CN119451261A 垂直电荷转移成像传感器及其制作方法 （武汉新芯集成电路股份有限公司）

202211477404.02022.11.23本发明涉及一种垂直电荷转移成像传感器及其制作方法。所述垂直电荷转移成像传感器底单元包括被浅沟槽隔离分隔的感光区和电荷侧且与各衬底单元形成的极板接触且与沟槽电沟槽电极为垂直电荷转移成像传感器提供了一个可操作的电极端，便于实现多样化的操作方2浅沟槽隔离和深沟槽隔离，形成于所述半导体衬底的一浮栅、栅间介质层和控制栅，在各所述衬底单元的表面堆叠衬底电极，形成于所述半导体衬底的另一侧，所述衬底电极与各在所述半导体衬底的一侧形成浅沟槽隔离以及深沟槽隔离，所述出多个衬底单元，每个所述衬底单元包括被所述浅沟槽隔离分隔的感光区和电荷读取区，从另一侧减薄所述半导体衬底并形成衬底电极，所述衬底电极与各所述3在所述半导体衬底的表面堆叠垫氧化层和第一硬掩在所述深沟槽内形成线性氧化层和沟槽导电层，所述线性在所述回刻空间内形成深沟槽填充层，所述线性氧化在所述另一侧形成第二隔离介质，所述第二隔离介质填形成第二凹槽，所述第二凹槽的底部位于所述第一凹槽的上部，4[0002]垂直电荷转移成像传感器(VerticallychargetransferringPixelSensors，VPS)是一种采用半导体衬底以及浮栅晶体管结构实现成像的图像传感器。参照图1和图2，括通过浅沟槽隔离(STI)分隔的感光区11和电荷读取区12，在半导体衬底10部分的正面堆感光区11形成的MOS电容以及在电荷读取区12形成的读取晶体管。该垂直电荷转移成像传栅(FG)，进而使得所述读取晶体管的漏端电流和/或阈值电压发生变化，通过检测这种变[0005]为了确保垂直电荷转移成像传感器的光电转换效率，同本发明提供一种垂直电荷转移成像传感器及5贯穿部分所述半导体衬底的深沟槽以及填充于所述深沟槽内的沟槽电极和第一隔离介质，[0023]可选地，在所述半导体衬底的一侧形成所述浅沟槽隔离以及所述深沟槽隔离包[0024]在所述半导体衬底的表面堆叠垫氧化层和第一硬掩模层，并形成所述浅沟槽隔[0025]形成第二硬掩模层，所述第二硬掩模层覆盖所述第一硬掩模层和所述浅沟槽隔6[0036]本发明提供的垂直电荷转移成像传感器及垂直电荷转移成像传感器的制作方法[0037]第一，所述深沟槽隔离穿过所述半导体衬底并在所述像素区限定出多个衬底单内的沟槽电极和第一隔离介质，所述第一隔离介质隔离所述沟槽电极和所述半导体衬底，7[0047]图6A至图6V是本发明一实施例的垂直电荷转移成像传感器的制作方法在制作过[0048]以下结合附图和具体的实施例对本发明的垂直电荷转移成像传感器及其制作方[0049]参照图3和图4，本发明实施例包括一种垂直电荷转移成像传感器(或称VPS传感隔离DTI包括贯穿所述半导体衬底100的深沟槽DT以及填充于所述深沟槽DT内的沟槽电极单元110，每个所述衬底单元110包括被所述浅沟槽隔离STI分隔的感光区110a和电荷读取[0054]所述半导体衬底100可以采用本领域各种适合的半导体衬底，其材料可包括硅、cm2～2×1012/cm2之间(P)。