影像传感器集成芯片及其形成方法与流程

本发明涉及一种半导体结构及其形成方法，且特别涉及一种影像传感器集成芯片及其形成方法。

背景技术：

1、影像传感器集成集成电路(integrated circuit，ic)广泛地用于诸如相机、移动电话、车用镜头等装置中。近年来，相较于电荷耦合装置(charge-coupled device，ccd)而言，影像传感器互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，cmos)影像传感器由于功率消耗低、尺寸小、数据处理快、直接输出数据以及制造成本低而越来越有优势。因此，cmos影像传感器在很大程度上取代了ccd影像传感器。一般而言，cmos影像传感器可包含前侧照明式(front-side illuminated，fsi)影像传感器及背侧照明式(back-side illuminated，bsi)影像传感器。

2、然而，随着装置尺寸不断地缩小，本领域技术人员仍持续改善cmos影像传感器中相邻像素区之间的串扰(cross-talk)以及cmos影像传感器的量子效率(quantumefficiency，qe)。

技术实现思路

1、本发明提供一种影像(图像)传感器集成芯片及其形成方法，其通过将反射层配置成在垂直于基底的表面的方向上与影像感测元件和栅极结构的顶面的一部分重叠，使得通过影像感测元件的入射辐射(例如入射光)和/或仅通过像素区而未通过影像感测元件的入射辐射都能够自反射层反射至影像感测元件中，如此可通过反射辐射来进一步提升影像传感器集成芯片的量子效率。除此之外，由于反射层与栅极结构的顶面的一部分重叠，故可减少入射辐射(例如大入射角的入射辐射)穿过栅极结构而被后段制作工艺(back-end ofthe line，beol)中的配线层/结构反射至邻近的像素区中，使得相邻像素区之间的串扰能够得到改善。

2、本发明一实施例提供一种影像传感器集成芯片，其包括基底、隔离结构、影像感测元件、栅极结构、第一介电层以及反射层。基底包括像素区。隔离结构设置于基底中且配置在像素区的相对侧。影像感测元件设置于基底的像素区中。栅极结构设置于基底的像素区上。第一介电层设置在基底的像素区上方且覆盖栅极结构的侧壁及顶面的一部分。反射层设置在第一介电层上。反射层在垂直于基底的表面的第一方向上与影像感测元件重叠且与栅极结构的顶面的所述部分重叠。

3、在一些实施例中，影像传感器集成芯片还包括设置在第一介电层中且与反射层直接接触的反射图案，其中反射图案在第一方向上与影像感测元件重叠。

4、在一些实施例中，反射图案包括电性浮置的多个虚设通孔。

5、在一些实施例中，影像传感器集成芯片还包括设置在基底与第一介电层之间以及栅极结构与第一介电层之间的蚀刻停止层，其中虚设通孔包括与反射层接触的第一端以及与蚀刻停止层接触的第二端，且第一端的尺寸大于第二端的尺寸。

6、在一些实施例中，蚀刻停止层包括依序堆叠于基底的表面上的第一材料层和第二材料层，其中第一材料层的材料不同于第二材料层的材料。

7、在一些实施例中，影像传感器集成芯片还包括第二介电层以及导电接触件。第二介电层设置在第一介电层以及反射层上。导电接触件设置在第二介电层中且接触栅极结构，其中导电接触件与栅极结构电连接且与反射层电性隔离。

8、在一些实施例中，导电接触件通过第二介电层与第一介电层和反射层间隔开来。

9、在一些实施例中，在水平于基底的表面的第二方向上，第二介电层包括设置在导电接触件与反射层之间以及导电接触件与第一介电层之间的部分。

10、在一些实施例中，第二介电层的所述部分与栅极结构接触。

11、本发明一实施例提供一种形成影像传感器集成芯片的方法，其包括以下步骤。在基底中形成隔离结构以于基底中界定像素区。在基底的像素区内形成影像感测元件。在基底的像素区上形成栅极结构。在基底的像素区上方形成覆盖栅极结构的侧壁及顶面的第一介电层。在第一介电层上形成反射层。形成贯穿第一介电层及反射层并暴露出栅极结构的顶面的第一部分的第一开口，其中栅极结构的顶面的不同于第一部分的第二部分在垂直于基底的表面的第一方向上与第一介电层和反射层重叠。在反射层上形成第二介电层，其中第二介电层填入第一开口中。在第二介电层中形成导电接触件，其中导电接触件贯穿第一开口中的第二介电层的一部分以接触栅极结构，且导电接触件与栅极结构电连接且与反射层电性隔离。

