CN108428710A - 半导体结构及其形成方法和工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体结构及其形成方法和工作方法，其中，半导体结构包括：衬底，所述衬底包括多个分立的像素区，所述衬底包括相对的第一面和第二面；分别位于所述衬底像素区中的多个感光元件，所述感光元件用于探测第一光波；分别位于所述第一面像素区上的多个光敏电阻，所述光敏电阻用于探测第二光波，且用于使所述第一光波透过，所述第二光波与第一光波的波长不相等，所述光敏电阻覆盖相应的感光元件，所述光敏电阻包括相对的第一端和第二端；连接所述第一端的第一连接结构；连接所述第二端的第二连接结构。所述半导体结构的集成度较高。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图半导体结构及其形成方法和工作方法。
背景技术
随着半导体技术的不断提高，CMOS图像传感器(Image Sensor)和红外光探测器作为目前信息获取的一种基础器件在现代社会中得到越来越广泛的应用。
CMOS图像传感器能够探测可见光；红外光探测器能够探测红外光。在军事领域和野外探测等领域中，往往需要对可见光和红外光均进行探测。为了得到可见光和红外光的图像，往往需要通过CMOS图像传感器获取可见光图像，并利用红外光探测器获取红外光图像。然而由于现有的半导体结构中，CMOS图像传感器与红外光探测器是相互分离的，导致半导体结构的集成度较低。
综上，现有的半导体结构的集成度较低。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法和工作方法，能够提高半导体结构的集成度。
为解决上述问题，本发明技术方案提供一种半导体结构，包括：衬底，所述衬底包括多个分立的像素区，所述衬底包括相对的第一面和第二面；分别位于所述衬底各像素区中的各感光元件，所述感光元件用于探测第一光波；分别位于所述第一面各像素区上的各光敏电阻，所述光敏电阻用于探测第二光波，且用于使所述第一光波透过，所述第二光波与第一光波的波长不相等，所述光敏电阻覆盖同一像素区的感光元件。
可选的，所述第一感光波长小于700nm；所述第二感光波长为700nm～1100nm。
可选的，所述光敏电阻的材料为氧化钒。
可选的，所述光敏电阻完全覆盖所述感光元件。
可选的，所述光敏电阻包括相对的第一端和第二端，所述半导体结构还包括：连接所述第一端的第一连接结构；连接所述第二端的第二连接结构。
可选的，还包括：位于所述衬底像素区的第一选择晶体管，所述第一选择晶体管包括：位于所述像素区衬底表面的第一选择栅极，以及位于所述第一选择栅极两侧衬底中的第一选择漏区和第一选择源区；覆盖所述第一选择晶体管的介质结构；位于所述介质结构中的第一电源线和第一选择漏插塞，所述第一选择漏插塞与所述第一选择漏区电连接，且所述第一选择漏插塞通过所述第一连接结构与光敏电阻第一端电连接，所述第一电源线通过第二连接结构与光敏电阻第二端电连接。
可选的，所述第一选择栅极位于所述第二面表面；所述衬底还包括包围所述像素区的支撑区，所述支撑区中具有第一硅通孔和第二硅通孔；所述第一硅通孔中具有第一连接件，所述第一连接结构通过所述第一连接件与所述第一选择漏插塞电连接；所述第二硅通孔中具有第二连接件，所述第二连接结构通过所述第二连接件与所述第一电源线电连接。
可选的，所述第一选择栅极位于所述第一面表面；所述介质结构位于所述衬底与光敏电阻之间。
可选的，所述衬底还包括包围所述像素区的支撑区，所述第一连接结构包括：连接所述第一端的第一支撑框，所述第一支撑框自所述像素区延伸至支撑区；位于所述支撑区的第一支撑柱，所述第一支撑柱位于第一支撑框和所述衬底之间；所述第二连接结构包括：连接所述第二端的第二支撑框，所述第二支撑框自所述单元区延伸至支撑区；位于所述支撑区的第二支撑柱，所述第二支撑柱位于第二支撑框和所述衬底之间。
