[发明专利]硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构及其制备方法

权利要求书

1.一种硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构，其特征在于，所述的结构的组成包括一块P硅衬底、衬底上方的硅纳米柱、衬底表面的掩蔽层、硅纳米柱底部侧壁的圆环状电极和联通衬底的电极；

所述衬底上方的硅纳米柱，其与硅衬底为一整片P硅制成，纳米柱的上表面及侧表面为N型掺杂层，内部为与衬底同参数的P硅材料；

所述硅衬底表面的掩蔽层，为P硅衬底上表面的钝化层；

所述硅纳米柱底部侧壁圆环状电极和联通衬底的电极位于P硅衬底上表面，且P硅衬底上对应位置没有掩蔽层。

2.根据权利要求1所述的一种硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构，其特征在于，所述的掩蔽层为氧化生长的SiO₂层，厚度为20～50nm。

3.根据权利要求1或2所述的一种硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构，其特征在于，所述硅纳米柱底部侧壁圆环状电极和联通衬底的电极，其材质为铝、铝铜合金或多晶硅。

4.权利要求1-3任意所述硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将一块P硅片进行表面进行预处理，去掉表面杂质；

步骤二：在步骤一已处理的P硅衬底表面，刻蚀硅纳米柱阵列；

步骤三：在步骤二所得P硅衬底表面上制备一层掩蔽层；

步骤四：将P硅衬底上的硅纳米柱表面通过刻蚀工艺去掉附着的掩蔽层，使得硅纳米柱的硅层裸露；

步骤五：对P硅衬底表面采用实施N型掺杂工艺，使得硅纳米柱外表面形成N型区；

步骤六：根据硅纳米柱底部侧壁圆环状电极和联通衬底的电极的位置，在硅纳米柱像素附近位置采用刻蚀工艺，去掉P硅衬底表面对应部分的掩蔽层，使得P硅衬底在该部分裸露出来，以备后续步骤中金属层沉积中联通金属层，构建电极；

步骤七：在P硅衬底表面均匀沉积一层金属层；

步骤八：根据硅纳米柱底部侧壁圆环状电极和联通衬底的电极的位置，将硅纳米柱上表面以及P硅衬底表面上多余的金属刻蚀去掉；在硅纳米柱底部侧壁形成圆环状电极，用于对纳米柱N型掺杂区的连接；联通衬底的电极直接连接P硅衬底。

5.根据权利要求4所述的一种硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构的制备方法，其特征在于，所述步骤二和步骤四，采用自上而下ICP-RIE刻蚀工艺完成。

6.根据权利要求4或5所述的一种硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构的制备方法，其特征在于，所述步骤三，通过高温氧化生长一层致密的掩蔽层。

7.根据权利要求4或5所述的一种硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构的制备方法，其特征在于，所述步骤五，通过热扩散工艺完成。

8.根据权利要求6所述的一种硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构的制备方法，其特征在于，所述步骤五，通过热扩散工艺完成。

9.根据权利要求4或5或8所述的一种硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构的制备方法，其特征在于，所述步骤七，采用磁控溅射或电镀的沉积方式。

10.根据权利要求6所述的一种硅基CMOS图像传感器三维感光像素结构的制备方法，其特征在于，所述步骤七，采用磁控溅射或电镀的沉积方式。