像素传感器、用于形成其的方法及图像传感器技术

本公开的各种实施例是针对一种像素传感器，包含在光检测器之下的虚设垂直晶体管结构。像素传感器包含衬底，具有与背侧表面相对的前侧表面。光检测器安置于衬底内。深沟槽隔离(DTI)结构从衬底的背侧表面延伸到背侧表面下方的第一点。深沟槽隔离结构环绕光检测器的外周。虚设垂直晶体管结构在深沟槽隔离结构的内侧壁之间横向间隔开。虚设垂直晶体管结构包含虚设垂直栅极电极，具有虚设导电体和虚设包埋导电结构。虚设包埋导电结构从衬底的前侧表面延伸到第一点垂直上方的第二点且虚设导电体沿衬底的前侧表面延伸。

【技术实现步骤摘要】
像素传感器、用于形成其的方法及图像传感器
本专利技术的实施例是有关于一种像素传感器、用于形成其的方法及图像传感器。
技术介绍
许多现代的电子器件(例如，数码相机，光学成像器件等)包括图像传感器。图像传感器将光学图像转换为可表示为数字图像(digitalimages)的数字数据(digitaldata)。图像传感器包含像素传感器阵列，所述像素传感器是用于将光学图像转换为数字数据的单元器件。一些类型的像素传感器包含电荷耦合器件(charge-coupleddevice，CCD)图像传感器和互补型金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor，CMOS)图像传感器(CMOSimagesensors，CIS)。相较于CCD像素传感器，CIS由于低功耗、小尺寸、快速数据处理、数据直接输出以及低制造成本而受到青睐。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种像素传感器，包括衬底、光检测器、深沟槽隔离(DTI)结构以及虚设垂直晶体管结构。衬底包括与背侧表面相对的前侧表面。光检测器安置于衬底内。深沟槽隔离(DTI)结构从衬底的背侧表面延伸到背侧表面下方的第一点，其中深沟槽隔离结构环绕光检测器的外周。虚设垂直晶体管结构在光检测器之下且在深沟槽隔离结构的内侧壁之间横向间隔开，其中虚设垂直晶体管结构包括虚设垂直栅极电极，虚设垂直栅极电极具有虚设导电体和虚设包埋导电结构，其中虚设包埋导电结构从衬底的前侧表面延伸到第一点垂直上方的第二点且虚设导电体沿衬底的前侧表面延伸。本专利技术实施例提供一种图像传感器，包括衬底、互连结构、第一像素传感器、第二像素传感器、深沟槽隔离(DTI)结构。衬底具有前侧表面和与前侧表面相对的背侧表面。互连结构沿前侧表面安置，其中互连结构包括安置于互连介电结构内的导通孔和导电线。第一像素传感器包括第一光检测器，安置于衬底内；第一垂直转移晶体管在第一光检测器之下；以及第一虚设垂直晶体管结构，沿前侧表面安置。第二像素传感器包括第二光检测器，安置于衬底内；第二垂直转移晶体管在第二光检测器之下；以及第二虚设垂直晶体管结构，沿前侧表面安置。深沟槽隔离(DTI)结构安置于衬底内且横向包围第一像素传感器和第二像素传感器，其中深沟槽隔离结构的中心区段在第一像素传感器与第二像素传感器之间横向间隔开。以及，其中第一虚设垂直晶体管结构在第一光检测器与深沟槽隔离结构的中心区段之间横向间隔开且第二虚设垂直晶体管结构在第二光检测器与深沟槽隔离结构的中心区段之间横向间隔开。本专利技术实施例提供一种用于形成像素传感器的方法，所述方法包括：在衬底中形成光检测器；图案化衬底以限定第一垂直栅极电极开口和第二垂直栅极电极开口；在第一垂直栅极电极开口和第二垂直栅极电极开口中分别形成垂直栅极电极和虚设垂直栅极电极；以及围绕垂直栅极电极和虚设垂直栅极电极形成侧壁间隔物结构，进而分别限定垂直转移晶体管和虚设垂直转移晶体管，其中所述垂直转移晶体管从所述虚设垂直转移晶体管横向偏移。附图说明在结合附图阅读时，能够根据以下详细描述最好地理解本公开的各方面。应注意，根据业界中的标准惯例，各个特征未按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，可任意增大或减小各个特征的尺寸。图1示出了像素传感器的一些实施例的横截面图，所述像素传感器具有在光检测器之下的虚设垂直晶体管结构。图2A到图2B示出了图像传感器的一些实施例的横截面图，所述图像传感器包含彼此横向邻接的第一像素传感器和第二像素传感器。图3A示出了图像传感器的一些实施例的布局图，所述图像传感器包含从垂直转移晶体管横向偏移的虚设垂直晶体管结构。图3B示出了根据图3A的线A-A'的图2A的图像传感器的一些替代实施例的横截面图。图4示出了图3A的图像传感器的替代实施例的布局图。图5到图13示出了形成图像传感器的方法的一些实施例的横截面图，所述图像传感器包含在光检测器之下的虚设垂直晶体管结构。图14以流程图格式示出了一种方法，所述流程图格式示出形成图像传感器的方法的一些实施例，所述图像传感器具有在光检测器之下的虚设垂直晶体管结构。附图标号说明100、202a、202b、300、400：像素传感器；102：衬底；102b：背侧表面；102f：前侧表面；104：互连结构；105：互连介电结构；106：导电线；108：导通孔；110：垂直转移晶体管；112：虚设垂直晶体管结构；114：垂直栅极介电层；116：垂直栅极电极；116a：导电体；116b：包埋导电结构；116us：上部表面；118：侧壁间隔物结构；120：浮动扩散节点；122：光检测器；122a、122b、122c、122d：光检测器；124：深沟槽隔离结构；124a：区段；126：上部介电结构；128：网格结构；130：滤色器；132：入射电磁辐射；132a、132b、132c、132d：箭头；140、204a、204b：外围区；200a、200b：图像传感器；302：源极/漏极区；304：像素器件隔离结构；306：像素器件栅极结构；308a、308b、308c、308d、309a、309b、309c、309d：像素器件；310：掺杂区；312：转移阱区；320：第一介电层；322：第二介电层；324：第一栅层；326：第二栅层；328：微透镜；500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300：横截面图；602a：第一垂直栅极电极开口；602b：第二垂直栅极电极开口；702：栅极介电层；704：栅极电极层；1002：深沟槽隔离开口；1400：方法；1402、1404、1406、1408、1410、1412、1414、1416、1418：动作；A-A'、B-B'、C-C'：线；h1：高度；Ts：厚度。具体实施方式本公开提供用于实施本公开的的不同特征的多个不同实施例或实例。下文描述组件和布置的具体实例以简化本公开。当然，这些只是实例且并不意欲为限制性的。举例来说，在实施方式中，第一特征在第二特征上方或上的形成可包含第一特征与第二特征直接接触地形成的实施例，并且还可包含额外特征可形成于第一特征与第二特征之间从而使得第一特征与第二特征可以不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复附图标号和/或字母。此重复是出于简单和清楚的目的，且本身并不指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，为易于描述，本文中可使用空间相对术语，例如“在…下面”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”以及其类似术语，来描述如图中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像素传感器，其特征在于，包括：/n衬底，包括与背侧表面相对的前侧表面；/n光检测器，安置于所述衬底内；/n深沟槽隔离(DTI)结构，从所述衬底的所述背侧表面延伸到所述背侧表面下方的第一点，其中所述深沟槽隔离结构环绕所述光检测器的外周；以及/n虚设垂直晶体管结构，在所述光检测器之下且在所述深沟槽隔离结构的内侧壁之间横向间隔开，其中所述虚设垂直晶体管结构包括虚设垂直栅极电极，所述虚设垂直栅极电极具有虚设导电体和虚设包埋导电结构，其中所述虚设包埋导电结构从所述衬底的所述前侧表面延伸到所述第一点垂直上方的第二点且所述虚设导电体沿所述衬底的所述前侧表面延伸。/n

