[发明专利]3D CMOS图像传感器及其形成方法

权利要求书

1.一种3D CMOS图像传感器，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底内包括至少一个光电二极管；

阱区，所述阱区形成于所述光电二极管上方，并与所述光电二极管连接，所述阱区为薄膜空腔结构；

浮置扩散区，所述浮置扩散区形成于所述衬底上且位于所述阱区上方，并与所述阱区连接；以及，

传输栅，所述传输栅浮置于所述衬底上方且将所述阱区包围，所述传输栅为金属栅。

2.如权利要求1所述的3D CMOS图像传感器，其特征在于，所述阱区的顶面高于所述传输栅的顶面。

3.如权利要求1所述的3D CMOS图像传感器，其特征在于，还包括设置于所述传输栅与所述衬底之间的第一介质层；以及贯穿所述第一介质层的第一开口。

4.如权利要求1所述的3D CMOS图像传感器，其特征在于，所述传输栅的纵截面形状为倒T形。

5.如权利要求1至4中任一项所述的3D CMOS图像传感器，其特征在于，还包括：

第一多晶硅层，所述第一多晶硅层覆盖所述第一开口的侧壁和底壁，以构成所述阱区；

第三介质层，所述第三介质层填充于所述第一开口中；

第二开口，所述第二开口形成于所述第一开口中且位于所述第三介质层上方；以及，

第二多晶硅层，所述第二多晶硅层填充于所述第二开口中，以形成所述浮置扩散区。

6.如权利要求5所述的3D CMOS图像传感器，其特征在于，所述第一多晶硅层为P型掺杂多晶硅薄膜或非掺杂多晶硅薄膜。

7.一种3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：

提供一衬底，所述衬底中形成有至少一个光电二极管，

形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述衬底；

形成第一开口，所述第一开口至少贯穿所述牺牲层并暴露出所述光电二极管；

在所述第一开口的位置依次形成阱区和浮置扩散区，所述浮置扩散区位于所述阱区上方，所述阱区为薄膜空腔结构；

刻蚀相邻的光电二极管之间的衬底上方的所述牺牲层；以及，

去除所述光电二极管上的所述牺牲层以形成第四开口，并在所述第四开口的位置形成包围所述阱区的传输栅，所述传输栅为金属栅。

8.如权利要求7所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述第一开口的位置形成阱区和浮置扩散区的步骤中包括：

在所述第一开口的位置形成第一多晶硅层，所述第一多晶硅层覆盖所述第一开口的侧壁和底壁；

形成第三介质层，所述第三介质层填满所述第一开口；

去除所述第一开口内的部分厚度的所述第三介质层形成第二开口，所述第二开口的底壁高于所述牺牲层的顶面；

在所述第二开口内填满第二多晶硅层以形成所述浮置扩散区，所述浮置扩散区下方的第一多晶硅层构成所述阱区。

9.如权利要求8所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一多晶硅层为P型掺杂多晶硅薄膜或非掺杂多晶硅薄膜。

10.如权利要求7所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，形成牺牲层的步骤之前，在所述衬底上形成第一介质层，所述第一开口还贯穿所述第一介质层。

11.如权利要求7所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成第一开口的步骤之前，在所述牺牲层上形成第二介质层，所述第一开口还贯穿所述第二介质层。

12.如权利要求11所述的3D CMOS图像传感器的形成方法，其特征在于，在刻蚀相邻的光电二极管之间的衬底上方的所述牺牲层步骤之后：

形成第四介质层，以隔离相邻的像素区的所述传输栅。