可选的，所述第一连接结构和第二连接结构的材料包括铝或铜。
可选的，所述半导体结构还包括：位于所述衬底像素区表面的传输栅极；位于所述单元区衬底中的浮置扩散区，所述浮置扩散区和感光元件分别位于所述传输栅极两侧；位于所述衬底单元区的复位晶体管，所述复位晶体管包括位于所述单元区衬底表面的复位栅极以及分别位于所述复位栅极两侧单元区衬底中的复位源区和复位漏区，所述复位源区与所述浮置扩散区电连接；位于所述衬底的单元区中的源跟随晶体管，所述源跟随晶体管包括：位于所述单元区衬底表面的源跟随栅极，以及位于所述源跟随栅极两侧衬底中的源跟随漏区和源跟随源区，所述源跟随漏区与所述复位漏区电连接；位于所述衬底的单元区中的第二选择晶体管，所述第二选择晶体管包括：位于所述单元区衬底表面的第二选择栅极，以及位于所述第二选择栅极两侧衬底中的第二选择漏区和第二选择源区，所述第二选择漏区与所述源跟随源区电连接。
可选的，所述复位源区与所述浮置扩散区接触；所述源跟随漏区与所述复位漏区接触；所述源跟随源区与所述第二选择漏区接触。
可选的，所述第一面与所述光敏电阻之间的距离为1μm～5μm。
可选的，所述衬底还包括包围所述多个像素区的外围区；所述半导体结构还包括：位于所述外围区的行选择电路、第一列选择电路和第二列选择电路，所述行选择电路和第一列选择电路用于选择进行读取操作的光敏电阻；所述行选择电路和第二列选择电路用于选择进行读取操作的感光单元；或者，所述半导体结构还包括：位于所述外围区的第一行选择电路、第二行选择电路、第一列选择电路和第二列选择电路；所述第一行选择电路和第一列选择电路用于选择进行读取操作的光敏电阻；所述第二行选择电路和第二列选择电路用于选择进行读取操作的感光单元；或者，所述半导体结构还包括：位于所述外围区的第一行选择电路、第二行选择电路和列选择电路；所述第一行选择电路和列选择电路用于选择进行读取操作的光敏电阻；所述第二行选择电路和列选择电路用于选择进行读取操作的感光单元。
相应的，本发明技术方案还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述第一面包括多个分立的单元区；分别在所述衬底各单元区中形成各感光元件，所述感光元件用于探测第一光波；分别在所述第一面各像素区上形成各光敏电阻，所述光敏电阻用于探测第二光波，且用于使所述第一光波透过，所述第二光波与第一光波的波长不相等，所述光敏电阻覆盖同一像素区的感光元件。
可选的，形成感光元件之后，形成光敏电阻之前，在所述第一面上形成第一连接结构和第二连接结构；所述光敏电阻包括相对的第一端和第二端，所述第一连接结构连接所述第一端，所述第二连接结构连接所述第二端。
可选的，形成所述第一连接结构和第二连接结构的步骤包括：在所述衬底第一面上形成介质结构，并在所述介质结构中形成第一支撑柱和第二支撑柱，所述介质结构暴露出所述第一支撑柱和第二支撑柱顶部；在部分介质结构表面和第一支撑柱表面形成第一支撑框；在部分介质结构表面和第二支撑柱表面形成第二支撑框；形成连接第一支撑框和第二支撑框的光敏电阻。
可选的，形成光敏电阻之后，还包括：去除部分或全部介质结构。
本发明技术方案还提供一种半导体结构的工作方法，还包括：提供半导体结构；通过所述光敏电阻获取第一图像；通过所述感光元件获取第二图像。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案提供的半导体结构中，所述光敏电阻位于所述第一面的像素区上，且所述光敏电阻覆盖或部分覆盖相应的所述感光元件，则所述光敏电阻和感光元件占据的衬底第一面的面积较小，因此，所述半导体结构的集成度较高。所述光敏电阻用于使所述第一光波透过，则所述光敏电阻对第一光波的损耗较小，从而不容易影响所述感光元件对第一光波的探测，进而能够改善所形成半导体结构的性能。
进一步，由于光敏电阻能够使第一光波透过，所述光敏电阻完全覆盖所述感光元件能够增加感光元件接收第一光波的面积，进而能够增加感光元件的灵敏度。
附图说明
