[发明专利]一种高填充因子的CMOS成像传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种高填充因子的CMOS成像传感器，其特征在于，所述CMOS成像传感器设于一SOI衬底上，所述SOI衬底依次包括衬底硅层、埋氧层和外延硅层，所述CMOS成像传感器包括：

设于所述外延硅层上的电路器件区域和设于所述衬底硅层上的感光区域；所述电路器件区域与所述感光区域之间通过穿过所述埋氧层的一通孔相电连接，所述通孔沿所述外延硅层的表面垂直延伸至所述感光区域内，且侧壁电连接所述电路器件区域，所述电路器件区域与所述衬底硅层之间通过穿过所述埋氧层的另一通孔相电连接以接地，且另一所述通孔间距所述感光区域；

所述CMOS成像传感器的每个像元中设有一个所述电路器件区域和一个所述感光区域，所述电路器件区域和所述感光区域分别设于所述外延硅层上和所述衬底硅层上，且上下位置对应；

所述CMOS成像传感器的每个像元之间通过浅沟槽隔离结构相隔离，所述浅沟槽隔离结构包括设于所述外延硅层上的第一浅沟槽隔离结构和设于所述衬底硅层上的第二浅沟槽隔离结构，所述第一浅沟槽隔离结构和所述第二浅沟槽隔离结构的一端同时与所述埋氧层相连，另一端分别露出于所述外延硅层和所述衬底硅层的表面，所述第一浅沟槽隔离结构及第二浅沟槽隔离结构上下位置对应。

2.根据权利要求1所述的高填充因子的CMOS成像传感器，其特征在于，所述通孔自所述外延硅层的表面穿过所述埋氧层，并停止于所述衬底硅层中，所述通孔通过其位于所述外延硅层中的部分连接所述电路器件区域，且所述通孔通过其位于所述衬底硅层中的部分连接所述感光区域。

3.根据权利要求1或2所述的高填充因子的CMOS成像传感器，其特征在于，所述通孔为填充有金属的金属通孔或填充有多晶硅的多晶硅通孔。

4.根据权利要求3所述的高填充因子的CMOS成像传感器，其特征在于，所述金属通孔的内壁上依次形成有金属硅化物层和金属氮化物层，所述金属氮化物层上的所述金属通孔内填充有电极金属。

5.根据权利要求4所述的高填充因子的CMOS成像传感器，其特征在于，所述金属硅化物层为通过沉积在所述金属通孔内壁上的钛或钽经热处理与所述外延硅层和所述衬底硅层中的硅反应所形成的硅化钛层或硅化钽层。

6.一种高填充因子的CMOS成像传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一SOI衬底，所述SOI衬底依次包括衬底硅层、埋氧层和外延硅层；

在所述外延硅层上形成用于隔离CMOS成像传感器各像元的第一浅沟槽隔离结构，使所述第一浅沟槽隔离结构的上端露出于所述外延硅层的表面，下端与所述埋氧层相连；

在各像元中形成自所述外延硅层的表面穿过所述埋氧层，并停止于所述衬底硅层中的通孔；

在所述外延硅层上形成各像元的电路器件区域，并使所述电路器件区域与所述通孔的侧壁位于所述外延硅层中的部分相连；

将所述SOI衬底倒置，并对所述衬底硅层进行减薄；

在减薄后的所述衬底硅层上形成用于隔离CMOS成像传感器各像元的第二浅沟槽隔离结构，使所述第二浅沟槽隔离结构的上端露出于所述衬底硅层的表面，下端与所述埋氧层相连，且所述第一浅沟槽隔离结构及第二浅沟槽隔离结构上下位置对应；

在所述衬底硅层上注入形成各像元的感光区域，并使所述感光区域与所述通孔位于所述衬底硅层中的部分相连，所述通孔沿所述外延硅层的表面垂直延伸至所述感光区域内。

7.根据权利要求6所述的高填充因子的CMOS成像传感器的制作方法，其特征在于，形成所述通孔时，具体包括以下步骤：

形成自所述外延硅层的表面穿过所述埋氧层，并停止于所述衬底硅层中的通孔沟槽；

在所述沟槽的内壁上沉积形成钛层或钽层；

在所述钛层或钽层上沉积形成氮化钛层或氮化钽层；

在所述氮化钛层或氮化钽层上的所述沟槽内填充钨或铜，作为电极金属；

对上述器件进行热处理，使钛层或钽层材料与所述外延硅层和所述衬底硅层中的硅反应，在所述沟槽的内壁上形成硅化钛层或硅化钽层，从而形成金属通孔。

8.根据权利要求6所述的高填充因子的CMOS成像传感器的制作方法，其特征在于，形成所述通孔时，具体包括以下步骤：

形成自所述外延硅层的表面穿过所述埋氧层，并停止于所述衬底硅层中的通孔沟槽；

在所述沟槽内沉积多晶硅，从而形成多晶硅通孔。