具連接到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的半導(dǎo)體電容的背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于一種具連接到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的半導(dǎo)體電容的背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知技術(shù)中，背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)必須具有足夠大的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，以當(dāng)感光元件的光感測(cè)區(qū)感光而產(chǎn)生電荷之后，能夠藉由浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的等效電容效應(yīng)來(lái)儲(chǔ)存電荷。
[0003]但在背感光式的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，由于浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)也在入射光線的照射范圍之內(nèi)，同時(shí)不像前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)一般，具有金屬層等屏蔽結(jié)構(gòu)，因此浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)也可能會(huì)受到入射光線的影響而產(chǎn)生光電反應(yīng)，這對(duì)于感光信號(hào)的判斷會(huì)產(chǎn)生干擾，同時(shí)使得信號(hào)信噪比下降。
[0004]為了減少浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)受到感光影響，已知技術(shù)有使用盡量降低浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)面積的作法，以避免浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)接收到太多入射光線。但縮減浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的面積，連帶也會(huì)縮減其等效電容值，導(dǎo)致信號(hào)信噪比下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種具連接到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的半導(dǎo)體電容的背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，藉由縮減浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，并且在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)上方周遭范圍設(shè)置半導(dǎo)體電容，并連結(jié)到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，來(lái)避免浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)接收到入射光線而產(chǎn)生不必要的光電效應(yīng)，同時(shí)使半導(dǎo)體電容電性連結(jié)到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，藉此使浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的等效電容能夠維持在所需的數(shù)值。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種具連接到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的半導(dǎo)體電容的背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其于浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)附近設(shè)有連接到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的半導(dǎo)體電容，藉此可以縮小浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的整體尺寸，又能保持浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)具有足夠的等效電容值。進(jìn)一步講，可以選用具有金屬電極的電容，例如金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容，其可藉由金屬電極將第一次沒(méi)有被光感測(cè)元件所吸收的光線，反射回光感測(cè)元件，以增進(jìn)收光效率。
[0007]為達(dá)前述目的，本發(fā)明提供一種背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包含基體、光感測(cè)區(qū)、浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、傳遞柵極以及半導(dǎo)體電容。所述基體具有感光表面。所述光感測(cè)區(qū)位于所述基體內(nèi)部，用以接收經(jīng)由所述感光表面穿透所述基體的光線并發(fā)生光電效應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電荷。所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)位于所述基體內(nèi)部，用以暫時(shí)儲(chǔ)存所述光感測(cè)區(qū)所產(chǎn)生的所述感應(yīng)電荷。所述傳遞柵極連結(jié)所述光感測(cè)區(qū)及所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，用以控制所述光感測(cè)區(qū)所產(chǎn)生的所述感應(yīng)電荷流向所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。所述半導(dǎo)體電容電性連接到所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)并與所述光感測(cè)區(qū)具有重疊區(qū)域，用以與所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)共同暫時(shí)儲(chǔ)存所述光感測(cè)區(qū)所產(chǎn)生的所述感應(yīng)電荷，且所述半導(dǎo)體電容包含反光層。
[0008]本發(fā)明還提供一種背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包含基體、光感測(cè)區(qū)、浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、傳遞柵極以及金屬-絕緣體-金屬電容。所述基體具有感光表面。所述光感測(cè)區(qū)位于所述基體內(nèi)部，用以接收經(jīng)由所述感光表面穿透所述基體的光線并發(fā)生光電效應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電荷。所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)位于所述基體內(nèi)部，用以暫時(shí)儲(chǔ)存所述光感測(cè)區(qū)所產(chǎn)生的所述感應(yīng)電荷。所述傳遞柵極連結(jié)所述光感測(cè)區(qū)與所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，用以控制所述光感測(cè)區(qū)所產(chǎn)生的所述感應(yīng)電荷流向所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。所述金屬-絕緣體-金屬電容電性連接到所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，用以與所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)共同暫時(shí)儲(chǔ)存所述光感測(cè)區(qū)所產(chǎn)生的所述感應(yīng)電荷。