【技术特征摘要】
20190923 US 16/579,7261.一种像素传感器，其特征在于，包括：
衬底，包括与背侧表面相对的前侧表面；
光检测器，安置于所述衬底内；
深沟槽隔离(DTI)结构，从所述衬底的所述背侧表面延伸到所述背侧表面下方的第一点，其中所述深沟槽隔离结构环绕所述光检测器的外周；以及
虚设垂直晶体管结构，在所述光检测器之下且在所述深沟槽隔离结构的内侧壁之间横向间隔开，其中所述虚设垂直晶体管结构包括虚设垂直栅极电极，所述虚设垂直栅极电极具有虚设导电体和虚设包埋导电结构，其中所述虚设包埋导电结构从所述衬底的所述前侧表面延伸到所述第一点垂直上方的第二点且所述虚设导电体沿所述衬底的所述前侧表面延伸。


2.根据权利要求1所述的像素传感器，其特征在于，更包括：
垂直转移晶体管，在所述光检测器之下且安置于所述深沟槽隔离结构的所述内侧壁之间，其中所述垂直转移晶体管从所述虚设垂直晶体管结构横向偏移，其中所述垂直转移晶体管包括转移垂直栅极电极，其中所述转移垂直栅极电极和所述虚设垂直栅极电极包括相同导电材料。


3.根据权利要求2所述的像素传感器，其特征在于，更包括：
互连结构，沿所述衬底的所述前侧表面安置，其中所述互连结构包括安置于互连介电结构内的多个导通孔和多根导电线，其中所述垂直转移晶体管电耦合到所述导电线和所述导通孔，且其中所述虚设垂直晶体管结构与所述导通孔和所述导电线电隔离。


4.根据权利要求1所述的像素传感器，其特征在于，所述虚设包埋导电结构包括第一横向区段，与所述深沟槽隔离结构的第一内侧壁平行延伸；第二横向区段，与所述深沟槽隔离结构的第二内侧壁平行延伸；以及第三横向区段，与所述深沟槽隔离结构的第三内侧壁平行延伸，其中所述深沟槽隔离结构的所述第一内侧壁和所述第三内侧壁彼此相对。


5.一种图像传感器，其特征在于，包括：
衬底，具有前侧表面和与所述前侧表面相对的背侧表面；
互连结构，沿所述前侧表面安置，其中所述互连结构包括安置于互连介电结构内的导通孔和导电线；
第一像素传感器，包括第一光检测器，安置于所述衬底内；第一垂直转移晶体管，在所述第一光检测器之下；以及第一虚设垂直晶体管结构，沿所述前侧表面安置；
第二像素传感器，包括第二光检测器，安置于所述衬底内；第二垂直转移晶体管，在所述第二光检测器之下；以及第二虚设垂直晶体管结构，沿所述前侧表面安置；
深沟槽隔离(DTI)结构，安置于所述衬底内且横向包围所述第一像素传感器和所述第二像素传感器，其中所述深沟槽隔离结构的中心区段在所述第一像素传感器与所述第二像素传感器之间横向间隔开；以及
其中所述第一虚设垂直晶体管结构在所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹淳凯，卢玠甫，周世培，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71