背面照光的CMOS图像传感器制造技术

本发明专利技术提供一种背面照光的CMOS图像传感器，包括：半导体衬底，具有第一表面和与之相对的第二表面；所述半导体衬底包括至少一个像素单元区域；深沟槽结构，位于相邻像素单元区域之间；其中，所述深沟槽结构贯穿所述半导体衬底的第一表面和第二表面，所述深沟槽结构包括填充层和第一绝缘层，其中第一绝缘层位于填充层和相邻像素单元区域之间，所述填充层材料为N型掺杂物质，所述深沟槽结构上输入控制信号，所述控制信号的电位为0.5～1V。本发明专利技术改善了CMOS图像传感器的浮像的缺陷，提高了CMOS图像传感器的成像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及CMOS图像传感器，特别涉及背面照光的CMOS图像传感器。
技术介绍
图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分，根据元件不同分为电荷耦合 (CCD, Charge Coupled Device)图像传感器和金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)图像传感器。其中，由于CMOS图像传感器集成度高，容易与标准的CMOS制作工艺兼容，并且功耗低，随着CMOS制作工艺的改进，CMOS图像传感器成为目前图像传感器的主流技术。在申请号为200710148796. 5的中国专利申请中公开了一种现有的CMOS图像传感器。现有的CMOS图像传感器包括半导体衬底，所述半导体衬底通常包括若干呈矩阵排布的像素单元区域，相邻的像素单元区域之间具有浅沟槽隔离结构(STI)。请参考图1，图1是现有的背面照光的CMOS图像传感器结构示意图，所述CMOS图像传感器包括半导体衬底 100，所述半导体衬底100包括若干像素单元区域103，图中以2个像素单元区域103为例进行说明；相邻像素单元区域103之间具有浅沟槽隔离结构106。其中所述像素单元区域103 用于形成像素，通常所述像素单元区域103包括光电二极管区域104和晶体管区域105，所述光电二极管区域104用于形成光电二极管，所述光电二极管用于光电转换；所述晶体管区域105用于形成晶体管，所述晶体管用于将光电二极管转换的电信号放大后输出。所述浅沟槽隔离结构106用于相邻像素的隔离。所述半导体衬底100包括第一表面101和与之相对的第二表面102。光线从第二表面102进入像素单元区域103内。本领域技术人员将所述CMOS图像传感器称为背面照光的(Backside illuminated)CMOS图像传感器。上述背面照光的CMOS图像传感器的缺点是入射光线的强度较大时，图像传感器的显示模糊，成像质量不高。因此，需要一种背面照光的CMOS图像传感器，能够解决入射光线的强度较大时图像传感器的显示模糊的问题，改善图像传感器的成像质量。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供了一种背面照光的CMOS图像传感器，能够解决入射光线的强度较大时图像传感器的显示模糊的问题，改善了图像传感器的成像质量。为解决上述问题，本专利技术提供了一种背面照光的CMOS图像传感器，包括半导体衬底，具有第一表面和与之相对的第二表面；所述半导体衬底包括至少一个像素单元区域；深沟槽结构，位于相邻像素单元区域之间；其中，所述深沟槽结构贯穿所述半导体衬底的第一表面和第二表面，所述深沟槽结构包括填充层和第一绝缘层，其中第一绝缘层位于填充层和相邻像素单元区域之间，所述填充层材料为N型掺杂物质，所述深沟槽结构上输入控制信号，所述控制信号的电位为0. 5 IV。可选的，所述深沟槽结构的深度范围为1. 5 4微米，宽度小于等于0. 25微米。可选的，所述N型掺杂物质为N型重掺杂多晶硅。可选的，所述N型重掺杂多晶硅的掺杂杂质为P、AS、Sb，掺杂杂质的剂量范围为 5E13 lE16cnT2。可选的，还包括导电栓塞，所述导电栓塞位于所述深沟槽结构上方，所述导电栓塞上方具有金属互联线，所述金属互联线与所述控制信号电连接，所述控制信号经过所述金属互联线、导电栓塞输入所述深沟槽结构。可选的，所述导电栓塞的材质为金属，所述金属为钨。可选的，所述金属互联线的材质为金属，所述金属包括铝、铝合金、铜。可选的，所述第一绝缘层的材质为氧化硅、氮氧化硅或者氮化硅。可选的，所述第一绝缘层的厚度范围为30 200埃。