[發(fā)明專利]一種提高光利用率的圖像傳感器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710355855.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN107240592B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龜井誠(chéng)司
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發(fā)明公開了一種提高光利用率的圖像傳感器及其制備方法，所述圖像傳感器包括集成襯底單元和交替隔離層，所述交替隔離層位于所述集成襯底單元的上方，所述集成襯底單元中包括光電二極管和填充層，所述填充層位于所述光電二極管的上方，其中，還包括光通道溝槽和光通道，通過刻蝕位于光電二極管上方的交替隔離層和填充層形成所述光通道溝槽，光通道溝槽包括位于交替隔離層中的光通道溝槽Ⅰ和位于所述填充層中的光通道溝槽Ⅱ，所述光通道填充在所述光通道溝槽中。本發(fā)明提供的一種提高光利用率的圖像傳感器，具有入射光利用率高，工藝簡(jiǎn)單，成本低，靈敏度小，噪音小的優(yōu)良特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種提高光利用率的圖像傳感器及其制造方法。

背景技術(shù)

圖像傳感器包括電荷耦合器件(CCD)和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)，CCD制造工藝復(fù)雜，成本較高，CMOS太容易出現(xiàn)雜點(diǎn)，并且工藝復(fù)雜。目前常用的背面照光技術(shù)(BSI)型的CMOS采用晶片鍵合技術(shù)，來(lái)改變?cè)?nèi)部的結(jié)構(gòu)，即將感光層的元件調(diào)轉(zhuǎn)方向，讓光能從背面直射進(jìn)去，避免了傳統(tǒng)CMOS傳感器結(jié)構(gòu)中光線會(huì)受到微透鏡和光二極管之間的電路和晶體管的影響，從而顯著提高光的效能，大大改善低光照條件下的拍攝效果。

但是在背面照光技術(shù)(BSI)型的CMOS技術(shù)中還存在以下三個(gè)缺陷：(1)入射光從晶片背面射入到達(dá)光電二極管，在光傳輸過程中，會(huì)發(fā)生光電轉(zhuǎn)換，通過一定的設(shè)備讀出這些信號(hào)；在通常的到達(dá)光電二極管的光路中，最顯著的問題是不同的隔離膜界面會(huì)出現(xiàn)雙折射現(xiàn)象，或者光從微透鏡到達(dá)光電二極管過程中會(huì)出現(xiàn)反射或者內(nèi)散射的情況，這樣就會(huì)降低光的利用率。(2)在BSI技術(shù)中，在外延片上制作光吸收層，這就對(duì)外延片的質(zhì)量要求十分苛刻，外延片中晶體的錯(cuò)位或者不規(guī)則都會(huì)影響光的傳播錯(cuò)位，從而影響圖像傳感器的質(zhì)量。(3)在BSI技術(shù)中，需要防范鄰近像素之間的載波泄漏，所以一般在結(jié)構(gòu)上生成深的溝道隔離或者先完成溝道，再通過CMP技術(shù)拋光，這種工藝復(fù)雜繁瑣，造成了成本的大幅度提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高光利用率的圖像傳感器，通過刻蝕位于光電二極管上方的交替隔離層和填充層形成光通道溝槽，并且光通道溝槽的開口大于光電二極管的采光面積，增加了光利用率，并且工藝簡(jiǎn)單，成本低，靈敏度小，噪音小。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種提高光利用率的圖像傳感器，包括集成襯底單元和交替隔離層，所述交替隔離層位于所述集成襯底單元的上方，所述集成襯底單元中包括光電二極管和填充層，所述填充層位于所述光電二極管的上方，其中，還包括光通道溝槽和光通道，通過刻蝕位于光電二極管上方的交替隔離層和填充層形成所述光通道溝槽，所述光通道溝槽由位于所述交替隔離層中的光通道溝槽Ⅰ和位于所述填充層中的光通道溝槽Ⅱ組成，所述光通道溝槽Ⅰ的下表面和光通道溝槽Ⅱ的上表面完全重合，所述光通道溝槽Ⅰ的側(cè)壁垂直，且在水平方向上的橫截面積大于光電二極管的采光區(qū)域，所述光通道溝槽Ⅱ?yàn)殄F形光通道溝槽，且兩邊側(cè)壁與所述光通道溝槽Ⅱ的底邊呈相同的鈍角，所述光通道填充在所述光通道溝槽中。

進(jìn)一步地，所述集成襯底單元還包括半導(dǎo)體襯底、N溝道阻止層、淺溝道隔離、P型埋層、P阱區(qū)、光電二極管N型區(qū)、光電二極管P型區(qū)、柵氧化層、轉(zhuǎn)移柵電極、重置柵電極、熱氧化層、N型輕摻雜區(qū)、N型源漏區(qū)、光電二極管保護(hù)膜、填充層、接觸孔和鎢塞。

進(jìn)一步地，所述光電二極管包括光電二極管P型區(qū)和光電二極管N型區(qū)，所述光電二極管的采光區(qū)域?yàn)榭拷鎏畛鋵拥墓怆姸O管P型區(qū)在水平方向上的區(qū)域。

進(jìn)一步地，所述光通道溝槽Ⅱ的側(cè)壁上沉積有反射薄膜。

進(jìn)一步地，所述反射薄膜為兩邊薄中間厚具有固定曲率的凸面。

進(jìn)一步地，所述反射薄膜為TiN。

進(jìn)一步地，所述反射薄膜為Al₂O₃。