[发明专利]一种像素单元结构及制作方法

说明书

本发明提供一种像素单元结构，利用二极管沟槽隔离结构环绕第一光电二极管的周边和第二光电二极管的周边，有效隔离所述第一光电二极管和所述第二光电二极管器件；同时光电沟槽隔离结构覆盖所述第二光电二极管表面，降低第二光电二极管的灵敏度；在不增加额外的工艺步骤的前提下，降低了工艺加工成本，同时也避免了第一光电二极管的等离子损伤，避免了像素单元结构的性能劣化，具有显著的意义。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种像素单元结构及制作方法。

背景技术

图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置，包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器芯片两大类。CMOS图像传感器和传统的CCD传感器相比具有的低功耗，低成本和与CMOS工艺兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用。

像素单元是CMOS图像传感器实现感光功能的核心器件，像素单元的动态范围指的是在同一场景中能够探测的最强和最弱光之间的比值，而动态范围是图像传感器最重要的性能指标之一。为了提升像素单元的动态范围，如图1所示，图1为现有技术采用大小像素单元结构的版图示意图，即在一个像素单元中同时包括大光电二极管和小光电二极管两者感光结构，其中大光电二极管用于感应弱光，小光电二极管用于感应强光，为了避免小光电二极管在强光下的过快饱和，通过在小光电二极管上覆盖挡光层来减少进光量从而达到感应强光的目的。图2为沿图1的“AB”方向的截面示意图，挡光层位于小像素单元上方，现有技术的挡光层的形成需要额外的工艺步骤，造成工艺制作成本上升，同时由于挡光层刻蚀使用的等离子体造成大光电二极管表面的等离子损伤，从而引起暗电流和白色像素增加，像素单元性能劣化，可靠性和成品率下降。

因此需要一种不增加额外工艺成本，不造成像素单元性能退化的大小像素结构和形成方法。

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，提供一种像素单元结构及其制作方法。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种像素单元结构，其特征在于，包括：

衬底；第一光电二极管和第二光电二极管，自所述衬底的正面分设于所述衬底内；沟槽隔离结构，位于所述衬底内，自所述衬底的正面隔离所述第一光电二极管和所述第二光电二极管；其中所述沟槽隔离结构包括二极管沟槽隔离结构和光电沟槽隔离结构，所述二极管沟槽隔离结构环绕所述第一光电二极管的周边和所述第二光电二极管的周边；所述光电沟槽隔离结构覆盖所述第二光电二极管表面。

优选地，所述光电沟槽隔离结构在垂直于所述衬底表面的投影面积大于第二光电二极管在垂直于所述衬底表面的投影面积。

优选地，所述第一光电二极管具有垂直于所述衬底表面的第一高度，所述第二光电二极管具有垂直于所述衬底表面的第二高度，所述光电沟槽隔离结构具有垂直于所述衬底表面的光电沟槽结构高度；所述第一高度等于所述第二高度与所述光电沟槽结构高度之和。

优选地，所述第二高度小于1μm。

优选地，所述二极管沟槽隔离结构具有垂直于所述衬底表面的二极管沟槽高度，所述二极管沟槽高度大于或等于所述光电沟槽高度。

优选地，所述第二光电二极管的灵敏度低于所述第一光电二极管的灵敏度。

本发明第二方面提供一种像素单元结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供衬底；自所述衬底的正面形成分设于所述衬底内的第一光电二极管和初始第二光电二极管；自所述衬底的正面形成沟槽和第二光电二极管，所述沟槽包括二极管沟槽和光电沟槽，所述二极管沟槽环绕所述第一光电二极管的周边和所述第二光电二极管的周边，所述光电沟槽位于所述第二光电二极管上；填充所述沟槽，形成，其中所述二极管沟槽填充形成二极管沟槽结构，所述光电沟槽填充形成光电沟槽结构。