阅读说明：本技术 源极跟随管及cmos传感器的形成方法 (Source follower tube and CMOS sensor forming method ) 是由 田志 李娟娟 邵华 陈昊瑜 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种源极跟随管及CMOS传感器的形成方法,包括：提供衬底,在所述衬底上形成有源区和与所述有源区相邻的浅沟槽隔离结构；在所述有源区内形成埋沟通道,所述埋沟通道的两侧到所述浅沟槽隔离结构均具有一定的距离；在所述有源区的衬底上形成栅氧化硅；在所述栅氧化硅和所述浅槽隔离结构上形成栅极结构。在本发明提供的源极跟随管及CMOS传感器的形成方法中,埋沟通道到浅沟槽隔离结构具有一定距离,使得埋沟通道中的载流子远离浅沟槽隔离结构的界面,利用形成的空间电荷区来降低浅沟槽隔离结构的界面对于载流子的影响。从而改善CMOS传感器的抗噪声能力和提高CMOS传感器获得的图像的质量。(The invention provides a method for forming a source follower tube and a CMOS sensor, which comprises the following steps: providing a substrate, and forming an active area and a shallow trench isolation structure adjacent to the active area on the substrate; forming a buried channel in the active region, wherein a certain distance is reserved between the two sides of the buried channel and the shallow trench isolation structure; forming gate oxide silicon on the substrate of the active region; and forming a grid structure on the grid silicon oxide and the shallow groove isolation structure. In the forming method of the source electrode follower tube and the CMOS sensor, the buried channel has a certain distance to the shallow trench isolation structure, so that a current carrier in the buried channel is far away from an interface of the shallow trench isolation structure, and the influence of the interface of the shallow trench isolation structure on the current carrier is reduced by utilizing the formed space charge area. Thereby improving the noise immunity of the CMOS sensor and improving the quality of an image obtained by the CMOS sensor.)

源极跟随管及CMOS传感器的形成方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种源极跟随管及CMOS传感器的形成方法。

背景技术

通常CMOS图像传感器的一个有源像素单元包含位于P型外延层100中的一个P+/N+/P-光电二极管200(PD，Photo Diode)和若干晶体管，以4T结构CMOS图像传感器为例，四个晶体管具体包括转移管300(TX，Transfer)、源极跟随管400(SF，Source Follow)、复位管500(RST，Reset)和行选择管600(RS，Row Select)。图1示出了4T结构CMOS图像传感器的示意图。

如图1所示的CMOS图像传感器，其基本工作原理是这样的：光照前，打开复位管500和转移管300，将光电二极管200区域的原有的电子释放；在光照时，关闭所有晶体管，在光电二极管200空间电荷区产生电荷；读取时，打开转移管300，将存储在PD区的电荷传输到浮动扩散节点700(FD，Floating Diffusion)，传输后，转移管关闭，并等待下一次光照的进入。在浮动扩散节点700上的电荷信号随后用于调整源极跟随管400，将电荷转变为电压，并通过行选择管600将电流输出到模数转换电路中。由于光电二极管200的尺寸较大，满阱容量(光电二极管存储电荷的能力)得到提升，可以存储更多电子，从而可以提高像素单元的动态范围(最亮与最暗情况的比值)，降低噪声对像素的影响，信噪比会有所提高。随着对于高像素的要求，像素区中晶体管面积，以及隔离的距离都要进行缩减，其中器件的本身性能也会影响整体像素结构性能。

继续参照图2，现有技术的源极跟随管，埋沟通道140位于有源区120内，直接覆盖有源区120的横截面上，而有源区120两侧为浅沟槽隔离结构130，有源区上方为栅氧化硅150和栅极结构160。因此，埋沟通道140的边缘与浅沟槽隔离结构130的边缘相接触，而浅沟槽隔离结构130内填充的氧化物为二氧化硅，因此，在浮动扩散节点700上的电荷信号用于调整源极跟随管400，将电荷转变为电压，并通过行选择管600将电流输出到模数转换电路中这个步骤时，载流电子通过埋沟通道140时会与浅沟槽隔离结构130的二氧化硅界面产生撞击，二氧化硅界面会对载流子造成严重的散射行为，影响晶体管的抗噪声能力，最终影响CMOS传感器获得的图像的质量。并且随着CMOS传感器的尺寸的减小，这个散射行为的影响在增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种源极跟随管及CMOS传感器的形成方法，在载流子经过埋沟通道时，可以消除载离子与浅沟槽隔离结构的界面的撞击，减少浅沟槽隔离结构的界面对载流子的扰动，从而改善CMOS传感器的抗噪声能力和提高CMOS传感器获得的图像的质量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种源极跟随管的形成方法，包括：

提供衬底，在所述衬底上形成有源区和与所述有源区相邻的浅沟槽隔离结构；

在所述有源区内形成埋沟通道，所述埋沟通道的两侧到所述浅沟槽隔离结构均具有一定的距离；

在所述有源区的衬底上形成栅氧化硅；

在所述栅氧化硅和所述浅槽隔离结构上形成栅极结构。

可选的，在所述的源极跟随管的形成方法中，所述衬底包括硅衬底以及在硅衬底上生长的P型外延层。

可选的，在所述的源极跟随管的形成方法中，所述有源区和所述浅沟槽隔离结构均为多个，多个所述有源区和多个所述浅沟槽隔离结构间隔设置，所述有源区的表面低于所述浅沟槽隔离结构的表面。

