專利名稱：背面照光的cmos圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CMOS圖像傳感器，特別涉及背面照光的CMOS圖像傳感器。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是組成數(shù)字?jǐn)z像頭的重要組成部分，根據(jù)元件不同分為電荷耦合 (CCD, Charge Coupled Device)圖像傳感器和金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)圖像傳感器。其中，由于CMOS圖像傳感器集成度高，容易與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS制作工藝兼容，并且功耗低，隨著CMOS制作工藝的改進(jìn)，CMOS圖像傳感器成為目前圖像傳感器的主流技術(shù)。在申請(qǐng)?zhí)枮?00710148796. 5的中國專利申請(qǐng)中公開了一種現(xiàn)有的CMOS圖像傳感器?，F(xiàn)有的CMOS圖像傳感器包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底通常包括若干呈矩陣排布的像素單元區(qū)域，相鄰的像素單元區(qū)域之間具有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)。請(qǐng)參考圖1，圖1是現(xiàn)有的背面照光的CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，所述CMOS圖像傳感器包括半導(dǎo)體襯底 100，所述半導(dǎo)體襯底100包括若干像素單元區(qū)域103，圖中以2個(gè)像素單元區(qū)域103為例進(jìn)行說明；相鄰像素單元區(qū)域103之間具有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)106。其中所述像素單元區(qū)域103 用于形成像素，通常所述像素單元區(qū)域103包括光電二極管區(qū)域104和晶體管區(qū)域105，所述光電二極管區(qū)域104用于形成光電二極管，所述光電二極管用于光電轉(zhuǎn)換；所述晶體管區(qū)域105用于形成晶體管，所述晶體管用于將光電二極管轉(zhuǎn)換的電信號(hào)放大后輸出。所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)106用于相鄰像素的隔離。所述半導(dǎo)體襯底100包括第一表面101和與之相對(duì)的第二表面102。光線從第二表面102進(jìn)入像素單元區(qū)域103內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將所述CMOS圖像傳感器稱為背面照光的(Backside illuminated)CMOS圖像傳感器。上述背面照光的CMOS圖像傳感器的缺點(diǎn)是入射光線的強(qiáng)度較大時(shí)，圖像傳感器的顯示模糊，成像質(zhì)量不高。因此，需要一種背面照光的CMOS圖像傳感器，能夠解決入射光線的強(qiáng)度較大時(shí)圖像傳感器的顯示模糊的問題，改善圖像傳感器的成像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供了一種背面照光的CMOS圖像傳感器，能夠解決入射光線的強(qiáng)度較大時(shí)圖像傳感器的顯示模糊的問題，改善了圖像傳感器的成像質(zhì)量。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種背面照光的CMOS圖像傳感器，包括半導(dǎo)體襯底，具有第一表面和與之相對(duì)的第二表面；所述半導(dǎo)體襯底包括至少一個(gè)像素單元區(qū)域；深溝槽結(jié)構(gòu)，位于相鄰像素單元區(qū)域之間；其中，所述深溝槽結(jié)構(gòu)貫穿所述半導(dǎo)體襯底的第一表面和第二表面，所述深溝槽結(jié)構(gòu)包括填充層和第一絕緣層，其中第一絕緣層位于填充層和相鄰像素單元區(qū)域之間，所述填充層材料為N型摻雜物質(zhì)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)上輸入控制信號(hào)，所述控制信號(hào)的電位為0. 5 IV?？蛇x的，所述深溝槽結(jié)構(gòu)的深度范圍為1. 5 4微米，寬度小于等于0. 25微米?？蛇x的，所述N型摻雜物質(zhì)為N型重?fù)诫s多晶硅?？蛇x的，所述N型重?fù)诫s多晶硅的摻雜雜質(zhì)為P、AS、Sb，摻雜雜質(zhì)的劑量范圍為 5E13 lE16cnT2?？