[發(fā)明專利]一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010856280.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112133714A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康曉旭;邱佳夢;唐晨晨
• 申請（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 張磊;吳世華

本發(fā)明公開了一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)，自下而上包括：襯底和介質(zhì)層；所述襯底上設(shè)有第一光敏感器件，所述介質(zhì)層上設(shè)有金屬互連層和第二光敏感器件，所述第二光敏感器件設(shè)于一溝槽中，所述溝槽位于所述第一光敏感器件上方的所述介質(zhì)層中，所述第二光敏感器件通過所述溝槽耦合所述第一光敏感器件，并通過所述金屬互連層引出；其中，所述第一光敏感器件和第二光敏感器件中分別含有多個沿水平分布且相耦合的pn結(jié)。本發(fā)明能有效提高光吸收的效率，以及滿阱容量等傳感器性能，并能夠大幅度提升對近紅外光的吸收效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路和傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高吸收效率的高性能CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)CMOS圖像傳感器的感光器件通常是一個pn結(jié)。采用常規(guī)工藝制造的感光pn結(jié)，一般僅對可見光有較強的吸收率和量子效率，同時有部分光線會透過感光區(qū)域造成損失。

另外，針對近紅外光而言，需要幾微米至十幾微米甚至更厚的耗盡區(qū)，來進(jìn)行有效的吸收，而現(xiàn)有CMOS工藝的注入工藝很難實現(xiàn)該結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種圖像傳感器結(jié)構(gòu)，自下而上包括：襯底和介質(zhì)層；所述襯底上設(shè)有第一光敏感器件，所述介質(zhì)層上設(shè)有金屬互連層和第二光敏感器件，所述第二光敏感器件設(shè)于一溝槽中，所述溝槽位于所述第一光敏感器件上方的所述介質(zhì)層中，所述第二光敏感器件通過所述溝槽耦合所述第一光敏感器件，并通過所述金屬互連層引出；其中，所述第一光敏感器件和第二光敏感器件中分別含有多個沿水平分布且相耦合的pn結(jié)。

進(jìn)一步地，所述第一光敏感器件交替設(shè)有多個第一N型光敏區(qū)和第一P型區(qū)，形成多個第一pn結(jié)，各所述第一N型光敏區(qū)自其下端相連為一體，將所述第一P型區(qū)的下端包圍，各所述第一P型區(qū)自其上端相連為一體，并覆蓋在所述第一pn結(jié)的表面上；所述第二光敏感器件交替設(shè)有多個第二N型光敏區(qū)和第二P型區(qū)，形成多個第二pn結(jié)，各所述第二N型光敏區(qū)自其上端相連為一體，并覆蓋在所述第二pn結(jié)的表面上，各所述第二P型區(qū)自其下端相連為一體，并覆蓋在所述溝槽的底面上，所述第一光敏感器件與所述第二光敏感器件之間設(shè)有隔離層，所述第二P型區(qū)穿過所述隔離層連接所述第一P型區(qū)。

進(jìn)一步地，所述第一pn結(jié)一側(cè)的所述襯底上設(shè)有第三P型區(qū)，所述第三P型區(qū)中設(shè)有淺溝槽隔離，用于將用于感光的所述第一N型光敏區(qū)與外界其他區(qū)域隔離，所述第二P型區(qū)穿過所述隔離層連接所述第三P型區(qū)，所述第三P型區(qū)沿所述淺溝槽隔離底部及側(cè)壁延伸至與所述第一P型區(qū)相連。

進(jìn)一步地，所述第三P型區(qū)上設(shè)有硅化物區(qū)，所述第三P型區(qū)通過所述硅化物區(qū)連接所述金屬互連層。

進(jìn)一步地，所述第二P型區(qū)通過所述隔離層設(shè)有的打開區(qū)域連接所述第三P型區(qū)和所述硅化物區(qū)。

進(jìn)一步地，所述第二N型光敏區(qū)和所述介質(zhì)層的表面上覆蓋有第四P型區(qū)，所述第四P型區(qū)的一側(cè)中設(shè)有第五P型區(qū)，所述第五P型區(qū)下端自所述第四P型區(qū)伸出，并連接位于所述介質(zhì)層中的所述金屬互連層。

進(jìn)一步地，所述第四P型區(qū)上覆蓋有介質(zhì)保護(hù)層。

進(jìn)一步地，所述襯底為P^-型摻雜襯底，所述第三P型區(qū)和所述第五P型區(qū)為P⁺型摻雜區(qū)，所述第四P型區(qū)為P^-型摻雜區(qū)，所述第一P型區(qū)位于所述第一pn結(jié)中的部分為P型摻雜區(qū)，所述第一P型區(qū)覆蓋在所述第一pn結(jié)表面上的部分為P⁺型摻雜區(qū)，所述第二P型區(qū)位于所述第二pn結(jié)中的部分為P型摻雜區(qū)，所述第二P型區(qū)位于所述溝槽底面上的部分為P⁺型摻雜區(qū)，所述第一N型光敏區(qū)和所述第二N型光敏區(qū)為N型摻雜區(qū)；所述第二N型光敏區(qū)、所述第二P型區(qū)和所述第四P型區(qū)材料為非晶硅。