一种图像传感器及其制造方法与流程

本发明属于半导体器件，特别涉及一种图像传感器及其制造方法。

背景技术：

1、互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)图像传感器的曝光模式包括卷帘曝光模式和全局曝光模式。在全局曝光模式下，整幅图像的每一行都在同一时间曝光，然后将电荷信号同时传输并存储在像素单元的存储节点，最后将存储节点的信号逐行读出。但在进行全局曝光模式下，由于需要长时间存储电荷(通常存储时间达到毫秒级)，存储节点容易对入射光信号产生响应，造成寄生光响应。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制造方法，可改善全局曝光模式下图像传感器的寄生光响应。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种图像传感器，至少包括：

3、衬底，所述衬底上设置有多个晶体管，所述晶体管包括传输管和转移管；

4、存储节点，位于所述传输管的部分栅极和所述转移管的部分栅极覆盖的衬底中，以及所述传输管和所述转移管之间的衬底中；

5、挡光层，覆盖所述存储节点、所述传输管的栅极和所述转移管的栅极、所述传输管栅极的侧墙和所述转移管栅极的侧墙；以及

6、挡光间隙，设置在所述晶体管的栅极的侧墙中。

7、在本发明一实施例中，所述侧墙包括：

8、第一子层，覆盖所述衬底和所述晶体管的栅极；以及

9、第二子层，位于所述第一子层远离栅极的一侧，且所述第二子层与所述第一子层之间设置有所述挡光间隙或间隔层。

10、在本发明一实施例中，所述图像传感器包括层间介质层，所述层间介质层位于所述衬底和所述晶体管上，且所述挡光层位于所述层间介质层中。

11、在本发明一实施例中，所述挡光间隙位于所有所述晶体管的栅极的侧墙中。

12、在本发明一实施例中，所述挡光层位于所述存储节点上的所述衬底上，以及所述存储节点两侧的所述传输管的栅极和所述转移管的栅极上。

13、在本发明一实施例中，所述挡光间隙位于所述传输管的栅极远离所述存储节点一侧的侧墙中，以及所述转移管的栅极远离所述存储节点一侧的侧墙中。

14、在本发明一实施例中，所述挡光间隙的宽度为5nm～15nm。

15、在本发明一实施例中，所述挡光层的边缘的一侧与所述传输管栅极的侧墙的边缘对齐，或所述挡光层的边缘的一侧超出所述传输管栅极的侧墙的边缘。

16、在本发明一实施例中，所述挡光层的边缘的另一侧与所述转移管栅极的侧墙的边缘对齐，或所述挡光层的边缘的另一侧超出所述转移管栅极的侧墙的边缘。

17、在本发明一实施例中，所述图像传感器包括光电二极管，所述光电二极管设置在所述传输管远离所述存储节点一侧的衬底中。

18、在本发明一实施例中，所述图像传感器包括浮置扩散区，所述浮置扩散区设置在所述转移管远离所述存储节点一侧的衬底中。

19、本发明还提供一种图像传感器的制造方法，至少包括以下步骤：

20、在衬底上形成多个晶体管，所述晶体管包括传输管和转移管；

21、在所述衬底中形成存储节点，且所述存储节点位于所述传输管的部分栅极和所述转移管的部分栅极覆盖的衬底中，以及所述传输管和所述转移管之间的衬底中；

22、蚀刻所述晶体管的栅极的侧墙，形成挡光间隙；

23、在所述衬底和所述晶体管上形成挡光层，且所述挡光层覆盖所述存储节点、所述传输管的栅极和所述转移管的栅极、所述传输管栅极的侧墙和所述转移管栅极的侧墙。

24、综上所述，本发明提供的一种图像传感器及其制造方法，在侧墙之间形成挡光间隙，入射光在存储节点空气介质处实现全反射，挡光间隙与挡光层共同构成的挡光结构实现对电荷域全局cmos图像传感器电荷存储节点进行保护，减小了寄生光对存储节点的影响。且本申请提供的挡光结构不占用感光区域面积，增加了灵敏度。同时对浮置扩散区一侧的入射光有更好的保护，进一步改善寄生光响应，也没有增加浮置扩散区的寄生电容，避免了灵敏度降低。

技术特征：

1.一种图像传感器，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述侧墙包括：

3.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括层间介质层，所述层间介质层位于所述衬底和所述晶体管上，且所述挡光层位于所述层间介质层中。

4.根据权利要求3所述的一种图像传感器，其特征在于，所述挡光间隙位于所有所述晶体管的栅极的侧墙中。

5.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述挡光层位于所述存储节点上的所述衬底上，以及所述存储节点两侧的所述传输管的栅极和所述转移管的栅极上。

6.根据权利要求5所述的一种图像传感器，其特征在于，所述挡光间隙位于所述传输管的栅极远离所述存储节点一侧的侧墙中，以及所述转移管的栅极远离所述存储节点一侧的侧墙中。

7.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述挡光间隙的宽度为5nm～15nm。

8.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述挡光层的边缘的一侧与所述传输管栅极的侧墙的边缘对齐，或所述挡光层的边缘的一侧超出所述传输管栅极的侧墙的边缘。

9.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述挡光层的边缘的另一侧与所述转移管栅极的侧墙的边缘对齐，或所述挡光层的边缘的另一侧超出所述转移管栅极的侧墙的边缘。

10.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括光电二极管，所述光电二极管设置在所述传输管远离所述存储节点一侧的衬底中。

11.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括浮置扩散区，所述浮置扩散区设置在所述转移管远离所述存储节点一侧的衬底中。

12.一种图像传感器的制造方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种图像传感器及其制造方法，所述图像传感器包括衬底，所述衬底上设置有多个晶体管，所述晶体管包括传输管和转移管；存储节点，位于所述传输管的部分栅极和所述转移管的部分栅极覆盖的衬底中，以及所述传输管和所述转移管之间的衬底中；挡光层，覆盖所述存储节点、所述传输管的栅极和所述转移管的栅极、所述传输管栅极的侧墙和所述转移管栅极的侧墙；以及挡光间隙，设置在所述晶体管的栅极的侧墙中。通过本发明提供的一种图像传感器，可改善全局曝光模式下图像传感器的寄生光响应。

技术研发人员：李岩,范春晖,夏小峰,赵庆贺,刘正
受保护的技术使用者：合肥海图微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13