12、在一些实施例中，形成影像传感器集成芯片的方法还包括在形成所述反射层之前，在影像感测元件上方的第一介电层中形成多个第二开口。在第一介电层上形成反射层的步骤中，反射层填入多个第二开口中以于第一介电层中形成包括多个虚设通孔的反射图案。

13、在一些实施例中，形成影像传感器集成芯片的方法还包括在形成第一介电层之前，在基底的像素区上形成覆盖栅极结构的侧壁及顶面的蚀刻停止层。在形成第二开口的步骤中，第二开口暴露出蚀刻停止层。

14、在一些实施例中，蚀刻停止层包括依序形成于基底的像素区上的第一材料层和第二材料层，且第一材料层的材料不同于第二材料层的材料。

15、在一些实施例中，电接触件通过第二介电层与第一介电层和反射层间隔开来。

16、在一些实施例中，在水平于基底的表面的第二方向上，第二介电层包括设置在导电接触件与反射层之间以及导电接触件与第一介电层之间的部分。

17、在一些实施例中，第二介电层的所述部分与栅极结构接触。

18、基于上述，在上述影像传感器集成芯片及其形成方法中，由于反射层配置成在垂直于基底的表面的方向上与影像感测元件和栅极结构的顶面的一部分重叠，故通过影像感测元件的入射辐射和/或仅通过像素区而未通过影像感测元件的入射辐射都能够自反射层反射至影像感测元件中，如此可通过反射辐射来进一步提升影像传感器集成芯片的量子效率。除此之外，由于反射层与栅极结构的顶面的一部分重叠，故可减少入射辐射(例如大入射角的入射辐射)穿过栅极结构而被后段制作工艺中的配线层/结构反射至邻近的像素区中，使得相邻像素区之间的串扰能够得到改善。

技术特征：

1.一种影像传感器集成芯片，包括：

2.如权利要求1所述的影像传感器集成芯片，还包括：

3.如权利要求2所述的影像传感器集成芯片，其中所述反射图案包括多个虚设通孔，所述虚设通孔为电性浮置的。

4.如权利要求3所述的影像传感器集成芯片，还包括：

5.如权利要求4所述的影像传感器集成芯片，其中所述蚀刻停止层包括依序堆叠于所述基底的所述表面上的第一材料层和第二材料层，且所述第一材料层的材料不同于所述第二材料层的材料。

6.如权利要求1所述的影像传感器集成芯片，还包括：

7.如权利要求6所述的影像传感器集成芯片，其中所述导电接触件通过所述第二介电层与所述第一介电层和所述反射层间隔开来。

8.如权利要求6所述的影像传感器集成芯片，其中在水平于所述基底的所述表面的第二方向上，所述第二介电层包括设置在所述导电接触件与所述反射层之间以及所述导电接触件与所述第一介电层之间的部分。

9.如权利要求8所述的影像传感器集成芯片，其中所述第二介电层的所述部分与所述栅极结构接触。

10.一种形成影像传感器集成芯片的方法，包括：

11.如权利要求10所述的形成影像传感器集成芯片的方法，还包括：

12.如权利要求11所述的形成影像传感器集成芯片的方法，还包括：

13.如权利要求12所述的形成影像传感器集成芯片的方法，其中所述蚀刻停止层包括依序形成于所述基底的所述像素区上的第一材料层和第二材料层，且所述第一材料层的材料不同于所述第二材料层的材料。

14.如权利要求10所述的形成影像传感器集成芯片的方法，其中所述导电接触件通过所述第二介电层与所述第一介电层和所述反射层间隔开来。

15.如权利要求10所述的形成影像传感器集成芯片的方法，其中在水平于所述基底的所述表面的第二方向上，所述第二介电层包括设置在所述导电接触件与所述反射层之间以及所述导电接触件与所述第一介电层之间的部分。

16.如权利要求15所述的形成影像传感器集成芯片的方法，其中所述第二介电层的所述部分与所述栅极结构接触。

技术总结
本发明公开一种影像传感器集成芯片及其形成方法。影像传感器集成芯片包括基底、隔离结构、影像感测元件、栅极结构、第一介电层以及反射层。基底包括像素区。隔离结构设置于基底中且配置在像素区的相对侧。影像感测元件设置于基底的像素区中。栅极结构设置于基底的像素区上。第一介电层设置在基底的像素区上方且覆盖栅极结构的侧壁以及栅极结构的顶面的一部分。反射层设置在第一介电层上。反射层在垂直于基底的表面的第一方向上与影像感测元件重叠且与栅极结构的顶面的所述部分重叠。

技术研发人员：吴建龙,黄文澔
受保护的技术使用者：力晶积成电子制造股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13