蛇x的，還包括導(dǎo)電栓塞，所述導(dǎo)電栓塞位于所述深溝槽結(jié)構(gòu)上方，所述導(dǎo)電栓塞上方具有金屬互聯(lián)線，所述金屬互聯(lián)線與所述控制信號(hào)電連接，所述控制信號(hào)經(jīng)過所述金屬互聯(lián)線、導(dǎo)電栓塞輸入所述深溝槽結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述導(dǎo)電栓塞的材質(zhì)為金屬，所述金屬為鎢?？蛇x的，所述金屬互聯(lián)線的材質(zhì)為金屬，所述金屬包括鋁、鋁合金、銅?？蛇x的，所述第一絕緣層的材質(zhì)為氧化硅、氮氧化硅或者氮化硅?？蛇x的，所述第一絕緣層的厚度范圍為30 200埃。本發(fā)明還提供一種背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一表面和與之相對(duì)的第三表面，所述半導(dǎo)體襯底包括至少一個(gè)像素單元區(qū)域；沿所述半導(dǎo)體襯底第一表面在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成深溝槽結(jié)構(gòu)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)位于相鄰像素單元區(qū)域之間，所述深溝槽結(jié)構(gòu)包括填充層和第一絕緣層，其中第一絕緣層位于填充層和相鄰像素單元區(qū)域之間，所述填充層材料為N型摻雜物質(zhì)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)上輸入控制信號(hào)，所述控制信號(hào)的電位為0. 5 IV ；沿所述第三表面對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行減薄至露出深溝槽結(jié)構(gòu)，即停止在第二表可選的，所述深溝槽結(jié)構(gòu)的深度范圍為1. 5 4微米，寬度為小于等于0. 25微米?？蛇x的，所述沿所述半導(dǎo)體襯底第一表面在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成深溝槽結(jié)構(gòu)包括步驟在第一表面的相鄰像素單元區(qū)域之間形成溝槽開口 ；在所述溝槽開口的側(cè)壁形成第一絕緣層，所述第一絕緣層的厚度為30 200埃；所述溝槽開口內(nèi)形成填充層，所述填充層的材質(zhì)為N型摻雜物質(zhì)，所述填充層與第一絕緣層相鄰?？蛇x的，所述N型摻雜物質(zhì)為N型重?fù)诫s多晶硅。可選的，所述第一絕緣層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅?？蛇x的，在形成深溝槽結(jié)構(gòu)之后，在所述深溝槽結(jié)構(gòu)上方形成金屬互聯(lián)線形成導(dǎo)電栓塞，所述導(dǎo)電栓塞位于所述深溝槽結(jié)構(gòu)上方；在所述導(dǎo)電栓塞上方具有金屬互聯(lián)線，所述金屬互聯(lián)線與所述控制信號(hào)電連接， 所述控制信號(hào)經(jīng)過所述金屬互聯(lián)線、導(dǎo)電栓塞輸入所述深溝槽結(jié)構(gòu)。可選的，所述N型重?fù)诫s多晶硅通過原位擴(kuò)散工藝直接形成?？蛇x的，所述N型重?fù)诫s多晶硅的摻雜雜質(zhì)為P、AS、Sb，摻雜雜質(zhì)的劑量范圍為 5E13 lE16cnT2?？蛇x的，所述減薄方法包括化學(xué)機(jī)械研磨的方法。可選的，所述導(dǎo)電栓塞內(nèi)填充有金屬，所述金屬為鎢。
可選的，所述金屬互聯(lián)線的材質(zhì)為金屬，所述金屬為鋁、鋁合金或銅中的一種或多種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)在相鄰像素單元區(qū)域之間設(shè)置貫穿半導(dǎo)體襯底的第一表面和第二表面的深溝槽結(jié)構(gòu)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)包括填充層和第一絕緣層，其中第一絕緣層位于填充層和相鄰像素單元區(qū)域之間，所述填充層材料為N型摻雜物質(zhì)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)上輸入電位為0. 5 IV 的控制信號(hào)。由于填充層的材料為N型導(dǎo)電物質(zhì)，相鄰像素單元區(qū)域?yàn)榘雽?dǎo)體襯底的一部分，因此，填充層與第一絕緣層、相鄰像素單元區(qū)域構(gòu)成MOS電容結(jié)構(gòu)。在正常工作時(shí)，半導(dǎo)體襯底接地(由于像素單元區(qū)域是半導(dǎo)體襯底的一部分內(nèi)，從而像素單元區(qū)域接地)，所述填充層的N型摻雜物質(zhì)由于輸入電位為0. 