第二源极及一第二汲极在该半导体底材中,且有一第二闸极结构在该半导体底材上,该第二源极与该第一金氧半导体元件的该第一汲极是互相连接的;形成一第一介电层,除了该第一闸极结构上没有覆盖外,覆盖在整个该半导体底材及该第一金氧半导体元件及该第二金氧半导体元件上;形成一多晶矽层在该第一介电层上,且与该第一金氧半导体元件的该第一闸极结构有电气上的接触;形成一非晶矽层在该多晶矽层上;在该非晶矽层中接近该多晶矽层的表面进行离子植入,掺杂一第二导电性的离子,该第二导电性与该第一导电性是相反的;在该非晶矽层的上表面中进行离子植入,掺杂该第一导电性的离子;形成一电气接点位该非晶矽上;形成一第二介电层覆盖在该非晶矽层及该电气接点上;形成一介层窗插塞结构在一介层窗中,该介层窗穿过该第二介电层,该介层窗插塞结构连接到该电气接点上;及形成一接点窗插塞在一接点窗中,该接点窗穿过该第二介电层及该非晶矽层及多晶矽层及该第一介电层,该接点窗插塞结构连接到该第二闸极结构。22.如申请专利范围第21项之方法,其中上述之半导体底材更包含形成一磊晶矽层在其上。23.如申请专利范围第21项之方法,其中上述之第一金氧半导体元件具有N型,且作为主动像素的源跟区。24.如申请专利范围第21项之方法,其中上述之第二金氧半导体元件具有N型,且作为主动像素的列选区。25.如申请专利范围第21项之方法,其中上述之第一介电层是氮化矽层,而第二介电层为氧化层所组成。26.如申请专利范围第21项之方法,其中上述之第一金氧半导体元件的第一源极连接到一工作电压。27.如申请专利范围第21项之方法,其中上述之第二金氧半导体元件的第二汲极连接到一输出元件。28.如申请专利范围第21项之方法,其中上述之第一导电性是P型,而第二导电性具有N型。29.如申请专利范围第21项之方法,其中上述之非晶矽层是作为光二极体接收入射光的区域。30.如申请专利范围第21项之方法,其中上述之介层窗插塞结构连接一偏压或是接地。31.如申请专利范围第21项之方法,更包括:形成一第一井及一第二井,该第一井及一第二井具有该第二导电性,并在该半导体底材中,且所有该金氧半导体元件皆位于该第一井及该第二井之间;形成一第一扩散区,该第一扩散区位于该第一井中,并在该半导体的表面下位置,且与该多晶矽有电气上的接触;及形成一第二扩散区,该第二扩散区位于该第二井中,并在该半导体的表面下位置,且与该多晶矽有电气上的接触。32.如申请专利范围第31项之方法,更包括:形成一第一隔离区,该第一隔离区位于该第一扩散区及该第一源极之间;及形成一第二隔离区,该第二隔离区位于该第二扩散区及该第二汲极之间。33.一种形成一互补金氧半导体影像元件的方法,该方法至少包括:提供一半导体底材,该半导体底材具有一第一导电性,并有一磊晶层在该半导体底材上;形成一第一井具有该第一导电性,一第二井及一第三井具有一第二导电性,该第一导电性与该第二导电性是为相反电性,该第一井一侧与该第二井相邻,另一侧与该第三井相邻;形成一第一金氧半导体元件,该第一金氧半导体元件具有该第二导电性,并有一第一源极与第一汲极在该第一井中,而有一第一闸极结构在该第一井上;形成一第二金氧半导体元件,该第二金氧半导体元件具有该第二导电性,并有一第二源极与第二汲极在该第一井中,而有一第二闸极结构在该第一井上,且该第二源极与该第一金氧半导体元件的该第一汲极是相邻接的;形成一第一扩散区及一第二扩散区,该第一扩散区与该第二扩散区具有该第二导电性,该第一扩散区位于该半导体底材的表面下及该第二井中,而该第二扩散区位于该半导体底材的表面下及该第三井中;形成一第一隔离元件与该第一扩散区及该第一源极相连接,并位于该第一井与第二井间的表面上;形成一第二隔离元件与该第一第二扩散区及该第二汲极相连接,并位于该第一井与第三井间的表面上;形成一第一介电层,除了该第一闸极结构及该第一与该第二扩散区的部份表面外,该第一介电层覆盖了所有该第一及该第二金氧半导体元件及该半导体底材的表面;形成一多晶矽位于该第一介电层上,与该第一闸极结构及该第一与该第二扩散区有电性上的连接;形成一非晶矽层在该多晶矽层上;在接近该多晶矽层表面的该非晶矽层中进行离子植入,掺杂一第二导电性的离子;在该非晶矽层的上表面中进行离子植入,掺杂该第一导电性的离子;形成一电气接点在该非晶矽层上;形成一第二介电层覆盖在该非晶矽层及该电气接点上;形成一介层窗插塞结构在一介层窗中,该介层窗穿过该第二介电层,该介层窗插塞结构连接到该电气接点上;及形成一接点窗插塞结构在一接点窗中,该接点窗穿过该第二介电层及该非晶矽层及多晶矽层及该第一介电层,该接点窗插塞结构连接到该第二闸极结构。34.如申请专利范围第33项之方法,其中上述之第一导电性为P型,第二导电性为N型。35.如申请专利范围第33项之方法,其中上述所有的源极及汲极皆包括轻掺杂汲极区域与源极或汲极相邻。36.如申请专利范围第33项之方法,其中上述所有的扩散区域的掺质浓度皆比第二井及第三井的掺质浓度高。37.如申请专利范围第33项之方法,其中上述之第一源极与一工作电压相连,该第一扩散区则与另一工作电压相连接。38.如申请专利范围第33项之方法,其中上述之第二汲极与一输出元件相连接。39.如申请专利范围第33项之方法,其中上述之非晶矽层第一型掺质至少包含氟化硼,第二型掺质至少包含砷。40.如申请专利范围第33项之方法,其中上述之介层窗插塞结构与一偏压相接连或接地。图式简单说明:第一图A为根据传统方式设计的互补式金氧半导体摄像元件的剖面示意图;第一图B为根据传统方式设计的互补式金氧半导体摄像元件中单位像素布线(layout)的上视(top view)示意图;第一图C为在传统方式设计中的互补式金氧半导体摄像元件的局部电路简图;第二图A至第二图I为根据本发明制作一互补式金氧半导体摄像元件时,各阶段互补式金氧半导体摄像元件的剖面示意图;及第三图在本发明中的互补式金氧半导体摄像元件中单位像素布线(layout)的上视(top view)示意图。
地址 新竹科学工业园区新竹市力行二路三号