[發明專利]一種背照式寬動態范圍CMOS圖像傳感器的制作方法

在審

• 申請號: 201710149265.1
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN108573986A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 董長春;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工大華生電子有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及了CMOS圖像傳感器領域，尤其是涉及了一種背照式款動態范圍圖像傳感器的制作方法。本發明通過在背面制作深槽隔離和P阱注入，減小了器件間像素單元的電光學串擾，增大了器件的滿井容量，同時在背面進行離子注入減小背面照光后擴散電子引起的電學串擾。而CMOS像素單元結構采用5T有源像素結構作為單元結構，五管有源像素由于采用全并行曝光模式，像素勢阱很快被填滿，提高了圖像傳感器的動態范圍。

技術領域

本發明涉及CMOS圖像傳感器領域，特別是涉及一種減小背照式CMOS圖像傳感器串擾的制作方法。

背景技術

眼睛是人的視覺圖像來源，而人類通過視覺系統獲得的信息量約占總獲取信息量的80%以上。而圖像傳感器（Image Sensor）就是視頻采集設備的圖像接受裝置，類似人類的眼睛。圖像傳感器在如今電子數碼產品中屢見不鮮，發揮著重要的作用。CMOS圖像傳感器可應用于PC終端攝像頭、數碼相機、手機及平板電腦監控攝像頭、工業攝像機、可視門鈴、汽車尾視、汽車防盜、機器視覺、安防監控等領域。在縱橫交錯的信息世界里，圖像傳感器作為圖像信息采集系統的“視網膜”，因其能實現圖像信息的實時采集、數字形式多層次呈現，在信息時代發揮著不可替代的作用。

半導體圖像傳感器包括電荷耦合器件圖像傳感器（Charge CoupledDevice,CCD）和互補金屬氧化物半導體圖像傳感器（CMOS Image Sensor,CIS）。其中CMOS 圖像傳感器是指基于 CMOS 工藝制造的圖像傳感器，是將模擬光信號轉化為數字電信號的器件單元。先，外界光源通過光學器件，將圖像匯聚到 CMOS圖像傳感器感光區域像素陣列上。像素陣列將接收到的光信號轉化為模擬電信號，并經過放大、去噪送到模數轉換器（Analog-to-DigitalConverter, ADC）中數字化。最后，數字化的信號經過圖像處理芯片運算得到一幅清晰真實的圖像。

背照式（Back-Side illuminated sensor,BSI）CMOS 圖像傳感器的發展受到了諸多因素的限制，如因像素尺寸縮減而造成的滿阱容量的過小、背照式技術下嚴重的短波串擾等問題。這對小尺寸背照式圖像傳感器，尤其是像素部分的設計提出了更苛刻的要求。因此，改善小尺寸像素的滿阱容量與BSI 像素的電學串擾是本發明需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種減小背照式CMOS圖像傳感器串擾的制作方法。本發明的特點是通過改進傳統光電二極管PPD結構來實現滿阱容量(FWC)擴展的和正面淺溝槽隔離STI技術、背面溝槽隔離的BTI防串擾的方法。

本發明提供一種減小背照式CMOS圖像傳感器串擾的制作方法，包括：

提供了一種P型外延片，在P型外延片上制作T4型像素單元結構；

所述的半導體外延層上的每個像素單元內具有一個T5型像素單元結構；

所述的T5型像素單元結構包括光電二極管（PPD）和5個MOS管構成；

所述的四個MOS管分別指傳輸管 TX、復位管 RST、源極跟隨器 SF、行選管SEL和信號開關選擇管PR；

所述P型半導體外延層制作淺槽，所述淺槽位于相鄰像素單元之間，稱為正面淺溝槽隔離STI技術；

所述P半導體襯底制作深溝槽，所述深溝槽位于相鄰像素單元感光面之間，稱為背面溝槽隔離的BTI；

所述半導體外延層上制作T5型有源像素APS光電二極管；

進一步在半導體像素器件正面淀積絕緣層，在絕緣層內形成接觸孔，為多晶硅與金屬層提供電學連接；

最后在背面形成感光層，完成背照式像素結構的制作方法。

附圖說明

圖1為一實施例中的傳統T4型有源像素APS結構；