增强近红外感光性能的背照式像素单元结构及形成方法技术

本发明专利技术公开了一种增强近红外感光性能的背照式像素单元结构及形成方法，通过增加硅衬底的厚度，并在背面的硅衬底中增设背面光电二极管，从而增加了用于光电转换的硅衬底区域的深度，提高了像素单元的近红外感光性能；同时，通过增加背面传输管、背面悬浮漏极以及双深槽隔离结构，使得背面悬浮漏极与正面悬浮漏极、背面传输管与正面传输管分别通过深槽隔离连接在一起，只需在正面传输管上进行时序控制就可以同时控制背面传输管，从而保证了背面光电二极管中的电荷能够顺利传输到正面悬浮漏极，避免了由于硅衬底厚度增加而无法将完成光电转换的电荷从背面光电二极管中传出而造成图像残影和噪声的问题。

Backside illuminated pixel cell structure for enhancing near infrared photosensitive property and its formation method

The invention discloses a method for enhancing near infrared photographic properties of back illuminated pixel structure and method of forming, by increasing the thickness of the silicon substrate, and the addition of the photodiode in the back of the silicon substrate, thereby increasing the silicon substrate for photoelectric conversion region of the depth of the near infrared sensitivity of high pixel unit at the same time, by increasing the transmission; the back tube, the back suspension drain and double deep groove isolation structure, makes the rear suspension drain and front suspension drain pipe and the front and back transmission transmission tube are connected together by a deep trench isolation respectively, only the timing control in front of transmission tube can also control the back transmission pipe thus, that charge back in the photodiode can be successfully transferred to the front suspension drain, avoid the silicon substrate thickness increased to complete the photoelectric conversion Change the charge spread caused by the image blur and noise problems from the back of the photodiode.

【技术实现步骤摘要】
增强近红外感光性能的背照式像素单元结构及形成方法
本专利技术涉及图像传感器领域，更具体地，涉及一种可增强近红外感光性能的背照式像素单元结构及形成方法。
技术介绍
图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置，通常大规模商用的图像传感器芯片包括电荷耦合器件(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。现在CMOS图像传感器不仅用于消费电子领域，例如微型数码相机(DSC)、手机摄像头、摄像机和数码单反(DSLR)中，而且在汽车电子、监控、生物技术和医学等领域也得到了广泛的应用。CMOS图像传感器的像素单元是图像传感器实现感光的核心器件。最常用的像素单元为包含一个光电二极管和多个晶体管的有源像素结构。一种常规的CMOS图像传感器像素单元的电路结构如图1所示，通常包括光电二极管PD和传输管TX、复位管RX、源极跟随管DX和行选管SX等其它的MOS晶体管。其中，光电二极管是感光单元，实现对光线的收集并负责光电转换，将光子转换为电子；其它的MOS晶体管是控制单元，主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强近红外感光性能的背照式像素单元结构，其特征在于，包括：硅衬底，其包括设于正面硅衬底中的正面光电二极管、正面悬浮漏极和正面硅衬底上的正面传输管，设于背面硅衬底中的背面光电二极管、背面悬浮漏极和背面硅衬底上的背面传输管，设于硅衬底中并位于像素之间的双深槽隔离结构，以及设于背面硅衬底上并位于像素之间的金属挡光结构；设于正面硅衬底上的后道介质层，其设有金属互连布线；所述正面光电二极管和背面光电二极管在竖直方向上叠设并相连；所述双深槽隔离结构包括第一深槽隔离和第二深槽隔离，所述第一深槽隔离和第二深槽隔离内部填充有金属；所述背面悬浮漏极通过第一深槽隔离内部填充的金属、金属互连布线与正面悬浮漏极相连...

【技术特征摘要】
1.一种增强近红外感光性能的背照式像素单元结构，其特征在于，包括：硅衬底，其包括设于正面硅衬底中的正面光电二极管、正面悬浮漏极和正面硅衬底上的正面传输管，设于背面硅衬底中的背面光电二极管、背面悬浮漏极和背面硅衬底上的背面传输管，设于硅衬底中并位于像素之间的双深槽隔离结构，以及设于背面硅衬底上并位于像素之间的金属挡光结构；设于正面硅衬底上的后道介质层，其设有金属互连布线；所述正面光电二极管和背面光电二极管在竖直方向上叠设并相连；所述双深槽隔离结构包括第一深槽隔离和第二深槽隔离，所述第一深槽隔离和第二深槽隔离内部填充有金属；所述背面悬浮漏极通过第一深槽隔离内部填充的金属、金属互连布线与正面悬浮漏极相连，所述背面传输管通过第二深槽隔离内部填充的金属、金属互连布线与正面传输管相连；所述正面悬浮漏极依次连接正面传输管、正面光电二极管，所述背面悬浮漏极依次连接背面传输管、背面光电二极管。2.根据权利要求1所述的增强近红外感光性能的背照式像素单元结构，其特征在于，所述硅衬底背面表面与金属挡光结构之间设有高K介质层，并且，所述高K介质层在背面传输管位置构成背面传输管的栅氧层。3.根据权利要求1所述的增强近红外感光性能的背照式像素单元结构，其特征在于，所述后道介质层还设有接触孔、通孔，所述金属互连布线至少设有两层；其中，所述第一深槽隔离通过其内部填充的金属、接触孔、第一层金属互连布线与正面悬浮漏极相连，所述第二深槽隔离通过其内部填充的金属、接触孔、第一层金属互连布线、通孔、第二层金属互连布线与正面传输管相连。4.根据权利要求1所述的增强近红外感光性能的背照式像素单元结构，其特征在于，所述正面光电二极管和背面光电二极管在竖直方向填满整个硅衬底。5.根据权利要求1所述的增强近红外感光性能的背照式像素单元结构，其特征在于，所述第一深槽隔离由第一正面深槽隔离和第一背面深槽隔离竖直相连构成，所述第二深槽隔离由第二正面深槽隔离和第二背面深槽隔离竖直相连构成。6.根据权利要求5所述的增强近红外感光性能的背照式像素单元结构，其特征在于，所述第一背面深槽隔离通过设于背面硅衬底上的背面悬浮漏极互连与背面悬浮漏极相连，所述第二背面深槽隔离通过设于背面硅衬底上的背面传输管互连与背面传输管相连。7.根据权利要求6所述的增强近红外感光性能的背照式像素单元结构，其特征在于，所述金属挡光结构与背面传输管的栅极、背面悬浮漏极互连、背面传输管互连在背面硅衬底表面同层设置。8.根据权利要求6或7所述的增强近红外感光性能的背照式像素单元结构，其特征在于，所述背面传输管互连在背面传输管的栅极两侧连接形成暴露背面光电二极管的封闭结...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾学强，范春晖，奚鹏程，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31