[发明专利]一种CMOS图像传感器结构及制造方法

权利要求书

1.一种CMOS图像传感器结构，其特征在于，包括：位于硅衬底上的像素单元阵列区域和位于所述像素单元阵列区域周围的外围电路区域，所述像素单元阵列区域的所述硅衬底中设有第一埋氧层以作为后续硅衬底背面减薄工艺的停止层，所述外围电路区域的所述硅衬底中设有第二埋氧层以制造后续的SOI晶体管，所述第一埋氧层距离所述硅衬底正面的深度大于所述第二埋氧层距离所述硅衬底正面的深度；其中，所述第一埋氧层与所述硅衬底正面表面之间的所述硅衬底中设有硅外延层，所述硅外延层中设有像素单元阵列的多个感光部，所述第二埋氧层与所述硅衬底正面表面之间的所述硅衬底上设有外围电路。

2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述像素单元阵列区域的所述硅衬底正面中设有沟槽，所述硅外延层设于所述沟槽中，所述外围电路位于所述沟槽外的周围区域。

3.根据权利要求1或2所述的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述硅外延层具有朝向所述硅衬底正面表面的渐变的掺杂浓度。

4.根据权利要求1或2所述的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述感光部的底部由所述硅外延层穿出至所述硅外延层与所述第一埋氧层之间的所述硅衬底中。

5.根据权利要求1或2所述的CMOS图像传感器结构，其特征在于，还包括设于所述硅外延层正面表面上的像素单元控制晶体管，以及设于所述第二埋氧层与所述硅衬底正面表面之间的所述硅衬底上的外围电路晶体管。

6.根据权利要求1或2所述的CMOS图像传感器结构，其特征在于，还包括设于所述硅衬底正面上的后道介质层，以及设于所述后道介质层中的金属互连层。

7.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述感光部为光电二极管。

8.一种CMOS图像传感器结构制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一硅衬底，在所述硅衬底正面中形成沟槽；其中，定义所述沟槽区域为CMOS图像传感器的像素单元阵列区域，所述沟槽以外的周围区域为CMOS图像传感器的外围电路区域；

对整个所述硅衬底正面进行氧离子注入，在所述沟槽底部下方以及所述沟槽周围的所述硅衬底中形成氧离子层；

通过高温退火，在所述沟槽底部下方的所述硅衬底中形成第一埋氧层，以及在所述沟槽周围的所述硅衬底中形成第二埋氧层；

在所述沟槽内进行硅外延层的生长，直至将所述沟槽填满；

在所述硅外延层正面上形成像素单元的光电二极管和控制晶体管，以及在所述第二埋氧层上方的所述硅衬底正面上形成外围电路晶体管；其中，使形成的所述光电二极管的底部位于所述硅外延层与所述第一埋氧层之间的所述硅衬底中；

在整个所述硅衬底正面上形成后道介质层，以及在所述后道介质层中形成金属互连层；

将所述硅衬底正面倒置，使所述后道介质层与一载片进行键合；

对整个所述硅衬底背面进行减薄，并使减薄停止在所述第一埋氧层上方；

继续对整个所述硅衬底背面进行减薄，去除所述第一埋氧层；

继续对整个所述硅衬底背面进行减薄，去除所述硅外延层上方剩余的所述硅衬底材料，暴露出所述硅外延层和所述光电二极管的表面。

9.根据权利要求8所述的CMOS图像传感器结构制造方法，其特征在于，高温退火后，具体还包括：

通过高温氧化，在整个所述硅衬底正面表面上形成氧化层；

将所述沟槽内壁表面上的所述氧化层去除；以及

在所述沟槽内进行所述硅外延层的生长后，将所述沟槽以外的所述硅衬底正面表面上的剩余所述氧化层去除。

10.根据权利要求8或9所述的CMOS图像传感器结构制造方法，其特征在于，进行所述硅外延层的生长时，还包括：对所述硅外延层进行掺杂，并使所述硅外延层具有朝向所述硅衬底正面表面的渐变的掺杂浓度。