[發(fā)明專利]CMOS圖像傳感器及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110344990.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112885860B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙德鵬;李佳龍;范曉
• 申請（專利權(quán)）人: 華虹半導體（無錫）有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種CMOS圖像傳感器，其特征在于，CMOS圖像傳感器的像素區(qū)中包括多個像素單元，各所述像素單元中包括一個光電二極管，各所述光電二極管之間隔離有深孔隔離結(jié)構(gòu)；

所述深孔隔離結(jié)構(gòu)形成于深孔中，所述深孔形成于N型外延層中，所述N型外延層形成于P型摻雜的半導體襯底上；

在所述深孔的內(nèi)側(cè)表面形成有第一P型外延層，在形成有所述第一P型外延層的所述深孔填充有第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層的頂部表面低于所述深孔的頂部表面以及所述第二介質(zhì)層將位于所述第二介質(zhì)層的頂部表面之下的所述深孔全部填充；

第二P型外延層形成于所述深孔的形成區(qū)域中以及形成于所述深孔外的所述N型外延層的表面上，在所述深孔的形成區(qū)域中所述第二P型外延層將所述第二介質(zhì)層的頂部表面之上的所述深孔完全填充，所述第二P型外延層的頂部表面呈平坦結(jié)構(gòu)且所述第二P型外延層的頂部表面高于所述深孔的頂部表面；

在所述第二P型外延層中形成有P型離子注入?yún)^(qū)和N型離子注入?yún)^(qū)，所述N型離子注入?yún)^(qū)的形成區(qū)域包括所述光電二極管的形成區(qū)域，所述P型離子注入?yún)^(qū)的形成區(qū)域包括所述深孔隔離結(jié)構(gòu)的形成區(qū)域；

所述N型離子注入?yún)^(qū)的深度大于等于所述第二P型外延層的深度以使所述N型離子注入?yún)^(qū)的底部表面進入到所述N型外延層中；所述光電二極管的N型區(qū)由所述N型外延層和頂部對應(yīng)的所述N型離子注入?yún)^(qū)縱向疊加而成，所述光電二極管的反偏時的耗盡區(qū)的深度由所述N型外延層的厚度和所述第二P型外延層的厚度和確定以實現(xiàn)對所述光電二極管進行縱向尺寸拓展；

所述光電二極管的P型區(qū)由所述N型區(qū)底部的所述半導體襯底組成；

所述深孔隔離結(jié)構(gòu)由形成于所述深孔中的第一P型外延層、第二介質(zhì)層和頂部對應(yīng)的所述P型離子注入?yún)^(qū)疊加而成。

2.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述半導體襯底為硅襯底，所述N型外延層為N型硅外延層，所述第一P型外延層和所述第二P型外延層都為P型硅外延層。

3.如權(quán)利要求1或2所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述N型外延層的厚度為1微米～5微米。

4.如權(quán)利要求3所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述深孔的關(guān)鍵尺寸為0.2微米～2.0微米，深度為0.5微米～4微米。

5.如權(quán)利要求4所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述第一P型外延層的厚度為0.05微米～1微米。

6.如權(quán)利要求4所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述第二介質(zhì)層的材料包括氧化硅或者氮化硅。

7.如權(quán)利要求1或2所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于：所述第二P型外延層的厚度為1微米～4微米。