[发明专利]背照式全局曝光像元结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种背照式全局曝光像元结构及其制备方法，该背照式全局曝光像元结构包括：半导体衬底，所述半导体衬底具有正表面和背表面；接近半导体衬底的正表面，且设于半导体衬底内的感光单元、传输管和复位管；接近半导体衬底的正表面，且位于所述传输管和所述复位管之间的存储节点，其中，所述存储节点设于半导体衬底内，挡光层不完全包覆所述存储节点。该结构中的挡光层可以阻挡从半导体衬底背面入射的光线，极大的改善了背照式全局曝光像元结构的寄生光灵敏度性能。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种背照式全局曝光像元结构及其制备方法。

背景技术

目前，随着互补金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)图像传感器在工业、车载、道路监控和高速相机中越来越广泛的应用，对于可以捕捉高速运动物体图像的图像传感器的需求进一步提高。为了监控高速运动的物体，就需要使用全局曝光式快门像元结构，其中，寄生光灵敏度是全局曝光式快门像元结构中一个非常重要的指标。

图1示出了传统的背照式像元结构示意图，传统的背照式图像传感器包括光电二极管(photo diode，PD)、传输管(Transmission tube，TX)、复位管(Restore tube，RST)和电荷存储的浮置扩散区(floating diffusion，FD)(FD下文又称存储节点)。如图1所示，入射到像素单元表面的光线由于折射和散射而不能全部聚焦到光电二极管表面，有部分光线可能入射到存储节点上，存储节点在入射光的照射下也可以像光电二极管一样产生寄生光电响应。由于入射光的照射而在存储节点上产生的电荷，会影响原来存储在存储节点上的由光电二极管产生的电压信号，造成了信号的失真，一旦做成背照式结构，存储节点更容易有更多的光线入射，导致寄生光灵敏度变得更差。现有的一些背照式结构，主要通过将存储节点再连接电容值很大的电容结构，来降低存储节点电容的占比，进而弱化存储节点漏光的影响。但是，这没能从根本上改善存储节点漏光的问题，而且大电容的结构无疑增加了工艺的难度。

因此，如何能在不恶化寄生光灵敏度的同时，提供一个背照式全局曝光像元结构，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种背照式全局曝光像元结构及其制备方法，用改善背照式图像传感器的寄生光灵敏度性能。

第一方面，本发明提供一种背照式全局曝光像元结构，包括：半导体衬底，所述半导体衬底具有正表面和背表面；接近半导体衬底的正表面，且设于半导体衬底内的感光单元、传输管和复位管；接近半导体衬底的正表面，且位于所述传输管和所述复位管之间的存储节点，其中，所述存储节点设于半导体衬底内，挡光层不完全包覆所述存储节点。该结构中的挡光层可以阻挡从半导体衬底背面入射的光线，极大的改善了背照式全局曝光像元结构的寄生光灵敏度性能。

本发明提供的背照式全局曝光像元结构的有益效果在于：该结构中的挡光层可以阻挡从半导体衬底背面入射的光线，极大的改善了背照式全局曝光像元结构的寄生光灵敏度性能。

可选地，挡光层靠近背表面的的一侧包覆一层氧化层。

可选地，所述挡光层包围所述存储节点接近半导体衬底的背表面的一侧。挡光层可以阻挡从半导体衬底背面入射的光线。

可选地，挡光层和所述氧化层与所述半导体衬底的正表面不连通，这样可以避免器件形成导通沟道，以致于因导通沟道导致器件无法正常工作。

可选地，多晶硅结构覆盖所述不连通处，且与半导体衬底的正表面齐平或与晶体管栅极高度齐平。多晶硅结构封住挡光层的不连通处，使存储节点位于挡光层内部。

可选地，设置于半导体衬底背表面的深沟槽，所述深沟槽临近所述感光单元；设于深沟槽上方的金属栅格结构。通过深沟槽隔离用以形成深沟槽，以隔离感光单元，从而改善电学串扰；金属栅格结构，主要用于改善光学串扰。