CMOS图像传感器及形成图像传感器的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112490255A(43)申请公布日2021.03.12(21)申请号201911223247.9(22)申请日2019.12.03(30)优先权数据16/567,2102019.09.11US(71)申请人台湾积体电路制造股份有限公司地址中国台湾新竹科学工业园区新竹市力行六路八号(72)发明人高桥诚司王铨中杨敦年施俊吉黄益民(74)专利代理机构北京派特恩知识产权代理有限公司11270代理人薛恒王琳(51)Int.Cl.H01L27/146(2006.01)权利要求书2页说明书16页附图29页(54)发明名称CMOS图像传感器及形成图像传感器的方法(57)摘要本发明涉及一种CMOS图像传感器和一种相关的形成方法，CMOS图像传感器具有将光电二极管与像素装置分离的掺杂隔离结构。在一些实施例中，CMOS图像传感器具有将光电二极管与像素装置分离的掺杂隔离结构。光电二极管远离衬底的前侧布置在衬底内。像素装置安置于上覆光电二极管的衬底的前侧处且通过掺杂隔离结构与光电二极管分离。相较于其中光电二极管的上部部分通常布置在衬底的前侧的顶面处的先前图像传感器设计，现在光电二极管布置成远离顶面且为像素装置留出更多空间。因此，较大像素装置可布置在感测像素中，且可改进较短沟道效应和噪声级。CN112490255ACN112490255A权利要求书1/2页1.一种CMOS图像传感器，其特征在于，包括：衬底，具有第一掺杂类型且具有前侧以及与所述前侧相对的背侧；光电二极管掺杂区，具有与所述第一掺杂类型相对的第二掺杂类型且安置于所述衬底内；垂直转移栅极电极，从所述衬底的所述前侧垂直地延伸到所述衬底内的第一位置且通过栅极介电质与所述衬底分离；掺杂横向隔离区，安置于所述光电二极管掺杂区上；像素装置阱，安置于所述掺杂横向隔离区上；以及像素装置，安置于所述衬底的所述前侧处的所述像素装置阱上，所述像素装置包括安置于所述衬底上方的栅极电极以及安置于所述衬底内的一对源极/漏极(S/D)区。2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，进一步包括：掺杂垂直隔离区，从所述衬底的所述前侧垂直地延伸并到达所述掺杂横向隔离区上；其中所述掺杂垂直隔离区及所述掺杂横向隔离区将所述像素装置阱与所述光电二极管掺杂区分离。3.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述掺杂垂直隔离区及所述掺杂横向隔离区将所述像素装置阱与所述光电二极管掺杂区分离。4.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器，其特征在于，进一步包括：浮动扩散阱，安置于与所述掺杂垂直隔离区相对的所述垂直转移栅极电极的另一侧上的所述衬底内。5.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，进一步包括：浅沟槽隔离(STI)结构，位于所述像素装置与所述垂直转移栅极电极之间，从所述衬底的所述前侧延伸到所述像素装置阱内的位置。6.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，进一步包括：第一VTX掺杂区，包围所述垂直转移栅极电极的下部部分；以及第二VTX掺杂区，安置于所述第一VTX掺杂区下面且邻接所述第一VTX掺杂区；其中所述第二VTX掺杂区具有与所述第一VTX掺杂区相对的掺杂类型。7.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，进一步包括：深沟槽隔离(DTI)结构，包围所述光电二极管掺杂区且通过所述衬底与所述光电二极管掺杂区分离；其中所述光电二极管掺杂区的顶面及所述深沟槽隔离结构的顶面是共面的，且所述光电二极管掺杂区的底面及所述深沟槽隔离结构的底面是共面的。8.一种CMOS图像传感器，其特征在于，包括：p型衬底，具有前侧以及与所述前侧相对的背侧；n型光电二极管区，安置于所述p型衬底内且与所述p型衬底直接接触；垂直转移栅极电极，从所述p型衬底的所述前侧垂直地延伸到所述p型衬底内的第一位置，且通过栅极介电质与所述p型衬底分离；p型横向隔离区，安置于所述n型光电二极管区上；以及p型垂直隔离区，从所述p型衬底的所述前侧垂直地延伸且到达所述p型横向隔离区上。9.根据权利要求8所述的CMOS图像传感器，其特征在于，进一步包括：2CN112490255A权利要求书2/2页深沟槽隔离(DTI)结构，包围所述n型光电二极管区但通过所述p型衬底与所述n型光电二极管区分离；其中所述p型横向隔离区与所述n型光电二极管区、所述p型衬底以及所述深沟槽隔离结构直接接触，且沿所述n型光电二极管区、所述p型衬底以及所述深沟槽隔离结构横向地延伸。10.一种形成图像传感器的方法，其特征在于，包括：从衬底的前侧在像素区的外周处形成浅沟槽隔离(STI)结构；从所述衬底的所述前侧形成所述像素区的光电二极管掺杂区；在所述光电二极管掺杂区及所述衬底上形成掺杂横向隔离