像素装置的负偏置隔离结构制造方法及图纸

本申请案针对于像素装置的负偏置隔离结构。在一个实施例中，图像传感器包含安置于半导体衬底中的布置成像素阵列的行及列的多个像素。所述像素阵列的个别光电二极管经配置以通过所述半导体衬底的背侧接收传入光。所述半导体衬底的前侧与所述背侧相对。接近于所述半导体衬底的所述前侧而安置的多个晶体管沿着相应像素的所述光电二极管的外周界布置成行；且多个隔离结构经布置以沿着所述光电二极管的所述外周界托撑所述晶体管行。多个触点电接触所述多个隔离结构，且所述触点经配置以对所述多个隔离结构进行电压偏置。

【技术实现步骤摘要】
像素装置的负偏置隔离结构
本专利技术一般来说涉及图像传感器的设计，且特定来说涉及产生暗电流的图像传感器。
技术介绍
图像传感器已变得无所不在。其广泛地用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术持续高度发展。举例来说，对更高图像传感器分辨率及更低功耗的需求促进图像传感器进一步微型化及集成到数字装置中。随着图像传感器的分辨率增加，光电二极管之间的间距通常减小，从而致使光电二极管更窄且更深。这些包装更紧密的光电二极管更易受暗电流的干扰的影响。一些图像传感器包含浅沟槽隔离(STI)，且已知STI是暗电流源之一。用于减少与STI相关联的暗电流的已知技术是用钝化植入物钝化STI的侧壁及底部以减少侧壁及底部上的缺陷或捕获位点。这类缺陷可以其它方式陷获电子并产生暗电流。然而，这样做时，光电二极管的面积可由于植入物掺杂可扩散到硅衬底中而减小，从而导致钝化植入物掺杂侵入到光电二极管区域上。
技术实现思路
在一个方面中，本申请案针对于一种图像传感器，其包括：多个像素，其布置成像素阵列的行及列、安置于半导体衬底中，其中个别像素的光电二极管经配置以通过所述半导体衬底的背侧接收传入光，其中所述半导体衬底的前侧与所述背侧相对；多个晶体管，其接近于所述半导体衬底的所述前侧而安置，且沿着相应像素的所述光电二极管的外周界布置成行；多个隔离结构，其经布置以托撑所述晶体管行；及多个触点，其电接触所述多个隔离结构，其中所述触点经配置以对所述多个隔离结构进行电压偏置。在另一方面中，本申请案针对于一种用于制造图像传感器的方法，其包括：提供半导体衬底，其中所述半导体衬底具有背侧及与所述背侧相对的前侧；接近于所述衬底的所述前侧而蚀刻出开口；将导电材料沉积到所述衬底中的所述开口中；蚀刻所述导电材料以形成经布置以托撑晶体管行的隔离结构；及形成与对应隔离结构接触的多个触点，其中所述多个触点经配置以对所述隔离结构进行电偏置。在另一方面中，本申请案针对于一种用于制造图像传感器的方法，其包括：提供半导体衬底，其中所述半导体衬底由背侧及与所述背侧相对的前侧定界；将导电材料沉积到所述衬底的所述前侧上；蚀刻所述导电材料以形成经布置以托撑晶体管行的多个隔离结构；形成与对应隔离结构接触的多个触点；且其中所述多个触点经配置以对所述隔离结构进行电偏置。在另一方面中，本申请案针对于一种像素，其包括：半导体衬底，其具有有源区域及邻近于所述有源区域的晶体管区域；多个光电二极管，其形成于所述半导体衬底的前侧上且安置于所述有源区域中，其中每一光电二极管经配置以通过所述半导体衬底的与所述前侧相对的背侧接收传入光；至少两个晶体管，其接近于所述半导体衬底的所述前侧而安置，且安置于所述晶体管区域中；第一隔离结构，其邻近于所述多个光电二极管安置于所述半导体衬底的所述前侧上且安置于所述晶体管区域中；及第二隔离结构，其邻近于所述多个光电二极管安置于所述半导体衬底的所述前侧上且安置于所述晶体管区域中；其中所述第一隔离结构及所述第二隔离结构经配置以托撑所述晶体管且隔离所述晶体管与所述多个光电二极管；且其中所述第一及第二隔离结构耦合到负电压。附图说明参考以下各图描述本专利技术的非限制性及非穷尽性实施例，其中除非另有规定，否则贯穿各个视图，相似元件符号是指相似部件。图1是根据本专利技术技术的实施例的实例性图像传感器的图式。图2A是根据本专利技术技术的实施例的实例性像素的图式。图2B是图2A的横截面视图。图3A到3C是根据本专利技术技术的实施例的实例性图像传感器的像素的各个视图。图4是根据本专利技术技术的实施例的制造工艺的流程图。图5展示根据本专利技术技术的实施例的实例性图像传感器的俯视平面图。图5A到5D是根据本专利技术技术的实施例的图5的横截面视图。图6是根据本专利技术技术的实施例的制造工艺的流程图。图7A是根据本专利技术技术的图像传感器的制造步骤的俯视图。图7B是根据本专利技术技术的图像传感器的制造步骤的横截面视图。图8A是根据本专利技术技术的图像传感器的制造步骤的俯视图。图8B是根据本专利技术技术的图像传感器的制造步骤的横截面视图。图9A是根据本专利技术技术的图像传感器的制造步骤的俯视图。图9B是根据本专利技术技术的图像传感器的制造步骤的横截面视图。图10A是根据本专利技术技术的图像传感器的制造步骤的俯视图。图10B是根据本专利技术技术的图像传感器的制造步骤的横截面视图。图11A是根据本专利技术技术的图像传感器的第二实施例的制造步骤的俯视图。图11B是根据本专利技术技术的图像传感器的第二实施例的制造步骤的横截面视图。图12A是根据本专利技术技术的图像传感器的第二实施例的制造步骤的俯视图。图12B是根据本专利技术技术的图像传感器的第二实施例的制造步骤的横截面视图。图13A是根据本专利技术技术的图像传感器的第二实施例的制造步骤的俯视图。图13B是根据本专利技术技术的图像传感器的第二实施例的制造步骤的横截面视图。遍及图式的数个视图，对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将了解，图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明的，且未必按比例绘制。举例来说，为帮助改进对本专利技术的各个实施例的理解，各图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件而被放大。而且，通常不描绘商业上可行的实施例中有用或必需的常见而众所周知的元件以便促进对本专利技术的这些各个实施例的较不受阻碍的观看。具体实施方式揭示图像传感器，且特定来说，揭示具有经减少暗电流的图像传感器。在以下描述中，陈述众多具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有具体细节中的一或多者的情况下实践或者可利用其它方法、组件、材料等来实践。在其它例子中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。在本说明书通篇中提及的“一个实例”或“一个实施例”意味结合实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中出现的短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”未必全部是指同一实例。此外，在一或多个实例中可以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。可为了易于描述而在本文中使用空间相对术语(例如“在…之下”、“在…下面”、“下部”、“在…下方”、“在…上面”、“上部”及类似者)以描述一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系，如各图中所图解说明。将理解，除了图中描绘的定向外，所述空间相对术语还打算涵盖装置在使用或操作时的不同定向。举例来说，如果翻转各图中的装置，那么描述为在其它元件或特征“下面”或“之下”或“下方”的元件将定向为在其它元件或特征“上面”。因此，示范性术语“在…下面”及“在…下方”可涵盖上面及下面的定向二者。装置可以其它方式定向(旋转90度或以其它定向)且相应地解释本文中所使用的空间相关描述语。另外，还将理解，当层被称为在两个层“之间”时，其可以是所述两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其包括：/n多个像素，其布置成像素阵列的行及列、安置于半导体衬底中，其中个别像素的光电二极管经配置以通过所述半导体衬底的背侧接收传入光，其中所述半导体衬底的前侧与所述背侧相对；/n多个晶体管，其接近于所述半导体衬底的所述前侧而安置，且沿着相应像素的所述光电二极管的外周界布置成行；/n多个隔离结构，其经布置以托撑所述晶体管行；及/n多个触点，其电接触所述多个隔离结构，其中所述触点经配置以对所述多个隔离结构进行电压偏置。/n

