【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，尤其涉及一种图像传感器像素结构及其形成方法。
技术介绍
1、随着电气技术和电子技术的快速发展，越来越多应用图像传感器技术的现代移动电子产品，如智能手机、数码相机、笔记本电脑等得到飞速发展及普及，人们对产品的质量和个人体验要求越来越苛刻。现在电子产品都具备照相和摄像功能，图像传感器作为电子产品成像的主要部件，对其成像品质的要求也越来越高。
2、图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置。图像传感器包括电荷耦合器件(charge coupled device，ccd)和cmos图像传感器(cmos image sensor，cis)。和传统的ccd传感器相比，cmos图像传感器具有低功耗，低成本、以及与cmos工艺兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用。目前cmos图像传感器不仅用于消费电子领域，例如数码相机，手机摄像头和摄像机中，而且在汽车电子，监控，生物技术和医学等领域也得到了广泛的应用。
3、cmos图像传感器可以进一步分为前照式(fsi)图像传感器和背照式(bsi)图像传感器。由于具备低成本、小尺寸及高性能等优点，背照式图像传感器日益普及。背照式图像传感器是在传统图像传感器技术的基础上，将原来处于镜头与感光元件之间的电路部分转移到感光元件周围或下面，使得光线可以直接进入感光元件，从而减少反射，大幅提高采光的效率。
4、然而，现有技术的背照式图像传感器仍存在诸多问题。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供一种图
2、为解决上述问题，本专利技术技术方案中提供一种图像传感器像素结构，包括：半导体衬底，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面，所述半导体衬底包括若干功能区；位于所述半导体衬底内的感光层，所述感光层分别横跨若干所述功能区；位于所述半导体衬底内的隔离层，所述隔离层分别横跨若干所述功能区，且沿所述第二面向所述第一面的方向，所述隔离层位于所述感光层的上方；位于每个所述功能区内的第一栅极结构，所述第一栅极结构自所述第一面向所述第二面延伸，所述第一栅极结构贯穿所述隔离层且延伸至所述感光层内；位于每个所述功能区上的若干第二栅极结构，若干所述第二栅极结构位于所述第一面；位于每个所述功能区内的存储层，且沿所述第二面向所述第一面的方向，所述存储层位于所述隔离层的上方；位于所述半导体衬底内的第一隔离结构，所述第一隔离结构采用绝缘材料，所述第一隔离结构自所述第一面向所述第二面延伸，所述第一隔离结构分别包围每个所述存储层；位于所述半导体衬底内的第二隔离结构，所述第二隔离结构采用绝缘材料，所述第二隔离结构自所述第二面向所述第一面延伸，所述第二隔离结构包围所述感光层，且所述第二隔离结构与所述第一隔离结构部分连接。
3、可选的，所述感光层包括：中心区、以及包围所述中心区的外围区；所述第一栅极结构贯穿所述隔离层且延伸至所述感光层的中心区内。
4、可选的，所述感光层内具有第一离子；所述隔离层内具有第二离子，所述第一离子的电学类型与所述第二离子的电学类型不同。
5、可选的，所述第一栅极结构包括：第一栅氧层、以及位于所述第一栅氧层上的第一栅极层；所述第二栅极结构包括：第二栅氧层、以及位于所述第二栅氧层上的第二栅极层。
6、可选的，所述第一栅氧层和所述第二栅氧层的材料包括：氧化硅；所述第一栅极层和所述第二栅极层的材料包括：多晶硅。
7、可选的，所述存储层内具有第三离子，所述第三离子的电学类型与所述第一离子的电学类型相同。
8、可选的，述绝缘材料包括：氧化硅。
9、相应的，本专利技术技术方案中还提供一种图像传感器像素结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有相对的第一面和第二面，所述半导体衬底包括若干功能区；在所述半导体衬底内形成感光层和隔离层，所述感光层和隔离层分别横跨若干所述功能区，且沿所述第二面向所述第一面的方向，所述隔离层位于所述感光层的上方；在每个所述功能区内形成栅极沟槽，所述栅极沟槽自所述第一面向所述第二面延伸，所述栅极沟槽贯穿所述隔离层且延伸至所述感光层内；在每个所述栅极沟槽内形成第一栅极结构、以及在每个所述功能区上形成若干第二栅极结构，若干所述第二栅极结构位于所述第一面；在每个所述功能区内形成存储层，且沿所述第二面向所述第一面的方向，所述存储层位于所述隔离层的上方；在所述半导体衬底内形成第一隔离结构，所述第一隔离结构采用绝缘材料，所述第一隔离结构自所述第一面向所述第二面延伸，且所述第一隔离结构分别包围每个所述存储层；在所述半导体衬底内形成第二隔离结构，所述第二隔离结构采用绝缘材料，所述第二隔离结构自所述第二面向所述第一面延伸，所述第二隔离结构包围所述感光层，且所述第二隔离结构与所述第一隔离结构部分连接。