5 IV的控制信號(hào)，從而在所述填充層與相鄰像素單元區(qū)域之間形成電場(chǎng)，所述電場(chǎng)吸引像素單元區(qū)域的浮動(dòng)的光生載流子經(jīng)過第一絕緣層進(jìn)入深溝槽結(jié)構(gòu)，并且經(jīng)過深溝槽結(jié)構(gòu)上方的導(dǎo)電栓塞、金屬互聯(lián)線向外部傳輸，消除了像素單元區(qū)域內(nèi)的浮動(dòng)的光生載流子，改善了浮像現(xiàn)象，從而改善了 CMOS圖像傳感器的顯示模糊的問題，提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)背面照光的CMOS圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的背面照光的CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的背面照光的CMOS圖像傳感器制作方法流程圖。圖4 圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的背面照光的CMOS圖像傳感器制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的背面照光的CMOS圖像傳感器成像模糊的原因是其存在圖像浮散(blooming)的缺陷。而所述圖像浮散的原因是由于入射光的強(qiáng)度較大時(shí)，像素的光電二極管產(chǎn)生大量的光生載流子，造成部分光生載流子溢出，在像素單元區(qū)域內(nèi)浮動(dòng)，成為浮動(dòng)的光生載流子，對(duì)像素的電信號(hào)產(chǎn)生干擾，從而產(chǎn)生圖像浮散問題，從而導(dǎo)致CMOS圖像傳感器成像模糊。本發(fā)明提供了一種背面照光的CMOS圖像傳感器，解決了圖像浮散的問題，改善了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。所述CMOS圖像傳感器包括半導(dǎo)體襯底，具有第一表面和與之相對(duì)的第二表面；所述半導(dǎo)體襯底包括至少一個(gè)像素單元區(qū)域；深溝槽結(jié)構(gòu)，位于相鄰像素單元區(qū)域之間；其中，所述深溝槽結(jié)構(gòu)貫穿所述半導(dǎo)體襯底的第一表面和第二表面，所述深溝槽結(jié)構(gòu)包括填充層和第一絕緣層，其中第一絕緣層位于填充層和相鄰像素單元區(qū)域之間，所述填充層材料為N型摻雜物質(zhì)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)上輸入控制信號(hào)，所述控制信號(hào)的電位為 0. 5 IV。下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。請(qǐng)參考2，圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的背面照光的CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖2所示，所述CMOS圖像傳感器包括半導(dǎo)體襯底200。所述半導(dǎo)體襯底200具有第一表面201和與之相對(duì)的第二表面202。所述半導(dǎo)體襯底200包括至少一個(gè)像素單元區(qū)域203，為了便于說明，本實(shí)施例以2個(gè)像素單元區(qū)域203為例進(jìn)行說明。相鄰的像素單元區(qū)域203之間具有深溝槽結(jié)構(gòu)204，所述深溝槽結(jié)構(gòu)204內(nèi)包括填充層2041和第一絕緣層2042。所述第一絕緣層2042位于填充層2041和相鄰像素單元區(qū)域203之間。所述填充層2041的材質(zhì)為N型摻雜物質(zhì)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)204貫穿半導(dǎo)體襯底200的第一表面201 和第二表面202。所述深溝槽結(jié)構(gòu)204上輸入控制信號(hào)，所述控制信號(hào)的電位為0. 5 IV。其中，所述半導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)可以為硅、S0I、氮化鎵或者砷化鎵。本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底200為具有P型硅襯底。所述像素單元區(qū)域203用于形成像素，所述像素通常包括光電二極管和若干晶體管。所述光電二極管用于對(duì)入射像素單元區(qū)域203內(nèi)的光線進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生光生載流子；所述晶體管用于傳輸光生載流子。為了節(jié)約芯片的面積，通常所述深溝槽結(jié)構(gòu)204的寬度應(yīng)小于等于現(xiàn)有的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的寬度，作為一個(gè)實(shí)施例，所述深溝槽結(jié)構(gòu)204的寬度小于等于0. 25微米。所述深溝槽結(jié)構(gòu)204的深度應(yīng)滿足貫穿所述半導(dǎo)體襯底200的第一表面201和第二表面202。