[發明專利]背照式圖像傳感器及其形成方法

在審

• 申請號: 201810971165.1
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109103211A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 高俊九;李志偉;黃仁德
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海立群專利代理事務所(普通合伙) 31291
• 代理人: 楊楷;毛立群

本發明提供了一種背照式圖像傳感器，包括有源層，所述有源層設置有：光電二極管；深溝槽隔離結構，所述深溝槽隔離結構設置于所述光電二極管之間，該深溝槽隔離結構被配置為從所述有源層的背面起始，向所述有源層的正面延伸；所述深溝槽隔離結構包括第一深溝槽隔離結構和第二深溝槽隔離結構，所述第一深溝槽隔離結構的溝槽深度大于所述第二深溝槽隔離結構。本發明提供的背照式圖像傳感器能夠減少或消除相鄰光電二極管之間的電學信號串擾，同時規避溝槽深度的限制。

技術領域

本發明涉及半導體設計制造領域，更詳細地說，本發明涉及一種背照式圖像傳感器及其制造方法。

背景技術

圖像傳感器是在光電技術基礎上發展起來的，是一種能夠感受光學圖像信息并將其轉換成可用輸出信號的傳感器。

圖像傳感器可依據其采用的原理區分為電荷耦合裝置(Charge-Coupled Device,CCD)圖像傳感器以及互補型金屬氧化物(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)圖像傳感器，其中CMOS圖像傳感器基于傳統的CMOS工藝制作，具有更好的工藝兼容性，應而使得CMOS圖像傳感器具有更廣的應用前景。

CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensor,CIS)分正面照明類型和背面照明類型兩種。背面照明類型，又稱背照式，最大的優化之處在于將感光層的元件調轉方向，使入射光從傳感器的背面進入，避免了傳統CMOS圖像傳感器結構中，從正面射入時電路和晶體管會對入射光造成吸收和干擾，影響感光性能和成像質量。

現有的背照式CMOS圖像傳感器，通常在芯片背面制作深溝槽隔離(Deep TrenchIsolation，DTI)，以將不同像素隔開，降低相鄰像素之間的電學信號串擾，然而DTI通常是蝕刻到芯片厚度方向的中間位置，因此相鄰的像素之間仍有串擾的可能。

發明內容

鑒于現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種背照式圖像傳感器，能夠進一步減少或消除相鄰光電二極管之間的電學信號串擾，同時規避溝槽深度的限制。

該背照式圖像傳感器包括有源層，有源層設置有光電二極管和深溝槽隔離結構，深溝槽隔離結構設置于光電二極管之間，作為光電二極管的橫向隔離結構，該深溝槽隔離結構被配置為從有源層的背面起始，向有源層的正面延伸；深溝槽隔離結構包括第一深溝槽隔離結構和第二深溝槽隔離結構，第一深溝槽隔離結構的溝槽深度大于第二深溝槽隔離結構。

通過設置兩種不同深度的背面深溝槽隔離結構，技術人員靈活地在部分區域選擇性地設置相對較深的第一深溝槽隔離結構，而在部分區域設置相對較淺的第二深溝槽隔離結構，以減少對應于第一深溝槽隔離結構彼此相鄰的光電二極管之間的串擾，且不影響有源層正面設置相應的晶體管器件。

在本發明的較優技術方案中，第一深溝槽隔離結構貫穿有源層設置。貫穿類型的深溝槽隔離結構可以最大化地提高防串擾效果。

在本發明的較優技術方案中，有源層包括晶體管區和非晶體管區，其中：在對應于晶體管區，采用第二深溝槽隔離結構進行對光電二極管進行隔離，而對應于非晶體管區，采用第一深溝槽隔離結構對光電二極管進行隔離。

本較優技術方案中，有源層根據其正面是否設置或結合有晶體管器件，例如傳輸管(transfer transistor，TX)、復位管(reset transistor，RST)、源極跟隨器(sourcefollower，SF)和行選管(select transistor，SEL)，以及是否設置有浮置擴散區(FloatingDiffusion Capacitance，FD)，分為晶體管區和非晶體管區。具體地，有源層正面設置或結合有以上晶體管器件或設置有浮置擴散區的區域為晶體管區，其余為非晶體管區。