10、可选的，所述感光层包括：中心区、以及包围所述中心区的外围区；所述栅极沟槽贯穿所述隔离层且延伸至所述感光层的中心区内。
11、可选的，在所述半导体衬底内形成感光层和隔离层的方法包括：沿所述第一面向所述第二面的方向，对所述半导体衬底进行第一离子的注入处理，形成所述感光层；在形成所述感光层之后，沿所述第一面向所述第二面的方向，对所述半导体衬底进行第二离子的注入处理，形成所述隔离层。
12、可选的，所述第一离子的电学类型和所述第二离子的电学类型不同。
13、可选的，所述第一栅极结构和所述第二栅极结构的形成方法包括：在所述栅极沟槽的底部和侧壁表面、以及所述第一面上形成栅氧材料层；在所述栅氧材料层上形成栅极材料层；对所述栅氧材料层和所述栅极材料层进行图形化处理，形成所述第一栅极结构和所述第二栅极结构。
14、可选的，所述栅氧材料层的材料包括：氧化硅；所述栅极材料层的材料包括：多晶硅。
15、可选的，在每个所述功能区内形成存储层的方法包括：沿所述第一面向所述第二面的方向，对每个所述功能区进行第三离子的注入处理，形成所述存储层。
16、可选的，所述第三离子的电学类型与所述第一离子的电学类型相同。
17、可选的，所述第一隔离结构的形成方法包括：在所述半导体衬底内形成第一隔离沟槽，所述第一隔离沟槽自所述第一面向所述第二面延伸；在所述第一隔离沟槽内填充绝缘材料，形成所述第一隔离结构。
18、可选的，所述第二隔离结构的形成方法包括：在所述半导体衬底内形成第二隔离沟槽，所述第二隔离沟槽自所述第二面向所述第一面延伸，且所述第二隔离沟槽暴露出所述第一隔离结构的部分表面；在所述第二隔离沟槽内填充绝缘材料，形成所述第二隔离结构。
19、可选的，所述绝缘材料包括：氧化硅。
20、与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：
21、在本专利技术技术方案的图像传感器像素结构中，所述感光层、所述隔离层和所述存储层分别位于所述半导体衬底内的不同深度，因此本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种图像传感器像素结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述感光层包括：中心区、以及包围所述中心区的外围区；所述第一栅极结构贯穿所述隔离层且延伸至所述感光层的中心区内。
3.如权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述感光层内具有第一离子；所述隔离层内具有第二离子，所述第一离子的电学类型与所述第二离子的电学类型不同。
4.如权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述第一栅极结构包括：第一栅氧层、以及位于所述第一栅氧层上的第一栅极层；所述第二栅极结构包括：第二栅氧层、以及位于所述第二栅氧层上的第二栅极层。
5.如权利要求4所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述第一栅氧层和所述第二栅氧层的材料包括：氧化硅；所述第一栅极层和所述第二栅极层的材料包括：多晶硅。
6.如权利要求3所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述存储层内具有第三离子，所述第三离子的电学类型与所述第一离子的电学类型相同。
7.如权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所
8.一种图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述感光层包括：中心区、以及包围所述中心区的外围区；所述栅极沟槽贯穿所述隔离层且延伸至所述感光层的中心区内。
10.如权利要求8所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底内形成感光层和隔离层的方法包括：沿所述第一面向所述第二面的方向，对所述半导体衬底进行第一离子的注入处理，形成所述感光层；在形成所述感光层之后，沿所述第一面向所述第二面的方向，对所述半导体衬底进行第二离子的注入处理，形成所述隔离层。
11.如权利要求10所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述第一离子的电学类型和所述第二离子的电学类型不同。