可选的，在所述的源极跟随管的形成方法中，所述有源区注入的离子为：P型离子。

可选的，在所述的源极跟随管的形成方法中，所述形成所述埋沟通道的方法为：向所述有源区内形成埋沟通道的区域注入N型掺杂的离子。

可选的，在所述的源极跟随管的形成方法中，所述埋沟通道的两侧到所述浅沟槽隔离结构的距离相等。

可选的，在所述的源极跟随管的形成方法中，所述埋沟通道的一侧到所述浅沟槽隔离结构的距离为所述埋沟通道的宽度的三分之一。

可选的，在所述的源极跟随管的形成方法中，所述浅沟槽隔离结构的形成方法为：

刻蚀所述衬底形成沟槽；

向所述沟槽内填充二氧化硅形成浅沟槽隔离结构。

可选的，在所述的源极跟随管的形成方法中，所述氧化物为二氧化硅。

本发明还提供了一种CMOS传感器的形成方法，包括：

形成如上述所述的源极跟随管；

形成与所述源极跟随管连通的光电二极管、转移管、复位管和行选择管。

在本发明提供的源极跟随管及CMOS传感器的形成方法中，埋沟通道到浅沟槽隔离结构具有一定距离，使得埋沟通道中的载流子远离浅沟槽隔离结构的界面，利用形成的空间电荷区来降低浅沟槽隔离结构的界面对于载流子的影响。从而改善CMOS传感器的抗噪声能力和提高CMOS传感器获得的图像的质量。

附图说明

图1是CMOS图像传感器的结构示意图；

图2是现有技术的源极跟随管的结构示意图；

图3是本发明实施例的源极跟随管的形成方法的流程图；

图4是本发明实施例的源极跟随管的结构示意图；

120-有源区、130-浅沟槽隔离结构、140-埋沟通道、150-栅氧化硅、160-栅极结构、210-衬底、220-有源区、230-浅沟槽隔离结构、240-埋沟通道、250-栅氧化硅、260-栅极结构、200-光电二极管、300-转移管、400-源极跟随管、500-复位管、600-行选择管。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。

参照图3，本发明提供了一种源极跟随管的形成方法，包括：

S11：提供衬底，在所述衬底上形成有源区和与所述有源区相邻的浅沟槽隔离结构；

S12：在所述有源区内形成埋沟通道，所述埋沟通道的两侧到所述浅沟槽隔离结构均具有一定的距离；

S13：在所述有源区的衬底上形成栅氧化硅；

S14：在所述栅氧化硅和所述浅槽隔离结构上形成栅极结构。

参照图4，首先，提供一衬底210，衬底可以是硅衬底以及在硅衬底上生长的一P型外延层。在衬底210上通过注入P型掺杂离子形成有源区220。接着，刻蚀衬底210形成多个沟槽，向沟槽内填充氧化物形成浅沟槽隔离结构230，例如，氧化物可以是二氧化硅，在其他实施例中，也可以填充其他类型的氧化物。有源区220和浅沟槽隔离结构230均为多个，并且有源区220和浅沟槽隔离结构230相间形成。有源区220的表面低于浅沟槽隔离结构230的表面，即有源区220在多个浅沟槽隔离结构230之间形成沟槽。

接着，向有源区220内注入与有源区220内的离子相反类型的离子形成埋沟通道240，如，有源区220内注入的是P型掺杂离子，这里则注入N型掺杂离子形成埋沟通道240，埋沟通道位于有源区220内部，埋沟通道240在有源区220内的一定深度的地方，而这个深度的具体尺寸由实际情况确定，而深度的位置根据与注入的离子的能量有关，具体的方法为现有技术，在此不再赘述。在有源区220的横截面上，埋沟通道240与两边的浅沟槽隔离结构230的距离均为埋沟通道240的三分之一，即，埋沟通道240的宽度占浅沟槽结构230之间的距离的五分之三，埋沟通道240到浅沟槽结构230均为一份。当然，在本发明实施例的其他结构中，也可以是其他的比例。

接着，在有源区220的衬底上形成栅氧化硅250，栅氧化硅250可以是二氧化硅。栅氧化硅250同样位于沟槽内。再在栅氧化硅250和浅沟槽隔离结构230表面形成多晶硅作为栅极结构260。

接着，请同时参照图1，本发明还提供了一种CMOS的形成方法，在衬底其他地方的表面分别形成光电二极管200、转移管300、复位管500和行选择管600，形成的方法为现有技术，在此不再赘述。

采用本发明形成的源极跟随管的形成方法，在光照时，关闭所有晶体管，在光电二极管200空间电荷区产生电荷；读取时，打开转移管300，将存储在PD区的电荷传输到浮动扩散节点700(FD，Floating Diffusion)，传输后，转移管300关闭，并等待下一次光照的进入。在浮动扩散节点700上的电荷信号随后用于调整源极跟随管400，将电荷转变为电压，并通过行选择管600将电流输出到模数转换电路中。电流经过源极跟随管400时会经过埋沟通道240，通过将原有全覆盖有源区的埋沟通道，变为部分覆盖有源区220的埋沟通道240，即埋沟通道240到浅沟槽隔离结构230的二氧化硅界面具有一定距离，使得埋沟通道240中的载流子远离浅沟槽隔离结构230的二氧化硅界面，利用形成的空间电荷区来降低二氧化硅界面对于载流子的影响。从而改善CMOS传感器的抗噪声能力和提高CMOS传感器获得的图像的质量。

综上，在本发明实施例提供的源极跟随管及CMOS传感器的形成方法中，通过将原有全覆盖有源区的埋沟通道，埋沟通道到浅沟槽隔离结构具有一定距离，使得埋沟通道中的载流子远离浅沟槽隔离结构的界面，利用形成的空间电荷区来降低浅沟槽隔离结构的界面对于载流子的影响。从而改善CMOS传感器的抗噪声能力和提高CMOS传感器获得的图像的质量。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。