[發(fā)明專利]一種防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)及形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811208495.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN109494232B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧學(xué)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微阱電子科技有限公司
• 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: 陶金龍;張磊

1.一種防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括設(shè)于襯底上的光電二極管、傳輸管和復(fù)位管，形成于傳輸管柵極和復(fù)位管柵極之間的所述襯底中的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，以及一復(fù)合擋光結(jié)構(gòu)；所述復(fù)合擋光結(jié)構(gòu)包括間隔設(shè)置的第一接觸孔至第三接觸孔，所述第一接觸孔的下端電連接所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的上表面，所述第二接觸孔、第三接觸孔的下端分別絕緣連接在所述傳輸管柵極、復(fù)位管柵極的邊緣區(qū)域，并所述傳輸管柵極及所述復(fù)位管柵極均與所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)相絕緣，所述第一接觸孔至第三接觸孔的上端共同連接后道第一層金屬互連層，并與所述后道第一層金屬互連層共同形成所述復(fù)合擋光結(jié)構(gòu)，將所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上方的所述傳輸管柵極、復(fù)位管柵極與第一接觸孔之間存在的漏光間隙完全遮蔽。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二接觸孔、第三接觸孔的下端分別沿所述傳輸管柵極、復(fù)位管柵極的側(cè)壁延伸至存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上方的部分硅襯底表面上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括絕緣層，用于分別將所述第二接觸孔下端、第三接觸孔下端與所述傳輸管柵極、復(fù)位管柵極以及存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)絕緣隔離。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣層分別沿所述傳輸管柵極、復(fù)位管柵極的側(cè)壁延伸至存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上方的部分硅襯底表面上。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣層為單層結(jié)構(gòu)或多層堆疊的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣層由氮化硅、碳化硅和氮氧化硅中的一種或多種構(gòu)成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯底上及傳輸管柵極和復(fù)位管柵極上覆蓋設(shè)有層間介質(zhì)層，所述第一接觸孔至第三接觸孔設(shè)于所述層間介質(zhì)層中，并連接上方同樣設(shè)于所述層間介質(zhì)層中的后道第一層金屬互連層。

8.一種防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供一襯底，在所述襯底上形成光電二極管、傳輸管和復(fù)位管，以及在傳輸管柵極和復(fù)位管柵極之間的所述襯底中形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；

在所述襯底表面全片淀積刻蝕阻擋層材料，進(jìn)行刻蝕阻擋層的光刻和刻蝕，僅在傳輸管柵極和復(fù)位管柵極的邊緣區(qū)域保留刻蝕阻擋層材料，并在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的上方形成開口，以形成的刻蝕阻擋層圖形作為絕緣層；

在所述襯底表面全片淀積絕緣介質(zhì)材料，形成層間介質(zhì)層；

在層間介質(zhì)層中分別形成位于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之上并穿過所述開口連接存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的第一接觸孔，位于傳輸管柵極邊緣區(qū)域的刻蝕阻擋層上的第二接觸孔，以及位于復(fù)位管柵極邊緣區(qū)域的刻蝕阻擋層上的第三接觸孔；

通過淀積和化學(xué)機(jī)械拋光，實(shí)現(xiàn)第一接觸孔至第三接觸孔的填充；

在層間介質(zhì)層中形成連接第一接觸孔至第三接觸孔上端的后道第一層金屬互連層，并與第一接觸孔至第三接觸孔一起形成復(fù)合擋光結(jié)構(gòu)，將所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上方的所述傳輸管柵極、復(fù)位管柵極與第一接觸孔之間存在的漏光間隙完全遮蔽。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層為由氮化硅、碳化硅和氮氧化硅中的一種或多種形成的單層結(jié)構(gòu)或多層堆疊的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的防漏光CMOS圖像傳感器全局像元結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述襯底為N型或P型硅襯底；所述第一接觸孔至第三接觸孔的填充材料為不透光的金屬或/和金屬化合物。