本专利技术还提供一种背面照光的CMOS图像传感器的制作方法，包括提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与之相对的第三表面，所述半导体衬底包括至少一个像素单元区域；沿所述半导体衬底第一表面在半导体衬底内形成深沟槽结构，所述深沟槽结构位于相邻像素单元区域之间，所述深沟槽结构包括填充层和第一绝缘层，其中第一绝缘层位于填充层和相邻像素单元区域之间，所述填充层材料为N型掺杂物质，所述深沟槽结构上输入控制信号，所述控制信号的电位为0. 5 IV ；沿所述第三表面对所述半导体衬底进行减薄至露出深沟槽结构，即停止在第二表可选的，所述深沟槽结构的深度范围为1. 5 4微米，宽度为小于等于0. 25微米。可选的，所述沿所述半导体衬底第一表面在半导体衬底内形成深沟槽结构包括步骤在第一表面的相邻像素单元区域之间形成沟槽开口 ；在所述沟槽开口的侧壁形成第一绝缘层，所述第一绝缘层的厚度为30 200埃；所述沟槽开口内形成填充层，所述填充层的材质为N型掺杂物质，所述填充层与第一绝缘层相邻。可选的，所述N型掺杂物质为N型重掺杂多晶硅。可选的，所述第一绝缘层的材质为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。可选的，在形成深沟槽结构之后，在所述深沟槽结构上方形成金属互联线形成导电栓塞，所述导电栓塞位于所述深沟槽结构上方；在所述导电栓塞上方具有金属互联线，所述金属互联线与所述控制信号电连接， 所述控制信号经过所述金属互联线、导电栓塞输入所述深沟槽结构。可选的，所述N型重掺杂多晶硅通过原位扩散工艺直接形成。可选的，所述N型重掺杂多晶硅的掺杂杂质为P、AS、Sb，掺杂杂质的剂量范围为 5E13 lE16cnT2。可选的，所述减薄方法包括化学机械研磨的方法。可选的，所述导电栓塞内填充有金属，所述金属为钨。可选的，所述金属互联线的材质为金属，所述金属为铝、铝合金或铜中的一种或多种。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点在相邻像素单元区域之间设置贯穿半导体衬底的第一表面和第二表面的深沟槽结构，所述深沟槽结构包括填充层和第一绝缘层，其中第一绝缘层位于填充层和相邻像素单元区域之间，所述填充层材料为N型掺杂物质，所述深沟槽结构上输入电位为0. 5 IV 的控制信号。由于填充层的材料为N型导电物质，相邻像素单元区域为半导体衬底的一部分，因此，填充层与第一绝缘层、相邻像素单元区域构成MOS电容结构。在正常工作时，半导体衬底接地(由于像素单元区域是半导体衬底的一部分内，从而像素单元区域接地)，所述填充层的N型掺杂物质由于输入电位为0. 5 IV的控制信号，从而在所述填充层与相邻像素单元区域之间形成电场，所述电场吸引像素单元区域的浮动的光生载流子经过第一绝缘层进入深沟槽结构，并且经过深沟槽结构上方的导电栓塞、金属互联线向外部传输，消除了像素单元区域内的浮动的光生载流子，改善了浮像现象，从而改善了 CMOS图像传感器的显示模糊的问题，提高了 CMOS图像传感器的成像质量。附图说明图1是现有技术背面照光的CMOS图像传感器的像素结构示意图。图2是本专利技术一个实施例的背面照光的CMOS图像传感器的结构示意图。图3是本专利技术的背面照光的CMOS图像传感器制作方法流程图。图4 图8是本专利技术一个实施例的背面照光的CMOS图像传感器制作方法剖面结构示意图。具体实施例方式专利技术人发现，现有的背面照光的CMOS图像传感器成像模糊的原因是其存在图像浮散(blooming)的缺陷。而所述图像浮散的原因是由于入射光的强度较大时，像素的光电二极管产生大量的光生载流子，造成部分光生载流子溢出，在像素单元区域内浮动，成为浮动的光生载流子，对像素的电信号产生干扰，从而产生图像浮本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种背面照光的ＣＭＯＳ图像传感器，包括：半导体衬底，具有第一表面和与之相对的第二表面；所述半导体衬底包括至少一个像素单元区域；深沟槽结构，位于相邻像素单元区域之间；其特征在于，所述深沟槽结构贯穿所述半导体衬底的第一表面和第二表面，所述深沟槽结构包括填充层和第一绝缘层，其中第一绝缘层位于填充层和相邻像素单元区域之间，所述填充层材料为Ｎ型掺杂物质，所述深沟槽结构上输入控制信号，所述控制信号的电位为０．５～１Ｖ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：霍介光，李杰，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31