由于通常所述半導(dǎo)體襯底200的厚度范圍為1. 5 5微米，因此所述深溝槽結(jié)構(gòu)204的深度等于所述半導(dǎo)體襯底200的厚度，即為1. 5 5微米。優(yōu)選地，為了提高像素的光電二極管對(duì)光線的吸收效率，所述半導(dǎo)體襯底200的厚度范圍優(yōu)選為2 3微米。從而，所述深溝槽結(jié)構(gòu)204的深度等于半導(dǎo)體襯底200的厚度，即為2 3微米。所述深溝槽結(jié)構(gòu)204的填充層的材質(zhì)可以為N型重?fù)诫s多晶硅(N+doped poly)， 所述N型重?fù)诫s多晶硅的摻雜雜質(zhì)可以為P、As或者Sb，摻雜雜質(zhì)的摻雜劑量范圍為 5E14 lE16cnT2。所述深溝槽結(jié)構(gòu)204的第一絕緣層2042的材質(zhì)可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，其厚度范圍為30 200埃。作為一個(gè)實(shí)施例，所述深溝槽結(jié)構(gòu)204上方具有導(dǎo)電栓塞205，所述導(dǎo)電栓塞205 上方具有金屬互聯(lián)線208，所述導(dǎo)電栓塞205用于將深溝槽結(jié)構(gòu)204與金屬互聯(lián)線208電連接，所述金屬互聯(lián)線208與控制信號(hào)電連接，從而所述控制信號(hào)經(jīng)過所述金屬互聯(lián)線208、 導(dǎo)電栓塞205輸入所述深溝槽結(jié)構(gòu)204。所述導(dǎo)電栓塞205的材質(zhì)為鎢。所述金屬互聯(lián)層 208的材質(zhì)為金屬，如鋁、鋁合金、銅等。作為本發(fā)明的又一實(shí)施例，所述深溝槽結(jié)構(gòu)可以直接經(jīng)過導(dǎo)電栓塞與外部控制信號(hào)電連接。所述填充層2041具有N型摻雜類型，像素單元區(qū)域203是半導(dǎo)體襯底200的一部分而具有P型導(dǎo)電類型，因此所述填充層2041與相鄰的第一絕緣層2042、像素單元區(qū)域 203構(gòu)成MOS電容結(jié)構(gòu)。由于正常工作時(shí)，半導(dǎo)體襯底200接地，即像素單元區(qū)域203接地， 所述填充層2041上輸入電位為0. 5 1. OV的控制信號(hào)，從而在填充層2041與像素單元區(qū)域203之間產(chǎn)生電場(chǎng)，所述電場(chǎng)吸引像素單元區(qū)域203內(nèi)的浮動(dòng)光生載流子經(jīng)過第一絕緣層2042進(jìn)入深溝槽結(jié)構(gòu)204，并且經(jīng)過深溝槽結(jié)構(gòu)204上方的導(dǎo)電栓塞205、金屬互聯(lián)線 208向外部輸出，將浮動(dòng)的光生載流子消除，改善了浮像現(xiàn)象，改善了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種CMOS圖像傳感器的制作方法，請(qǐng)參考圖3，圖3是本發(fā)明的CMOS圖像傳感器制作方法流程圖。所述方法包括
步驟Si，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一表面和與之相對(duì)的第三表面， 所述半導(dǎo)體襯底包括至少一個(gè)像素單元區(qū)域；步驟S2，沿所述半導(dǎo)體襯底第一表面在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成深溝槽結(jié)構(gòu)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)位于相鄰像素單元區(qū)域之間，所述深溝槽結(jié)構(gòu)包括填充層和第一絕緣層，其中第一絕緣層位于填充層和相鄰像素單元區(qū)域之間，所述填充層材料為N型摻雜物質(zhì)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)上輸入控制信號(hào)，所述控制信號(hào)的電位為0. 5 IV ；步驟S3，沿所述第三表面對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行減薄至露出深溝槽結(jié)構(gòu)，即停止
