[发明专利]背照式CMOS图像传感器的隔离槽结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种背照式CMOS图像传感器的隔离槽结构，像素区中形成有多个像素单元，每一个像素单元都单独形成于一个有源区中。各像素单元中包括：一个光电二极管和一个单元隔离槽结构。在各有源区中形成有由5个以上的第一单元沟槽形成的第一单元沟槽组合结构，单元隔离槽结构形成于第一单元沟槽组合结构的第一单元沟槽中，第一单元沟槽纵向穿过光电二极管的N型区或者位于光电二极管的N型区中；在俯视面上，第一单元沟槽组合结构中的各第一单元沟槽的第一端向有源区的中心汇聚以及第二端向有源区的边缘方向发散并分割出多个有源区子块。本发明能增加有源区内的光程，提高红光量子效率，有利于器件尺寸缩小。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种背照式(Backsideilluminated，BSI)CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)的隔离槽结构(trenchstructure)。本发明还涉及一种背照式CMOS图像传感器的隔离槽结构的制造方法。

背景技术

现有CMOS图像传感器由像素(Pixel)单元电路和CMOS电路构成，像素(Pixel)单元电路位于像素区(Pixel area)、CMOS电路为逻辑电路位于逻辑区(Logic area)。相对于CCD图像传感器，CMOS图像传感器因为采用CMOS标准制作工艺，因此具有更好的可集成度，可以与其他数模运算和控制电路集成在同一块芯片上，更适应未来的发展。

根据现有CMOS图像传感器的像素单元电路所含晶体管数目，其主要分为3T型结构和4T型结构。

如图1所示，是现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；现有3T型CMOS图像传感器的像素单元电路包括光电二极管D1和CMOS像素读出电路。所述CMOS像素读出电路为3T型像素电路，包括复位管M1、放大管M2、选择管M3，三者都为NMOS管。

所述光电二极管D1的N型区和所述复位管M1的源极相连。

所述复位管M1的栅极接复位信号Reset，所述复位信号Reset为一电位脉冲，当所述复位信号Reset为高电平时，所述复位管M1导通并将所述光电二极管D1的电子吸收到读出电路的电源Vdd中实现复位。当光照射的时候所述光电二极管D1产生光生电子，电位升高，经过放大电路将电信号传出。所述选择管M3的栅极接行选择信号Rs，用于选择将放大后的电信号输出即输出信号Vout。

如图2所示，是现有4T型CMOS图像传感器的像素单元电路的等效电路示意图；和图1所示结构的区别之处为，图2所示结构中多了一个转移晶体管或称为传输管M4，所述转移晶体管M4的源区为连接所述光电二极管D1的N型区，所述转移晶体管M4的漏区为浮空有源区(Floating Diffusion，FD)，所述转移晶体管M4的栅极连接传输控制信号Tx。所述光电二极管D1产生光生电子后，通过所述转移晶体管M4转移到浮空有源区中，然后通过浮空有源区连接到放大管M2的栅极实现信号的放大。

CMOS图像传感器根据进光路径的不同，分成前照式(FSI)CMOS图像传感器和背照式CMOS图像传感器。

前照式CMOS图像传感器中的进光路径需要穿过多层金属互连层，由于金属不透光，故会对入射光产生阻挡和反射，使得入射光中真正入射到光电二极管中的量会减少。

而背照式CMOS图像传感器则是将彩色滤光器和微透镜直接形成在光电二极管的背面，而由于金属互连层位于半导体衬底的正面，这样进光路径就不会穿过金属互连层，入射光真正进入到光电二极管中的量就会增加。

随着半导体集成电路制造的工艺节点的不断缩小，器件的尺寸也不断缩小，BSICIS的像素单元的尺寸包括纵向尺寸和横向尺寸也会不断缩小，横向尺寸的缩小容易使相邻的像素单元之间会产生串扰。除了串扰外，纵向尺寸的缩小则会使得红外光的吸收路径变短，从而会降低红光量子效率(QE)。

发明内容