12.如权利要求8所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述第一栅极结构和所述第二栅极结构的形成方法包括：在所述栅极沟槽的底部和侧壁表面、以及所述第一面上形成栅氧材料层；在所述栅氧材料层上形成栅极材料层；对所述栅氧材料层和所述栅极材料层进行图形化处理，形成所述第一栅极结构和所述第二栅极结构。
13.如权利要求12所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述栅氧材料层的材料包括：氧化硅；所述栅极材料层的材料包括：多晶硅。
14.如权利要求11所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，在每个所述功能区内形成存储层的方法包括：沿所述第一面向所述第二面的方向，对每个所述功能区进行第三离子的注入处理，形成所述存储层。
15.如权利要求14所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述第三离子的电学类型与所述第一离子的电学类型相同。
16.如权利要求8所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述第一隔离结构的形成方法包括：在所述半导体衬底内形成第一隔离沟槽，所述第一隔离沟槽自所述第一面向所述第二面延伸；在所述第一隔离沟槽内填充绝缘材料，形成所述第一隔离结构。
17.如权利要求8所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述第二隔离结构的形成方法包括：在所述半导体衬底内形成第二隔离沟槽，所述第二隔离沟槽自所述第二面向所述第一面延伸，且所述第二隔离沟槽暴露出所述第一隔离结构的部分表面；在所述第二隔离沟槽内填充绝缘材料，形成所述第二隔离结构。
18.如权利要求8所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述绝缘材料包括：氧化硅。
...【技术特征摘要】
1.一种图像传感器像素结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述感光层包括：中心区、以及包围所述中心区的外围区；所述第一栅极结构贯穿所述隔离层且延伸至所述感光层的中心区内。
3.如权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述感光层内具有第一离子；所述隔离层内具有第二离子，所述第一离子的电学类型与所述第二离子的电学类型不同。
4.如权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述第一栅极结构包括：第一栅氧层、以及位于所述第一栅氧层上的第一栅极层；所述第二栅极结构包括：第二栅氧层、以及位于所述第二栅氧层上的第二栅极层。
5.如权利要求4所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述第一栅氧层和所述第二栅氧层的材料包括：氧化硅；所述第一栅极层和所述第二栅极层的材料包括：多晶硅。
6.如权利要求3所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述存储层内具有第三离子，所述第三离子的电学类型与所述第一离子的电学类型相同。
7.如权利要求1所述的图像传感器像素结构，其特征在于，所述绝缘材料包括：氧化硅。
8.一种图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，所述感光层包括：中心区、以及包围所述中心区的外围区；所述栅极沟槽贯穿所述隔离层且延伸至所述感光层的中心区内。
10.如权利要求8所述的图像传感器像素结构的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底内形成感光层和隔离层的方法包括：沿所述第一面向所述第二面的方向，对所述半导体衬底进行第一离子的注入处理，形成所述感光层；在形成所述感光层之后，沿所述第一面向所述第二面的方向，对所述半导体衬底进行第二离子的注入处理，形成所述隔离层。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴琼涛，阎大勇，樊静瑶，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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