[發(fā)明專利]一種背照式全局快門像素結構及其制造方法

有效

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• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112768482B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設計）人: 胡歡;李志偉;陳世杰;張斌
• 申請（專利權）人: 聯(lián)合微電子中心有限責任公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N25/76
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 林麗麗

1.一種背照式全局快門像素結構，其特征在于，包括：

半導體襯底，所述半導體襯底具有一背面及一正面；

光電轉換區(qū)，位于所述半導體襯底內；

遮光結構，包括底部以及由所述底部邊緣向上延伸的側壁，所述遮光結構鄰近所述光電轉換區(qū)，所述遮光結構的底部位于所述半導體襯底的背面，所述遮光結構的側壁由所述半導體襯底的背面向上延伸至所述半導體襯底的正面，所述遮光結構的側壁在靠近所述光電轉換區(qū)的一側由所述半導體襯底的正面向下設有缺口；

電荷存儲區(qū)，位于所述半導體襯底內，收容于所述遮光結構中，且所述電荷存儲區(qū)靠近所述遮光結構的底部；

介質遮蔽區(qū)，嵌于所述半導體襯底的正面，且覆蓋所述電荷存儲區(qū)的上表面，并由所述電荷存儲區(qū)的上表面延伸至所述遮光結構的所述缺口處；其中，所述介質遮蔽區(qū)與所述缺口之間留有縫隙；以及

轉移柵，嵌于所述介質遮蔽區(qū)內。

2.根據權利要求1所述的背照式全局快門像素結構，其特征在于：所述轉移柵包括沿所述半導體襯底深度方向的槽柵，所述槽柵位于所述遮光結構的所述缺口中。

3.根據權利要求1所述的背照式全局快門像素結構，其特征在于：所述轉移柵包括多個沿所述半導體襯底深度方向的槽柵，多個所述槽柵由靠近所述缺口的一端向遠離所述缺口的方向依次排列。

4.根據權利要求3所述的背照式全局快門像素結構，其特征在于：每個所述槽柵對應的工作電壓不同，且多個所述槽柵的工作電壓向遠離所述缺口的方向逐次遞增。

5.根據權利要求1所述的背照式全局快門像素結構，其特征在于：所述介質遮蔽區(qū)與所述電荷存儲區(qū)之間設有P型摻雜層。

6.根據權利要求1所述的背照式全局快門像素結構，其特征在于：所述介質遮蔽區(qū)與所述電荷存儲區(qū)之間設有高K介質層。

7.根據權利要求1所述的背照式全局快門像素結構，其特征在于：所述光電轉換區(qū)嵌于所述半導體襯底的正面，所述光電轉換區(qū)的上表面與所述半導體襯底的正面共面。

8.根據權利要求1所述的背照式全局快門像素結構，其特征在于：所述介質遮蔽區(qū)的材料選自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或多種。

9.一種背照式全局快門像素結構的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

提供半導體襯底，所述半導體襯底具有一背面及一正面；

形成遮光結構，所述遮光結構的底部位于所述半導體襯底的背面，所述遮光結構的側壁由所述半導體襯底的背面向上延伸至所述半導體襯底的正面，所述遮光結構側壁的一側設有由所述半導體襯底的正面向下的缺口；

在所述半導體襯底的正面形成光電轉換區(qū)，所述光電轉換區(qū)靠近所述遮光結構具有缺口的一側；

在所述半導體襯底的正面形成介質槽，所述介質槽位于所述遮光結構內并延伸至所述缺口處；其中，所述介質槽與所述缺口之間留有縫隙；

在所述介質槽的下方形成電荷存儲區(qū)，所述電荷存儲區(qū)位于所述遮光結構內；

在所述介質槽內填充介質材料形成介質遮蔽區(qū)；以及

在所述介質遮蔽區(qū)內形成轉移柵。

10.根據權利要求9所述的背照式全局快門像素結構的制造方法，其特征在于，形成所述遮光結構包括以下步驟：

在所述半導體襯底的背面形成凹槽以及由所述凹槽四周向所述半導體襯底深度方向延伸的溝槽，所述溝槽其中一側的深度小于其它部分的深度；

在所述凹槽以及所述溝槽內填充遮光材料形成遮光結構，所述溝槽深度較小的一側形成所述遮光結構的缺口；

對所述半導體襯底進行正面減薄，直至露出部分所述遮光材料。

11.根據權利要求9所述的背照式全局快門像素結構的制造方法，其特征在于，在所述介質遮蔽區(qū)內形成所述轉移柵包括步驟：在所述介質遮蔽區(qū)內形成柵槽，在所述柵槽內填充柵極材料形成槽柵。