在第二表面。下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說明。請(qǐng)參考圖4 圖8，圖4 圖8 是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，首先，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200具有第一表面201和與之相對(duì)的第三表面211，所述半導(dǎo)體襯底200包括至少一個(gè)像素單元區(qū)域203。所述半導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)可以為P型硅襯底。所述像素單元區(qū)域203用于后續(xù)形成像素。作為一個(gè)實(shí)施例，所述半導(dǎo)體襯底200包括2個(gè)像素單元區(qū)域203。然后，參考圖4，在半導(dǎo)體襯底200的第一表面201上形成硬掩膜層209。所述硬掩模層209的材質(zhì)可以為氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。所述硬掩膜層209的具有開口，所述開口位于相鄰像素單元區(qū)域203之間的第一表面201上。沿所述開口對(duì)半導(dǎo)體襯底200 進(jìn)行刻蝕，在相鄰像素單元區(qū)域203之間形成溝槽開口。所述溝槽開口具有側(cè)壁和底部。所述溝槽開口的寬度小于0. 25微米，所述溝槽開口的深度范圍為1. 5 5微米，優(yōu)選為2 3微米。接著，參考圖5，在所述溝槽開口側(cè)壁形成第一絕緣層2042。所述第一絕緣層2042 的材質(zhì)可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。所述第一絕緣層2042的厚度范圍為30 200 埃。然后，在所述溝槽開口內(nèi)形成填充層2041。所述填充層2041位于第一絕緣層2042之間。如圖5所示，即第一絕緣層2042位于填充層2041和相鄰像素單元區(qū)域203之間。所述填充層2041的材質(zhì)為N型摻雜物質(zhì)。所述N型摻雜物質(zhì)可以為N型重?fù)诫s多晶硅。所述填充層2041的制作方法為原位摻雜的方法，即直接在所述溝槽開口內(nèi)形成N型重?fù)诫s多晶硅(N+dopedpoly)。所述N型重?fù)诫s多晶硅的摻雜雜質(zhì)包括P、AS、Sb，摻雜劑量范圍為 5E13 lE16cm_2。作為本發(fā)明的又一實(shí)施例，所述填充層的可以首先在溝槽開口內(nèi)形成未摻雜多晶硅(undoped poly)，然后對(duì)所述未摻雜多晶硅進(jìn)行N型離子注入，形成填充層。作為一個(gè)實(shí)施例，接著進(jìn)行金屬化工藝，在所述深溝槽隔離結(jié)構(gòu)204上形成導(dǎo)電栓塞和金屬互聯(lián)線。具體請(qǐng)參考圖6，在所述半導(dǎo)體襯底200上形成第一層間介質(zhì)層206， 在所述第一層間介質(zhì)層206內(nèi)形成接觸孔，在所述接觸孔內(nèi)填充金屬，形成導(dǎo)電栓塞205。 所述金屬的材質(zhì)為鎢。所述導(dǎo)電栓塞205與深溝槽隔離結(jié)構(gòu)204接觸。所述第一層間介質(zhì)層206的材質(zhì)選自氧化硅，用于導(dǎo)電栓塞205之間相互絕緣。所述導(dǎo)電栓塞205的材質(zhì)選自鎢，用于與所述深溝槽隔離結(jié)構(gòu)204的填充層2042之間形成歐姆接觸，減小后續(xù)形成的金屬互聯(lián)層與深溝槽隔離結(jié)構(gòu)204的具有N型導(dǎo)電類型的重?fù)诫s物質(zhì)2043之間的接觸電阻。然后，請(qǐng)參考圖7，在所述第一層間介質(zhì)層206上方形成第二層間介質(zhì)層207，在所述第二層間介質(zhì)層207內(nèi)形成金屬互聯(lián)線208，所述金屬互聯(lián)線208與所述導(dǎo)電栓塞205接觸。所述第二層間介質(zhì)層208材質(zhì)選自氧化硅，用于金屬互聯(lián)線208之間相互絕緣。所述金屬互聯(lián)線208的材質(zhì)選自鋁或含鋁合金，所述金屬互聯(lián)線208接控制信號(hào)，所述控制信號(hào)電位為0. 5 IV。上述方法所述深溝槽隔離結(jié)構(gòu)204內(nèi)的填充層2041通過導(dǎo)電栓塞205、 金屬互聯(lián)線208與控制電路電連接，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述深溝槽隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)的具有N型導(dǎo)電類型的摻雜物質(zhì)可以直接與控制電路電連接。然后，參考圖8，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底200的第三表面211進(jìn)行減薄，直至露出所述深溝槽隔離結(jié)構(gòu)204的底部，即停止在第二表面202。作為一個(gè)實(shí)施例，所述減薄方法包括化學(xué)機(jī)械研磨的方法。綜上，本發(fā)明提供了一種背面照光的CMOS圖像傳感器，在相鄰像素單元區(qū)域之間設(shè)置貫穿半導(dǎo)體襯底的第一表面和第二表面的深溝槽結(jié)構(gòu)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)包括填充層和第一絕緣層，其中第一絕緣層位于填充層和相鄰像素單元區(qū)域之間，所述填充層材料為N 型摻雜物質(zhì)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)上輸入電位為0. 