半导体衬底100的电荷读取区110b形成有P型体区(PW，未示像素，所述像素包括在相应衬底单元110的感光区110a形成的MOS电容以及在电荷读取区8填充层107覆盖；在所述沟槽电极引出区A2，所述沟槽电极E1从深沟槽DT的底部延伸到顶[0058]一些实施例中，所述衬底电极E2对应于像素区A1的深沟槽DT设置在半导体衬底[0061]所述垂直电荷转移成像传感器中，每个像素包括衬底单元110、在所述衬底单元栅CG一侧进入所述耗尽区，被激发形成光电子，所述光电子在电场驱动下聚集到感光区9所述沟槽电极之间施加负偏压进行重置(reset)，释放被俘获在深沟槽隔离边界区域的电实施例描述的垂直电荷转移成像传感器。以下参照图5及图6A至图6V对所述垂直电荷转移[0069]参照图5的步骤S2，接着在半导体衬底100的一侧形成浅沟槽隔离STI以及深沟槽氧化层101例如包括一定厚度的氧化硅，所述第一硬掩模层102例如包括一定厚度的氮化述深沟槽DT形成在半导体衬底100的像素区A1，以分隔所述像素区A1而形成多个衬底单元隔离STI分隔的感光区110a和电荷读取区110b。所述深沟槽DT从像素区A1延伸到沟槽电极退火以修复形成深沟槽DT的过程中在半导体衬底100中产生的晶格缺陷，退火温度例如约1100℃。述第二硬掩模层104上形成一定厚度。所述沟槽导电层106可采用遮光性能佳的导电材料。[0080]图6J_1和图6J_2分别为在形成深沟槽填充层后像素区和沟槽电极引出区的截面深沟槽填充层107可包括氧化硅或其它隔离介质，此处将线性氧化层105和深沟槽填充层[0081]图6K_1和图6K_2分别为对深沟槽填充层进行平坦化处理后像素区和沟槽电极引区A2，所述深沟槽隔离DTI包括形成于深沟槽DT内的线性氧化层105以及部分沟槽电极E1，[0083]图6L_1和图6L_2分别为去除硬掩模层后像素区和沟槽电极引出区的截面示意[0084]图6M_1和图6M_2分别为形成浮栅材料层后像素区和沟槽电极引出区的截面示意[0085]图6N_1和图6N_2分别为对浮栅材料层进行平坦化处理后像素区和沟槽电极引出[0086]图6O_1和图6O_2分别为形成栅间介质层后像素区和沟槽电极引出区的截面示意[0087]图6P_1和图6P_2分别为形成控制栅材料层后像素区和沟槽电极引出区的截面示意图。如图6P_1和图6P_2所示，在半导体衬底100上沉积掺杂多晶硅，形成控制栅材料层[0088]图6Q_1和图6Q_3为形成控制栅和浮栅后像素区的截面示意图。图6Q_1例如从图3为形成沟槽电极连接块后沟槽电极引出区的截面示意图。图6Q_2例如从图3所示的平面图述字线位于两个以上的衬底单元110和它们之间的深沟槽隔离DTI上，并间隔栅间介质层介质层111以及控制栅CG的侧面形成侧墙，之后在控制栅CG两侧的被暴露的电荷读取区所述另一侧形成衬底电极E2，所述衬底电极E2与各所述衬底单元110接触且与所述沟槽电[0093]图6R为从另一侧减薄半导体衬底后的截面示意图。图6R所示截面例如从图3所示出的深沟槽隔离DTI处形成第一凹槽T2，第一凹槽T2的内表面暴露出沟槽电极E1以及沟槽二凹槽T3的底部位于第一凹槽T2的上部，第二凹槽T3的侧表面暴露出深沟槽隔离DTI周围槽T3的底表面还可暴露深沟槽隔离DTI周围的衬[0097]此处第二隔离介质113可采常数材料可提高第一凹槽T2与半导体衬底100的界面处的势垒(界面钝化)，降低光电子在或TiO2等。[0099]本发明实施例描述的垂直电荷转移成像传感器及垂直电荷转移成像传感器的制在所述衬底电极和所述沟槽电极之间施加负偏压进行重置(reset)，释放被俘获在深沟槽[0101]上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发