本发明专利技术所述的高填充系数的有源像素图像传感器结构及制造方法，具体是在硅基的一面制造信号处理电路，在另一面制造光电二极管电路。背面的光电二极管与正面的读出电路不再相互争夺芯片面积，从而可以设计方便的优化读出电路；同时背面入射可以使填充系数接近１００％，从光电二极管结构中最大的提高量子效率；与传统的ＣＭＯＳ图像传感器结构相比，发明专利技术的ＣＩＳ图像传感器有更小的暗电流和像素之间的串扰。为了精确控制硅片减薄厚度，采用湿法自停止腐蚀，其可以有效的减小应力损伤。可以大幅度提高灵敏度和填充系数，从根本上解决填充系数低的缺点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子学的集成电路设计
，尤其涉及一种。
技术介绍
CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor，中文互补从属氧化物半导体)固体图像传感技术主要是利用硅半导体材料具有光电效应特性，当硅半导体在本征状态情况下，价带由电子充满，导带由空穴充满。当入射光进入半导体，光子被吸收产生电子-空穴对的必要条件是光子能提供至少是硅的带隙能量Eg，使得电子能从价带跳跃到导带。入射光子至少需要带隙能量Eg才能将电子从价带激发到导带，从而产生电子-空穴对。如果一个光子的能量hv等于或大于硅的带隙能量Eg，一对电子-空穴对将产生，多余能量将以热的形式散发掉。用硅片做成的图像传感器将入射到传感器上按空间分布的光学图像信息转换为按时序输出的电信号，再将电信号进行处理输出能再现光学图像的视频信号。基于这个原理，在20世纪60年代采用NMOS(N-channel metal oxide semiconductor，N通道金属氧化半导体)和PMOS(P-channel Metal Oxide SemiconductorP，中文沟道金属氧化物半导体工艺)制造了最早的MOS(Metal-oxide semiconductor，中文金属氧化物半导体)图像传感器，如1967年，美国的仙童公司制造了100×100的光敏二极管阵列。CMOS固体图像传感器件的像素结构主要有无源像素结构和有源像素结构。无源像素结构的最大优点是像素内只集成一个晶体管，能获得大的填充系数；在给定的工艺下，能获得较小的像素面积，提高了单位面积的分辨率；电路结构不复杂、寻址简单、获得的成品率高，因而价格低。有源像素内部包含一个有源器件，即包含一个由一个或多个晶体管组成的放大器(通常用源跟随晶体管构成)，该放大器在像素内部具有放大和缓冲功能，电荷不需要经过远距离而到达输出放大器，在列总线直接输出的是电压或电流信号，因此避免了像无源像素内的信号电荷必须经过很长列总线才能到达放大器的缺陷。但与无源像素结构相比，其填充系数比较低。为了提高CMOS-APS的填充系数，近几年国外开发的CMOS-APS均具有微透镜阵列结构，在整个CMOS-APS像元上放置一个微透镜将光集中到有效面积上，可以大幅度提高灵敏度和填充系数。但并没有从根本上解决填充系数低的缺点。
技术实现思路
鉴于上述现有技术所存在的问题，本专利技术的目的是提供一种高填充系数的有源像素图像传感器结构的制造方法，可以大幅度提高灵敏度和填充系数，从根本上解决填充系数低的缺点。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种高填充系数的有源像素图像传感器结构，在硅基的一面制造信号处理电路，在另一面制造光电二极管电路。所述的硅基为P+层，在P+层上面设有上N-外延层，在上N-外延层上设有P外延层；在P外延层与上N-外延层之间设有N+埋层；在P外延层上设有信号处理电路，在P外延层与信号处理电路上还覆盖有BPSG(硼磷石英玻璃薄膜)层。所述的信号处理电路包括N通道金属氧化半导体NMOS电路和P沟道金属氧化物半导体工艺PMOS电路，NMOS电路与PMOS电路独立设于P外延层上。所述的NMOS电路包括P外延层上依次设置的窄沟道隔离区、N-阱、淀积栅氧层、多晶硅淀积层与NMOS源漏极；或者，所述的PMOS电路包括P外延层上依次设置的窄沟道隔离区、P-阱、淀积栅氧层、多晶硅淀积层与PMOS源漏极。所述的淀积栅氧层、多晶硅淀积层、NMOS源漏极与PMOS源漏极均设有金属连线接口。所述的N+埋层上还设有深槽区，与深槽区连接的还有金属连线接口。所述的硅基为P+层，在P+层上面还可依次设有硅酸乙酯TEOS层与氮化硅SiN层；在SiN层上设有蓝色滤光BCF层、红色滤光RCF层与绿色滤光GCF层；最上面设有光刻胶PR层；或者，在P+层下面设有下N-外延层，从而形成PN结。一种基于上述高填充系数的有源像素图像传感器结构的制造方法，包括A、在P-型衬底上生成硅基P+层；B、在硅基上面制造信号处理电路；C、在硅基下面制造光电二极管。其中，步骤A包括A1、在P-型衬底上热氧生长一层厚度为300埃至350埃的SiO2；A2、在P-型衬底上注入硼离子B+；A3、采用RTP(Rapid Thermal Processing)快速退火，激活硼离子，形成硅基P+层。