[發明專利]圖像傳感器的像素結構及其形成方法

在審

• 申請號: 202010813845.8
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111933651A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 黃金德;胡萬景;王林
• 申請（專利權）人: 銳芯微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣

一種圖像傳感器的像素結構及其形成方法，包括：提供襯底；在所述襯底內形成凹槽；在所述襯底內形成存儲區，所述存儲區內具有第一摻雜離子，所述存儲區位于所述凹槽的側壁和底部表面；在所述襯底上形成存儲柵極結構，部分所述存儲柵極結構位于所述存儲區表面且位于所述凹槽內。在所述襯底內形成凹槽，在所述襯底上形成存儲柵極結構，部分所述存儲柵極結構位于所述存儲區表面且位于所述凹槽內，使得存儲柵極結構占用的像素面積減小，在后續的制程中，使得感光區的形成面積增大，進而提高了像素的填充因子，同時也提高了圖像傳感器的靈敏度以及量子效率，使得最終形成的圖像傳感器的性能提升。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種圖像傳感器的像素結構及其形成方法。

背景技術

圖像傳感器分為互補金屬氧化物(CMOS)圖像傳感器和電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器，通常用于將光學信號轉化為相應的電信號。CCD圖像傳感器的優點是對圖像敏感度較高，噪聲小，但是CCD圖像傳感器與其他器件的集成比較困難，而且CCD圖像傳感器的功耗較高。相比之下，CMOS圖像傳感器具有工藝簡單、易與其他器件集成、體積小、重量輕、功耗小、成本低等優點。目前CMOS圖像傳感器已經廣泛應用于靜態數碼相機、照相手機、數碼攝像機、醫療用攝像裝置(例如胃鏡)、車用攝像裝置等。

根據曝光方式的不同，CMOS圖像傳感器可以分為逐行曝光的CMOS圖像傳感器和全局曝光的CMOS圖像傳感器。逐行曝光(Rolling Shutter)的CMOS圖像傳感器，由于各行曝光時間起始點不同，這種曝光方式存在運動圖像的傾斜，扭曲等缺點；而全局曝光的CMOS圖像傳感器一幀圖像里的所有像素，在某時刻同時開始曝光，在另一時刻同時結束曝光，這種全局曝光的方式可以消除逐行曝光的缺陷，并實現高幀率的圖像輸出。

然而，現有技術的圖像傳感器的性能還有待提高。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種圖像傳感器的像素結構及其形成方法，有效提升最終形成的圖像傳感器的性能。

為解決上述問題，本發明提供一種圖像傳感器的像素結構，包括：襯底；位于所述襯底內的凹槽；位于所述襯底內的存儲區，所述存儲區內具有第一摻雜離子，所述存儲區位于所述凹槽的側壁和底部表面；位于所述襯底上的存儲柵極結構，部分所述存儲柵極結構位于所述存儲區表面且位于所述凹槽內。

可選的，所述凹槽的深度為0.1μm～5μm。

可選的，所述凹槽的深寬比的范圍為0.2～20。

可選的，位于所述凹槽的頂部尺寸大于位于所述凹槽的底部尺寸，所述頂部尺寸與所述底部尺寸的方向平行所述襯底頂部表面。

可選的，所述凹槽的側壁與所述襯底頂部表面之間的夾角為45°～90°。

可選的，所述存儲柵極結構包括：柵介質層以及位于所述柵介質層上的柵極層。

可選的，所述柵介質層的材料包括氧化硅。

可選的，所述柵介質層的厚度為1nm～10nm。

可選的，所述柵極層的材料包括多晶硅。

可選的，還包括：位于所述存儲區上的遮光層，且所述遮光層覆蓋所述存儲柵極結構的部分側壁和頂部表面。

可選的，所述遮光層的材料包括鎢。

可選的，所述第一摻雜離子包括N型離子，所述N型離子包括：磷或砷。

可選的，還包括：位于所述存儲區表面的第一鈍化層，所述第一鈍化層內具有第二摻雜離子，所述第二摻雜離子與所述第一摻雜離子導電類型不同。

可選的，所述第二摻雜離子包括p型離子，所述P型離子包括：硼或二氟化硼。