[0009]本發(fā)明還提供一種背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包含基體、光感測(cè)區(qū)、浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、傳遞柵極以及半導(dǎo)體電容。所述基體具有感光表面。所述光感測(cè)區(qū)位于所述基體內(nèi)部，用以接收經(jīng)由所述感光表面穿透所述基體的光線并發(fā)生光電效應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電荷。所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)位于所述基體內(nèi)部，用以暫時(shí)儲(chǔ)存所述光感測(cè)區(qū)所產(chǎn)生的所述感應(yīng)電荷。所述傳遞柵極連結(jié)所述光感測(cè)區(qū)與所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，用以控制所述光感測(cè)區(qū)所產(chǎn)生的所述感應(yīng)電荷流向所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。所述半導(dǎo)體電容通過(guò)連接端電性連接到所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，用以與所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)共同暫時(shí)儲(chǔ)存所述光感測(cè)區(qū)所產(chǎn)生的所述感應(yīng)電荷，且所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的截面積為所述連接端的截面積的4-5倍。
[0010]在另外一種實(shí)施例中，本發(fā)明的半導(dǎo)體電容，具有金屬層電極，并且所述金屬層電極設(shè)置于感光元件的光感測(cè)區(qū)后方或邊緣附近，將部份未被初次吸收的光線反射回到光感測(cè)區(qū)，藉以增加感光元件吸收光線的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的一實(shí)施例；以及
[0013]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0014]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0015]10 背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
[0016]101 基體
[0017]102光感測(cè)區(qū)
[0018]103浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)
[0019]104 阻擋區(qū)
[0020]105傳遞柵極
[0021]106半導(dǎo)體電容
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下說(shuō)明內(nèi)容包含本發(fā)明的實(shí)施方式，以便理解本發(fā)明如何應(yīng)用于實(shí)際狀況。須注意的是，在以下圖式中，與本發(fā)明技術(shù)無(wú)關(guān)的部份已省略，同時(shí)為彰顯元件之間的關(guān)系，圖式里各元件之間的比例與真實(shí)的元件之間的比例并不一定相同。
[0023]請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，其繪示本發(fā)明的示意圖。背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)10具有基體101、光感測(cè)區(qū)102、浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)103、阻擋區(qū)104、傳遞柵極105以及半導(dǎo)體電容106 ;其中，所述基體101具有感光表面，用以接收入射光線。所述光感測(cè)區(qū)102位于所述基體101內(nèi)部，用以接受經(jīng)由所述感光表面穿透所述基體101的光線并發(fā)生光電效應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電荷。所述阻擋區(qū)104用以阻擋電荷不會(huì)流向其他區(qū)域。所述傳遞柵極105則連結(jié)光感測(cè)區(qū)102以及浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)103，用以控制光感測(cè)區(qū)102所產(chǎn)生的感應(yīng)電荷流向浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)103，包含總量以及流量的控制。在互補(bǔ)式金氧半(CMOS)制程中，傳遞柵極105—般為電壓控制的柵極，當(dāng)施加適當(dāng)電壓時(shí)，可允許電荷流過(guò)其下方的區(qū)域。所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)103與其電性連結(jié)的半導(dǎo)體電容106可用以共同暫時(shí)儲(chǔ)存所述光感測(cè)區(qū)102所產(chǎn)生的感應(yīng)電荷，以供后續(xù)使用。一實(shí)施例中，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)103位于所述基體101內(nèi)部，而所述半導(dǎo)體電容106形成于金屬堆疊層中。
[0024]請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，其為本發(fā)明一實(shí)施例的背感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)10的剖視圖。金屬堆疊層可包含圖案化的(patterned)第一金屬層200、第二金屬層201及第三金屬層202 ；其中，所述第一金屬層200例如可稱為Ml金屬層，為所述金屬堆疊層中最靠近所述基體101的金屬層，且介電層107可形成于所述第一金屬層200與所述基體101之間。一實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體電容106形成于所述金屬堆疊層中的兩層金屬層，例如所述第二金屬層201及所述第三金屬層202，但不位于所述金屬堆疊層中最靠近所述基體101的所述第一金屬層200。必須說(shuō)明的是，圖3雖顯示金屬堆疊層包含三層金屬層，但本發(fā)明并不以此為限，所述金屬堆疊層所包含的金屬層的層數(shù)，可根據(jù)不同應(yīng)用決定而并無(wú)特定限制。
[0025]請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D1，通過(guò)形成半導(dǎo)體電容106，浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)103的尺寸可實(shí)際被縮小，例如縮小至其截面積為光感測(cè)區(qū)102的截面積的五分之一以下，例如所述半導(dǎo)體電容106可通過(guò)連接端(contact) 203電性連接到所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)103，且所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)103的截面積僅為所述連接端203的截面積的4-5倍，藉以減低入射光線對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)103所造成的光電效應(yīng)影響。本實(shí)施例因設(shè)置有與所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)103連結(jié)的半導(dǎo)體電容106，故可以確保具有足夠的等效電容，以便儲(chǔ)存光感測(cè)區(qū)102所產(chǎn)生的感應(yīng)電荷，并提高信號(hào)信噪比(SNR)。實(shí)際的電容