其中，步骤B包括B1、在硅基P+层上外延生长N-外延层；B2、在N-外延层中注入磷离子形成N+埋层，并采用RTP激活N+埋层中的磷离子；B3、在N-外延层与N+埋层上生成P外延层；B4、在P外延层上制作信号处理电路。其中，步骤B4包括B41、制造NMOS电路；B42、制造PMOS电路。其中，步骤B还可包括B5、在硅基P+层上依次生成硅酸乙酯TEOS层与氮化硅SiN层；B6、在SiN层上生成蓝色滤光BCF层、红色滤光RCF层与绿色滤光GCF层；B7、在最上面生成光刻胶PR层。其中，步骤C包括C1、在P外延层中深刻蚀出深槽区至N-外延层；C2、用碱性溶液腐蚀掉P-衬底；C3、采用双面光刻技术在P+下面刻蚀背面深槽做为下隔离区；C4、在下隔离区注入大剂量的硼离子，形成P型重掺杂区。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术在硅基的一面制造信号处理电路，在另一面制造光电二极管电路。采用深刻蚀和双面光刻的工艺，充分利用硅基的双面，其中一面用来制造将入射光转变为电信号的光电二极管，另一面用来制造信号的处理电路。背面的光电二极管与正面的读出电路不再相互争夺芯片面积，从而可以设计方便的优化读出电路；同时背面入射可以使填充系数接近100％，从光电二极管结构中最大的提高量子效率；获得更小的暗电流和像素之间的串扰。背面的光电二极管与正面的读出电路不再相互争夺芯片面积，从而可以设计方便的优化读出电路；同时背面入射可以使填充系数接近100％，从光电二极管结构中最大的提高量子效率；与传统的CMOS图像传感器结构相比，专利技术的CIS图像传感器有更小的暗电流和像素之间的串扰。为了精确控制硅片减薄厚度，采用湿法自停止腐蚀，其可以有效的减小应力损伤。可以大幅度提高灵敏度和填充系数，从根本上解决填充系数低的缺点。附图说明图1为本专利技术所述的高填充系数的有源像素图像传感器结构示意图一；图2为本专利技术所述的高填充系数的有源像素图像传感器结构示意图二；图3为本专利技术所述的高填充系数的有源像素图像传感器结构制造过程示意图一；图4为本专利技术所述的高填充系数的有源像素图像传感器结构制造过程示意图二；图5为本专利技术所述的高填充系数的有源像素图像传感器结构制造过程示意图三；图6为本专利技术所述的高填充系数的有源像素图像传感器结构制造过程示意图四；图7为本专利技术所述的高填充系数的有源像素图像传感器结构制造过程示意图五；图8为本专利技术所述的高填充系数的有源像素图像传感器结构制造过程示意图六。具体实施例方式本专利技术所述的高填充系数的有源像素图像传感器结构的总体结构的具体实施例一如图1所示在硅基的一面制造信号处理电路，在另一面制造光电二极管电路。硅基为P+层2，厚度一般小于0.1μm，掺杂浓度接近1×1020cm-3。在P+层2上面设有上N-外延层3，其厚度为2μm。在上N-外延层3上设有P外延层5；厚度为40μm本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高填充系数的有源像素图像传感器结构，其特征在于，在硅基的一面制造信号处理电路，在另一面制造光电二极管电路。
【技术特征摘要】
1.一种高填充系数的有源像素图像传感器结构，其特征在于，在硅基的一面制造信号处理电路，在另一面制造光电二极管电路。2.根据权利要求书1所的一种有源像素图像传感器，其特征在于，所述的硅基为P+层，在P+层上面设有上N-外延层，在上N-外延层上设有P外延层；在P外延层与上N-外延层之间设有N+埋层；在P外延层上设有信号处理电路，在P外延层与信号处理电路上还覆盖有BPSG(硼磷石英玻璃薄膜)层。3.根据权利要求书2所的一种高填充系数的有源像素图像传感器结构，其特征在于，所述的信号处理电路包括N通道金属氧化半导体NMOS电路和P沟道金属氧化物半导体工艺PMOS电路，NMOS电路与PMOS电路独立设于P外延层上。4.根据权利要求书3所的一种高填充系数的有源像素图像传感器结构，其特征在于，所述的NMOS电路包括P外延层上依次设置的窄沟道隔离区、N-阱、淀积栅氧层、多晶硅淀积层与NMOS源漏极；或者，所述的PMOS电路包括P外延层上依次设置的窄沟道隔离区、P-阱、淀积栅氧层、多晶硅淀积层与PMOS源漏极，所述的淀积栅氧层、多晶硅淀积层、NMOS源漏极与PMOS源漏极均设有金属连线接口。5.根据权利要求书2所的一种高填充系数的有源像素图像传感器结构，其特征在于，所述的N+埋层上还设有深槽区，与深槽区连接的还有金属连线接口。6.根据权利要求书1所的一种高填充系数的有源像素图像传感器结构，其特征在于，所述的硅基为P+层，在P+层上面还可依次设有硅酸乙酯TEOS层与氮化硅SiN层；在SiN层上设有蓝色滤光BCF层、红色滤光RCF层与绿色滤光GCF层；最上面设有光刻胶PR层；或者，在P+层下面设有下N-外延层，从而形成PN结。7.一种基于上述高填充系数的有源...
【专利技术属性】
技术研发人员：金湘亮，
申请(专利权)人：北京思比科微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。