[发明专利]图像传感器、半导体器件以及其形成方法

说明书

本发明公开一种具有全局快门的互补金属氧化物半导体图像传感器和一种用于制造互补金属氧化物半导体图像传感器的方法。在一个实施例中，一种半导体器件包含：光感测区；电荷存储区；光屏蔽结构；以及至少一个通孔触点；其中电荷存储区在空间上配置成在横向方向上邻近于光感测区，其中光屏蔽结构配置成在竖直方向上处于电荷存储区上方以便防止入射光从光感测区泄漏到信号处理区，其中光屏蔽结构配置在层间介电(ILD)层中，且其中光屏蔽结构与至少一个通孔触点同步地形成。

技术领域

本发明的实施例是有关于图像传感器、半导体器件以及其形成方法。

背景技术

全局快门(global shutter，GS)互补金属氧化物半导体(complementary metaloxide semiconductor，CMOS)图像传感器已由于众多优势而广泛地用于各种应用中，所述众多优势包含同步像素曝光以及实现尤其在高速度、高帧率以及高分辨率下的更高质量成像的读出功能。GS CMOS图像传感器的实施方案中的一个是使用像素内存储器(memory-in-pixel)方案，所述像素内存储器方案为GS CMOS图像传感器的每一像素(除了光电二极管和读出电路之外)含有用以暂时地存储由光电二极管产生的光生电荷的额外存储器节点。使用这一方案，CMOS图像传感器中的所有像素开始在同一时间曝光。在曝光结束时，光生电荷从光电二极管全局地转移到对应存储器节点，且通过传统的逐行扫描从对应存储器节点读出。像素级存储器节点从对应光电二极管接收光生电荷且允许所述光生电荷累积，从而无需滚动快门脉冲。

由如衍射和散射之类的机制引起的到存储器节点或块衬底的寄生光或光泄漏也可产生光生电荷，所述光生电荷随后污染存储器节点中的存储电荷且产生伪影。为了高图像质量，在读出之前，需要使由寄生光对来自光电二极管的光生电荷产生的且存储在存储器节点中的污染减到最少。当前技术使用针对存储器节点设计的金属光屏蔽提供受限的改进，且在制造工艺期间可能对存储器节点造成等离子体损伤。因此，需要研发一种用以减少到GS CMOS图像传感器中的存储器节点的寄生光的方法。

发明内容

在一个实施例中，一种半导体器件包含：光感测区；信号处理区；以及光屏蔽结构，其中信号处理区在空间上配置成在横向方向上邻近于光感测区，其中光屏蔽结构配置成在竖直方向上处于信号处理区上方以便防止入射光从光感测区泄漏到信号处理区，且其中光屏蔽结构配置在层间介电(ILD)层中且与多个通孔触点同步地形成。

在另一实施例中，一种互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器包括配置在像素阵列中的多个像素，其中所述多个像素中的每一个包括光感测区和信号处理区，其中信号处理区在空间上配置成在横向方向上邻近于光感测区，其中信号处理区配置成在竖直方向上处于光屏蔽结构下方以便防止入射光从光感测区泄漏到信号处理区，其中光屏蔽结构配置在层间介电(ILD)层中且与多个通孔触点同步地形成。

在另一实施例中，一种用于形成半导体器件的方法包含：在衬底上沉积层间介电(ILD)层，其中衬底包括配置在像素阵列中的多个像素，且其中多个像素中的每一个包括光感测区和信号处理区；图案化ILD层以同步地形成第一多个充分刻蚀穿孔和第一多个浅刻蚀区域；以及在ILD层上沉积金属层，以同步地形成第一多个充分刻蚀穿孔中的多个像素中的每一个以及第一多个浅刻蚀区域中的多个光屏蔽结构的多个通孔触点，其中多个光屏蔽结构中的每一个配置成在竖直方向上与像素中的信号处理区对准以便防止入射光从光感测区泄漏到信号处理区。

附图说明

在结合附图阅读时，根据以下详细描述最好地理解本公开的各方面。应注意，各种特征未必按比例绘制。实际上，为了清楚说明起见，可任意地增大或减小各种特征的尺寸和几何结构。

图1示出根据本公开的一些实施例的全局快门(GS)互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor image sensor，CIS)的示范性框图。