[发明专利]一种图像传感器结构

说明书

本发明公开了一种图像传感器结构，自下而上包括：衬底和介质层；所述衬底上设有第一光敏感器件，所述介质层上设有金属互连层和第二光敏感器件，所述第二光敏感器件设于一沟槽中，所述沟槽位于所述第一光敏感器件上方的所述介质层中，所述第二光敏感器件通过所述沟槽耦合所述第一光敏感器件，并通过所述金属互连层引出；其中，所述第二光敏感器件中含有多个沿水平分布且相耦合的pn结。本发明能有效提高光吸收的效率，以及满阱容量等传感器性能，并能够大幅度提升对近红外光的吸收效率。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路和传感器技术领域，特别是涉及一种高吸收效率的高性能CMOS图像传感器结构。

背景技术

传统CMOS图像传感器的感光器件通常是一个pn结。采用常规工艺制造的感光pn结，一般仅对可见光有较强的吸收率和量子效率，同时有部分光线会透过感光区域造成损失。

另外，针对近红外光而言，需要几微米至十几微米甚至更厚的耗尽区，来进行有效的吸收，而现有CMOS工艺的注入工艺很难实现该结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种图像传感器结构。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种图像传感器结构，自下而上包括：衬底和介质层；所述衬底上设有第一光敏感器件，所述介质层上设有金属互连层和第二光敏感器件，所述第二光敏感器件设于一沟槽中，所述沟槽位于所述第一光敏感器件上方的所述介质层中，所述第二光敏感器件通过所述沟槽耦合所述第一光敏感器件，并通过所述金属互连层引出；其中，所述第二光敏感器件中含有多个沿水平分布且相耦合的pn结。

进一步地，所述第一光敏感器件设有第一N型光敏区，所述第一N型光敏区上方的所述衬底上设有第一P型区，所述第二光敏感器件交替设有多个第二N型光敏区和第二P型区，形成多个所述pn结，各所述第二N型光敏区自其上端相连为一体，并覆盖在所述pn结的表面上，各所述第二P型区自其下端相连为一体，并覆盖在所述沟槽的底面上，所述第一光敏感器件与所述第二光敏感器件之间设有隔离层，所述第二P型区穿过所述隔离层连接所述第一P型区。

进一步地，所述第一N型光敏区一侧的所述衬底上设有第三P型区，所述第三P型区中设有浅沟槽隔离，用于将用于感光的所述第一N型光敏区与外界其他区域隔离，所述第二P型区穿过所述隔离层连接所述第三P型区，所述第三P型区沿所述浅沟槽隔离底部及侧壁延伸至与所述第一P型区相连。

进一步地，所述第三P型区上设有硅化物区，所述第三P型区通过所述硅化物区连接所述金属互连层。

进一步地，所述第二P型区通过所述隔离层设有的打开区域连接所述第三P型区和所述硅化物区。

进一步地，所述第二N型光敏区和所述介质层的表面上覆盖有第四P型区，所述第四P型区的一侧中设有第五P型区，所述第五P型区下端自所述第四P型区伸出，并连接位于所述介质层中的所述金属互连层。

进一步地，所述第四P型区上覆盖有介质保护层。

进一步地，所述衬底为P^-型掺杂衬底，所述第一P型区、所述第三P型区和所述第五P型区为P⁺型掺杂区，所述第四P型区为P^-型掺杂区，所述第二P型区位于所述pn结中的部分为P型掺杂区，所述第二P型区位于所述沟槽底面上的部分为P⁺型掺杂区，所述第二N型光敏区为N型掺杂区；所述第二N型光敏区、所述第二P型区和所述第四P型区材料为非晶硅。

进一步地，所述第二P型区还自所述沟槽的底部上延伸至所述沟槽的侧壁上，并自所述沟槽的一侧侧壁上方延伸至所述介质层的表面上，与所述第四P型区和第五P型区相连。

进一步地，所述第二N型光敏区依次穿过所述第二P型区、所述隔离层和所述第一P型区连接所述第一N型光敏区。