[發明專利]背照式全局曝光像元結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202111563847.7
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114267692A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 李夢
• 申請（專利權）人: 上海微阱電子科技有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產權代理事務所(普通合伙) 31286
• 代理人: 黃海霞

本發明公開了一種背照式全局曝光像元結構及其制備方法，該背照式全局曝光像元結構包括：半導體襯底，所述半導體襯底具有正表面和背表面；接近半導體襯底的正表面，且設于半導體襯底內的感光單元、傳輸管和復位管；接近半導體襯底的正表面，且位于所述傳輸管和所述復位管之間的存儲節點，其中，所述存儲節點設于半導體襯底內，擋光層不完全包覆所述存儲節點。該結構中的擋光層可以阻擋從半導體襯底背面入射的光線，極大的改善了背照式全局曝光像元結構的寄生光靈敏度性能。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路技術領域，尤其涉及一種背照式全局曝光像元結構及其制備方法。

背景技術

目前，隨著互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)圖像傳感器在工業、車載、道路監控和高速相機中越來越廣泛的應用，對于可以捕捉高速運動物體圖像的圖像傳感器的需求進一步提高。為了監控高速運動的物體，就需要使用全局曝光式快門像元結構，其中，寄生光靈敏度是全局曝光式快門像元結構中一個非常重要的指標。

圖1示出了傳統的背照式像元結構示意圖，傳統的背照式圖像傳感器包括光電二極管(photo diode，PD)、傳輸管(Transmission tube，TX)、復位管(Restore tube，RST)和電荷存儲的浮置擴散區(floating diffusion，FD)(FD下文又稱存儲節點)。如圖1所示，入射到像素單元表面的光線由于折射和散射而不能全部聚焦到光電二極管表面，有部分光線可能入射到存儲節點上，存儲節點在入射光的照射下也可以像光電二極管一樣產生寄生光電響應。由于入射光的照射而在存儲節點上產生的電荷，會影響原來存儲在存儲節點上的由光電二極管產生的電壓信號，造成了信號的失真，一旦做成背照式結構，存儲節點更容易有更多的光線入射，導致寄生光靈敏度變得更差。現有的一些背照式結構，主要通過將存儲節點再連接電容值很大的電容結構，來降低存儲節點電容的占比，進而弱化存儲節點漏光的影響。但是，這沒能從根本上改善存儲節點漏光的問題，而且大電容的結構無疑增加了工藝的難度。

因此，如何能在不惡化寄生光靈敏度的同時，提供一個背照式全局曝光像元結構，是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種背照式全局曝光像元結構及其制備方法，用改善背照式圖像傳感器的寄生光靈敏度性能。

第一方面，本發明提供一種背照式全局曝光像元結構，包括：半導體襯底，所述半導體襯底具有正表面和背表面；接近半導體襯底的正表面，且設于半導體襯底內的感光單元、傳輸管和復位管；接近半導體襯底的正表面，且位于所述傳輸管和所述復位管之間的存儲節點，其中，所述存儲節點設于半導體襯底內，擋光層不完全包覆所述存儲節點。該結構中的擋光層可以阻擋從半導體襯底背面入射的光線，極大的改善了背照式全局曝光像元結構的寄生光靈敏度性能。

本發明提供的背照式全局曝光像元結構的有益效果在于：該結構中的擋光層可以阻擋從半導體襯底背面入射的光線，極大的改善了背照式全局曝光像元結構的寄生光靈敏度性能。

可選地，擋光層靠近背表面的的一側包覆一層氧化層。

可選地，所述擋光層包圍所述存儲節點接近半導體襯底的背表面的一側。擋光層可以阻擋從半導體襯底背面入射的光線。

可選地，擋光層和所述氧化層與所述半導體襯底的正表面不連通，這樣可以避免器件形成導通溝道，以致于因導通溝道導致器件無法正常工作。

可選地，多晶硅結構覆蓋所述不連通處，且與半導體襯底的正表面齊平或與晶體管柵極高度齊平。多晶硅結構封住擋光層的不連通處，使存儲節點位于擋光層內部。

可選地，設置于半導體襯底背表面的深溝槽，所述深溝槽臨近所述感光單元；設于深溝槽上方的金屬柵格結構。通過深溝槽隔離用以形成深溝槽，以隔離感光單元，從而改善電學串擾；金屬柵格結構，主要用于改善光學串擾。