【技术特征摘要】
20191219 US 16/721,3201.一种图像传感器，其包括：
多个像素，其布置成像素阵列的行及列、安置于半导体衬底中，其中个别像素的光电二极管经配置以通过所述半导体衬底的背侧接收传入光，其中所述半导体衬底的前侧与所述背侧相对；
多个晶体管，其接近于所述半导体衬底的所述前侧而安置，且沿着相应像素的所述光电二极管的外周界布置成行；
多个隔离结构，其经布置以托撑所述晶体管行；及
多个触点，其电接触所述多个隔离结构，其中所述触点经配置以对所述多个隔离结构进行电压偏置。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中每一个别隔离结构是C形的。


3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中每一个别隔离结构包括嵌入到所述衬底中的沟槽隔离结构，及由所述衬底的所述前侧承载的上部隔离结构。


4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个隔离结构是负电压偏置的。


5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述多个隔离结构以-1.4V到-1.0V被负电压偏置。


6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述隔离结构从所述半导体衬底的所述前侧延伸到所述半导体衬底中。


7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述隔离结构至少部分地被所述半导体衬底的经掺杂区域环绕。


8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述隔离结构在所述半导体衬底的所述前侧处完全由所述半导体衬底承载而不嵌入到所述半导体衬底中。


9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述隔离结构包含所述隔离结构的衬里。


10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个晶体管包含选自由行选择晶体管RS、源极跟随器晶体管SF及复位晶体管Rst组成的群组的一或多个晶体管。


11.一种用于制造图像传感器的方法，其包括：
提供半导体衬底，其中所述半导体衬底具有背侧及与所述背侧相对的前侧；
接近于所述衬底的所述前侧而蚀刻出开口；
将导电材料沉积到所述衬底中的所述开口中；
蚀刻所述导电材料以形成经布置以托撑晶体管行的隔离结构；及
形成与对应隔离结构接触的多个触点，其中所述多个触点经配置以对所述隔离结构进行电偏置。


12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括形成多个金属电极，其中所述金属电极电连接到对应触点。


13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括在所述开口中形成沟槽衬里。


14.根据权利要求11所述的方法，其中所述隔离结构托撑沿着所述光电二极管的外周界配置的晶体管行。


15.根据权利要求11所述的方法，其中所述隔离结构是C形的。


16.根据权利要求11所述的方法，其中所述隔离结构是负电压偏置的。


17.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括在所述多个隔离结构之间形成多个晶体管。


18.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡辺一史，熊志伟，V·瓦乃兹艾，郑荣友，朴根淑，L·A·格朗，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US