5 IV的控制信號(hào)。由于填充層的材料為N 型導(dǎo)電物質(zhì)，相鄰像素單元區(qū)域?yàn)榘雽?dǎo)體襯底的一部分，因此，填充層與第一絕緣層、相鄰像素單元區(qū)域構(gòu)成MOS電容結(jié)構(gòu)。在正常工作時(shí)，半導(dǎo)體襯底接地(由于像素單元區(qū)域是半導(dǎo)體襯底的一部分內(nèi)，從而像素單元區(qū)域接地)，所述填充層的N型摻雜物質(zhì)由于輸入電位為0. 5 IV的控制信號(hào)，從而在所述填充層與相鄰像素單元區(qū)域之間形成電場(chǎng)，所述電場(chǎng)吸引像素單元區(qū)域的浮動(dòng)的光生載流子經(jīng)過第一絕緣層進(jìn)入深溝槽結(jié)構(gòu)，并且經(jīng)過深溝槽結(jié)構(gòu)上方的導(dǎo)電栓塞、金屬互聯(lián)線向外部傳輸，消除了像素單元區(qū)域內(nèi)的浮動(dòng)的光生載流子，改善了浮像現(xiàn)象，從而改善了 CMOS圖像傳感器的顯示模糊的問題，提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種背面照光的CMOS圖像傳感器，包括半導(dǎo)體襯底，具有第一表面和與之相對(duì)的第二表面；所述半導(dǎo)體襯底包括至少一個(gè)像素單元區(qū)域；深溝槽結(jié)構(gòu)，位于相鄰像素單元區(qū)域之間；其特征在于，所述深溝槽結(jié)構(gòu)貫穿所述半導(dǎo)體襯底的第一表面和第二表面，所述深溝槽結(jié)構(gòu)包括填充層和第一絕緣層，其中第一絕緣層位于填充層和相鄰像素單元區(qū)域之間， 所述填充層材料為N型摻雜物質(zhì)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)上輸入控制信號(hào)，所述控制信號(hào)的電位為0. 5 IV。
2.如權(quán)利要求1所述的背面照光的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述深溝槽結(jié)構(gòu)的深度范圍為1. 5 4微米，寬度小于等于0. 25微米。
3.如權(quán)利要求1所述的背面照光的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述N型摻雜物質(zhì)為N型重?fù)诫s多晶硅。
4.如權(quán)利要求3所述的背面照光的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述N型重?fù)诫s多晶硅的摻雜雜質(zhì)為P、AS、Sb，摻雜雜質(zhì)的劑量范圍為5E13 lE16cnT2。
5.如權(quán)利要求1所述的背面照光的CMOS圖像傳感器，其特征在于，還包括導(dǎo)電栓塞，所述導(dǎo)電栓塞位于所述深溝槽結(jié)構(gòu)上方，所述導(dǎo)電栓塞上方具有金屬互聯(lián)線，所述金屬互聯(lián)線與所述控制信號(hào)電連接，所述控制信號(hào)經(jīng)過所述金屬互聯(lián)線、導(dǎo)電栓塞輸入所述深溝槽結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的背面照光的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電栓塞的材質(zhì)為金屬，所述金屬為鎢。
7.如權(quán)利要求5所述的背面照光的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述金屬互聯(lián)線的材質(zhì)為金屬，所述金屬包括鋁、鋁合金、銅。
8.如權(quán)利要求1所述的背面照光的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述第一絕緣層的材質(zhì)為氧化硅、氮氧化硅或者氮化硅。
9.如權(quán)利要求1所述的背面照光的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述第一絕緣層的厚度范圍為30 200埃。
10.一種背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一表面和與之相對(duì)的第三表面，所述半導(dǎo)體襯底包括至少一個(gè)像素單元區(qū)域；沿所述半導(dǎo)體襯底第一表面在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成深溝槽結(jié)構(gòu)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)位于相鄰像素單元區(qū)域之間，所述深溝槽結(jié)構(gòu)包括填充層和第一絕緣層，其中第一絕緣層位于填充層和相鄰像素單元區(qū)域之間，所述填充層材料為N型摻雜物質(zhì)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)上輸入控制信號(hào)，所述控制信號(hào)的電位為0. 5 IV ；沿所述第三表面對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行減薄至露出深溝槽結(jié)構(gòu)，即停止在第二表面。
