[发明专利]背照式全局像素单元结构及其制备方法

权利要求书

1.一种背照式全局像素单元结构，包括硅衬底、位于所述硅衬底正面的金属互连层、光电二极管、以及电容结构；电容结构是MOS电容且MOS电容存在光源寄生效应；所述电容结构具有上极板、下极板和介于上极板和下极板之间的介质层；其特征在于，还包括：

位于所述硅衬底背面的且对应于所述电容结构上方的附加电容结构；附加电容结构是MOS电容且MOS电容存在光源寄生效应；所述电容结构和附加电容结构为所述背照式全局像素单元的电荷存储节点，且所述电容结构和附加电容结构并联；所述附加电容上电极为表面金属隔离层，且表面金属隔离层不透光；

位于所述电容结构和所述附加电容结构周围的且穿透整个硅衬底的挡光隔离沟槽；其中，所述挡光隔离沟槽包围所述电容结构的下极板。

2.根据权利要求1所述的背照式全局像素单元结构，其特征在于，所述附加电容结构具体包括：位于所述硅衬底背面且在所述电容结构上方的附加电容下极板、在所述附加电容下极板上的附加电容介质层、在所述附加电容介质层上的附加电容上极板；其中，所述附加电容下极板采用离子注入方式形成。

3.根据权利要求1所述的背照式全局像素单元结构，其特征在于，所述挡光隔离沟槽内填充有挡光金属层。

4.根据权利要求3所述的背照式全局像素单元结构，其特征在于，所述挡光金属层的材料为钨或铜。

5.根据权利要求2所述的背照式全局像素单元结构，其特征在于，所述附加电容介质层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

6.一种权利要求1所述的背照式全局像素单元结构的制备方法，其特征在于，包括：

步骤01：在所述硅衬底的正面形成所述光电二极管、所述电容结构和所述金属互连层；其中电容结构是MOS电容且MOS电容存在光源寄生效应；

步骤02：将所述硅衬底的背面减薄；

步骤03：在减薄后的所述硅衬底的背面形成隔离沟槽；

步骤04：在所述硅衬底的背面以及所述隔离沟槽侧壁和底部形成附加电容介质层材料；

步骤05：在所述附加电容介质层材料上形成金属层，其中部分金属层填充满所述隔离沟槽，以形成所述挡光隔离沟槽；

步骤06：去除位于所述硅衬底的背面上方的金属层，且刻蚀停止于所述硅衬底的背面上的附加电容介质层材料表面；

步骤07：在对应于所述电容结构上方的所述硅衬底的背面部分进行离子注入，形成附加电容下极板；

步骤08：在完成所述步骤07的硅衬底的背面形成表面金属隔离层材料；

步骤09：刻蚀表面金属隔离层材料和附加电容介质层材料，形成所述附加电容上极板和所述附加电容介质层的图案；其中，所述电容结构和附加电容结构为所述背照式全局像素单元的电荷存储节点，且所述电容结构和附加电容结构并联。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤03中，采用干法刻蚀工艺来形成所述隔离沟槽。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤05中，采用气相沉积或电镀方式来形成所述金属层。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤07具体包括：首先，在完成步骤06的硅衬底上涂布光刻胶，经显影和曝光，在光刻胶中刻蚀出开口，开口对准待形成附加电容下极板的上方区域；然后，对待形成附加电容下极板的区域进行离子注入，以形成附加电容下极板；再去除光刻胶。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤06中，采用化学机械抛光工艺研磨去除所述硅衬底的背面上方的金属层。