[发明专利]一种高填充因子的CMOS成像传感器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种高填充因子的CMOS成像传感器，包括设于SOI衬底的外延硅层上的电路器件区域和设于衬底硅层上的感光区域；电路器件区域与感光区域之间通过穿过埋氧层的通孔相电连接；像元之间通过浅沟槽隔离结构相隔离。本发明可同时增加感光区域的填充因子，并可使用更加优化的设计方案来提升读取电路的性能，从而提升了整体芯片的性能。本发明还公开了一种高填充因子的CMOS成像传感器的制作方法。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，更具体地，涉及一种高填充因子的CMOS成像传感器及其制作方法。

背景技术

传统背面感光CMOS成像传感器的像元内包括电路器件区域和感光区域。其中，感光区域用于接收外部光线，并产生电信号；电路器件区域主要是由传统CMOS器件所形成的电路，用于将感光区域的电信号引出。

由于上述电路器件区域占用了像元的一部分面积，因此会影响到像元的感光效果。同时，电路器件区域涉及读取电路的设计，为了保证像元感光面积的比例，其电路设计也受到了一定的制约。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种高填充因子的CMOS成像传感器及其制作方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种高填充因子的CMOS成像传感器，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通孔相电连接；

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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

本发明还提供了一种高填充因子的CMOS成像传感器的制作方法，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位于所述外延硅层中的部分相连；