[发明专利]全域快门互补式金属氧化物半导体影像感测器及其形成方法

说明书

本发明实施例提供一种全域快门互补式金属氧化物半导体影像感测器及其形成方法。全域快门互补式金属氧化物半导体影像感测器包括：光二极管，位于基板的上部；浮置扩散区，位于基板的上部；储存二极管，位于基板的上部，储存二极管位于光二极管及浮置扩散区之间；第一传输栅极，位于光二极管及储存二极管之间的基板之上；第二传输栅极，位于储存二极管及浮置扩散区之间的基板之上；第一介电层，位于基板之上，且覆盖第一传输栅极及第二传输栅极；遮光层，设于第一介电层上；及光管，穿过遮光层与部分的第一介电层，对应设置于光二极管的上方，光管的折射率大于第一介电层的折射率。

技术领域

本发明是有关于一种影像感测器，特别是有关于一种全域快门互补式金属氧化物半导体影像感测器。

背景技术

影像感测器为当今如携带型装置、数字相机、及玩具等众多光电装置内的必要元件之一。传统影像感测器则包括电耦合元件(charge coupled device,CCD)影像感测器与互补型金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)影像感测器。

传统的影像感测器使用卷帘快门(rolling shutter)，由于像素阵列之间曝光的时间差异，拍摄高速移动物体时可能产生变形(distortion)。全域快门(global shutter)通过在像素内设置储存元件，可先储存曝光感光元件而得的信号，再将这些信号于同一时间传输处理，因此可改善使用卷帘快门拍摄高速移动物体时的影像变形。

然而，当像素的尺寸缩小时，像素内感光元件与储存元件之间的距离亦随之缩小，原应入射至感光元件的光线亦可能逸散至储存元件，而造成寄生感光度(parasitic lightsensitivity，PLS)或全域快门效率(global shutter efficiency，GSE)变差的问题。

虽然现有的互补式金属氧化物半导体影像感测器大致符合需求，但并非各方面皆令人满意，特别是互补式金属氧化物半导体影像感测器的寄生感光度或全域快门效率仍需进一步改善。

发明内容

根据一实施例，本发明提供一种全域快门互补式金属氧化物半导体影像感测器，包括：光二极管，位于基板的上部；浮置扩散区(floating diffusion)，位于基板的上部；储存二极管，位于基板的上部，储存二极管位于光二极管及浮置扩散区之间；第一传输栅极，位于光二极管及储存二极管之间的基板之上；第二传输栅极，位于储存二极管及浮置扩散区之间的基板之上；第一介电层，位于基板之上，且覆盖第一传输栅极及第二传输栅极；遮光层，设于第一介电层上；及光管(light pipe)，穿过遮光层与部分的第一介电层，对应设置于光二极管的上方，光管的折射率大于第一介电层的折射率。

根据另一实施例，本发明提供一种全域快门互补式金属氧化物半导体影像感测器的形成方法，包括：形成光二极管、浮置扩散区、储存二极管于基板的上部，其中储存二极管位于光二极管及浮置扩散区之间；形成第一传输栅极于光二极管及储存二极管之间的基板之上；形成第二传输栅极于储存二极管及浮置扩散区之间的基板之上；形成第一介电层于基板之上，第一介电层覆盖第一传输栅极及第二传输栅极；形成遮光层覆盖于第一介电层上；选择性去除第一介电层上的部份遮光层；以残余的遮光层为罩幕，形成孔洞于第一介电层的上部，且孔洞位于光二极管的上方；及形成光管于孔洞中，其中光管的折射率大于第一介电层的折射率。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举数个实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

以下将配合所附附图详述本发明实施例。应注意的是，依据在业界的标准做法，各种特征并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，可能任意地放大或缩小元件的尺寸，以清楚地表现出本发明实施例的特征。

图1A、图1B至图8是根据一些实施例绘示出形成全域快门互补式金属氧化物半导体影像感测器不同阶段的示意图；