11.如權(quán)利要求10所述的背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述深溝槽結(jié)構(gòu)的深度范圍為1. 5 4微米，寬度為小于等于0. 25微米。
12.如權(quán)利要求10所述的背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述沿所述半導(dǎo)體襯底第一表面在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成深溝槽結(jié)構(gòu)包括步驟在第一表面的相鄰像素單元區(qū)域之間形成溝槽開口；在所述溝槽開口的側(cè)壁形成第一絕緣層，所述第一絕緣層的厚度為30 200埃；所述溝槽開口內(nèi)形成填充層，所述填充層的材質(zhì)為N型摻雜物質(zhì)，所述填充層與第一絕緣層相鄰。
13.如權(quán)利要求12所述的背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述 N型摻雜物質(zhì)為N型重?fù)诫s多晶硅。
14.如權(quán)利要求12所述的背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述第一絕緣層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
15.如權(quán)利要求12所述的背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，在形成深溝槽結(jié)構(gòu)之后，在所述深溝槽結(jié)構(gòu)上方形成金屬互聯(lián)線形成導(dǎo)電栓塞，所述導(dǎo)電栓塞位于所述深溝槽結(jié)構(gòu)上方；在所述導(dǎo)電栓塞上方具有金屬互聯(lián)線，所述金屬互聯(lián)線與所述控制信號(hào)電連接，所述控制信號(hào)經(jīng)過所述金屬互聯(lián)線、導(dǎo)電栓塞輸入所述深溝槽結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求13所述的背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述 N型重?fù)诫s多晶硅通過原位擴(kuò)散工藝直接形成。
17.如權(quán)利要求13所述的背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述 N型重?fù)诫s多晶硅的摻雜雜質(zhì)為P、AS、Sb，摻雜雜質(zhì)的劑量范圍為5E13 lE16cm_2。
18.如權(quán)利要求10所述的背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述減薄方法包括化學(xué)機(jī)械研磨的方法。
19.如權(quán)利要求15所述的背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述導(dǎo)電栓塞內(nèi)填充有金屬，所述金屬為鎢。
20.如權(quán)利要求15所述的背面照光的CMOS圖像傳感器的制作方法，其特征在于，所述金屬互聯(lián)線的材質(zhì)為金屬，所述金屬為鋁、鋁合金或銅中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種背面照光的CMOS圖像傳感器，包括半導(dǎo)體襯底，具有第一表面和與之相對(duì)的第二表面；所述半導(dǎo)體襯底包括至少一個(gè)像素單元區(qū)域；深溝槽結(jié)構(gòu)，位于相鄰像素單元區(qū)域之間；其中，所述深溝槽結(jié)構(gòu)貫穿所述半導(dǎo)體襯底的第一表面和第二表面，所述深溝槽結(jié)構(gòu)包括填充層和第一絕緣層，其中第一絕緣層位于填充層和相鄰像素單元區(qū)域之間，所述填充層材料為N型摻雜物質(zhì)，所述深溝槽結(jié)構(gòu)上輸入控制信號(hào)，所述控制信號(hào)的電位為0.5～1V。本發(fā)明改善了CMOS圖像傳感器的浮像的缺陷，提高了CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102347337SQ20101024540
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者李 杰, 霍介光 申請(qǐng)人:格科微電子(上海)有限公司