[發明專利]CMOS影像傳感器像元結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201210575311.1
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103066089B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 康曉旭;趙宇航
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

1.一種CMOS影像傳感器的像元結構，其包括硅襯底上的光敏元件和用于標準CMOS器件的多層結構，其中，所述多層結構包括第一多晶硅層、第一接觸孔層、第一金屬互連層和第一通孔層；在所述光敏元件的上方具有形成透光空間的深溝槽，其特征在于：所述硅襯底與多層結構之間還具有一層柵極氧化層；所述多層結構中的頂層上的鈍化層被去除；所述光敏元件上方的深溝槽具有從所述多層結構的頂層至所述柵極氧化層的深度且所述深溝槽的側壁由光線反射屏蔽層環繞，所述光線反射屏蔽層在縱向從柵極氧化層起至所述多層結構的頂層連續排布，以反射入射到所述光線反射屏蔽層的光線；其中所述深溝槽內填充透明材料以形成透光體，所述深溝槽在縱向方向的投影面完全覆蓋所述光敏元件，所述光線反射屏蔽層與所述透光體之間具有介質層；所述光線反射屏蔽層包括位于所述第一多晶硅層中并由多晶硅所圍成的第二多晶硅層、位于所述第一接觸孔層中并由多個接觸孔密集排布所圍成的第二接觸孔層、位于所述第一金屬互連層中由金屬連線所圍成的第二金屬互連層和位于所述第一通孔層中并由多個通孔密集排布所圍成的第二通孔層；其中所述第二金屬互連層為連續的封閉式環形結構并完全包圍所述深溝槽；所述第二接觸孔層由多個接觸孔密集排布而形成不封閉的環形結構并包圍所述深溝槽，所述第二通孔層由多個通孔密集排布而形成不封閉的環形結構并包圍所述深溝槽。

2.根據權利要求1所述的CMOS影像傳感器的像元結構，其特征在于所述光線反射屏蔽層的厚度為50A-5000A。

3.根據權利要求1所述的CMOS影像傳感器的像元結構，其特征在于：所述第二多晶硅層是N型摻雜的多晶硅或P型摻雜的多晶硅或者無摻雜的多晶硅；所述第二接觸孔層和第二通孔層中的接觸孔和通孔的材料為銅或鎢；所述第二金屬互連層中金屬連線的材料為銅或鋁。

4.根據權利要求1所述的CMOS影像傳感器的像元結構，其特征在于：所述光線反射屏蔽層與透光體之間的介質層的厚度為0.05um-1um。

5.根據權利要求1所述的CMOS影像傳感器的像元結構，其特征在于：所述光線反射屏蔽層在從上至下的投影面上呈多邊形并包圍所述光敏元件；所述多邊形為方形或六角形。

6.根據權利要求1所述的CMOS影像傳感器的像元結構，其特征在于：所述透明材料所形成的透光體還覆蓋所述多層結構的頂層。

7.根據權利要求6所述的CMOS影像傳感器的像元結構，其特征在于：該透明材料是含碳、氫、氧的透明樹脂。

8.根據權利要求1所述的CMOS影像傳感器的像元結構，其特征在于：所述深溝槽之間隔離區頂部的所述光線反射屏蔽層部分被去除，以避免相鄰像元間的串聯干擾。

9.一種權利要求1所述的CMOS影像傳感器的像元結構的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S301：在硅襯底上排布光敏元件、用于標準CMOS器件的多層結構、硅襯底與多層結構之間的柵極氧化層和光線反射屏蔽層，并利用標準CMOS工藝實現包括光敏元件、多層結構、柵極氧化層和光線反射屏蔽層；其中，所述多層結構包括第一多晶硅層、第一接觸孔層、第一金屬互連層和第一通孔層；所述光線反射屏蔽層在縱向上自所述柵極氧化層起至所述多層結構的頂層連續排布；所述光線反射屏蔽層包括位于所述第一多晶硅層中的第二多晶硅層、位于所述第一接觸孔層中的由多個接觸孔密集排布所圍成的第二接觸孔層、位于所述第一金屬互連層中的由金屬連線所圍成的第二金屬互連層、和位于所述第一通孔層中的由多個通孔密集排布所圍成的第二通孔層；其中所述第二金屬互連層為連續的封閉式環形結構并完全包圍所述深溝槽；所述第二接觸孔層由多個接觸孔密集排布而形成不封閉的環形結構并包圍所述深溝槽，所述第二通孔層由多個通孔密集排布而形成不封閉的環形結構并包圍所述深溝槽；

步驟S302：在所述光線反射屏蔽層所圍成區域的中間且在所述光敏元件的上方刻蝕實現深溝槽；其中，所述深溝槽具有從所述多層結構的頂層至所述柵極氧化層的深度，且所述深溝槽的側壁與所述光線反射屏蔽層之間具有介質層；

步驟S303，向深溝槽內填充透明材料以形成透光體，并在所述透光體上表面實現的彩色濾光層和微透鏡層。