图1至图9本发明的半导体结构的形成方法一实施例各步骤的结构示意图；
图10是本发明的半导体结构一实施例的结构示意图；
图11是本发明的半导体结构另一实施例的结构示意图；
图12是本发明的半导体结构又一实施例的结构示意图。
具体实施方式
半导体结构存在诸多问题，例如：半导体结构的集成度较低。
现分析半导体结构的集成度较低的原因：CMOS图像传感器是探测可见光的信息获取装置；红外光探测器是探测红外光的信息获取装置。CMOS传感器和红外光探测器在半导体结构中是分离的，分别占据不同的芯片区域，导致半导体结构的体积较大，集成度较低。
为解决所述技术问题，本发明提供了一种半导体结构，包括：分别位于所述衬底像素区中的多个感光元件；分别位于所述第一面像素区上的多个光敏电阻，所述光敏电阻用于探测第二光波，且使所述第一光波透过，所述第二光波与第一光波的波长不相等。所述半导体结构的集成度较高。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图9是本发明的半导体结构的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。
请参考图1至图3，图2是图1沿切割线1-2的剖面图，图3是图1沿切割线3-4的剖面图，提供衬底100，所述衬底100包括多个分立的像素区A，所述衬底100包括相对的第一面和第二面。
本实施例中，所述衬底100为硅衬底。在其他实施例中，所述衬底100还可以为锗衬底、硅衬底、硅锗衬底、绝缘体上硅或绝缘体上硅锗层半导体衬底。
所述衬底100包括：核心区，所述核心区包括多个单元区C，所述单元区C包括所述像素区A和包围所述像素区A的支撑区B；包围所述核心区的外围区。
本实施例中，所述核心区用于后续形成CMOS图像传感器和红外光探测器；所述外围区用于后续形成第一行选择电路、第二行选择电路、第一列选择电路和第二列选择电路。
所述像素区A用于形成第一像素单元和第二像素单元。所述第一像素单元包括：后续形成的光敏电阻和第一选择晶体管。
所述第二像素单元包括：后续形成的感光单元、传输栅极、浮置扩散区、复位晶体管、源跟随晶体管和第二选择晶体管。
请参考图2，分别在所述衬底100各像素区A中形成各感光元件110，所述感光元件110用于探测第一光波。
所述感光元件110用于将光信号转换为电信号。
本实施例中，所述感光元件110包括光电二极管。
所述感光元件110包括：位于所述衬底100单元区C中的第一感光掺杂区111和位于所述第一感光掺杂区111底部衬底100中的第二感光掺杂区112，所述第二感光掺杂区112和第一感光掺杂区111中的掺杂离子的导电类型相反。
本实施例中，所述第一感光掺杂区111中具有P型掺杂离子，所述第二感光掺杂区112中具有N型掺杂离子。在其他实施例中，所述第一感光掺杂区中具有N型掺杂离子，所述第二感光掺杂区中具有P型掺杂离子。
本实施例中，所述形成方法还包括：在所述衬底100像素区A表面形成传输栅极113；在所述单元区C衬底100中形成浮置扩散区114，所述浮置扩散区114和感光元件110分别位于所述传输栅极113两侧。
当所述感光元件110受到第一光波照射时，会产生大量的电子。所述传输栅极113用于控制其下方衬底100中沟道的开启和关断，从而控制电子是否从所述感光元件110进入所述浮置扩散区114。
本实施例中，所述浮置扩散区114中具有N型掺杂离子，例如磷离子或砷离子。在其他实施例中，所述浮置扩散区中具有P型掺杂离子，例如硼离子。
所述形成方法还包括：在所述衬底100的像素区A形成复位晶体管，所述复位晶体管包括：位于所述像素区A衬底100表面的复位栅极120以及分别位于所述复位栅极120两侧像素区A衬底100中的复位源区和复位漏区，所述复位源区与所述浮置扩散区114电连接。
所述复位晶体管用于使所述光电二极管反向偏置，从而使光电二极管在光照下产生光生载流子。
本实施例中，所述复位源区与所述浮置扩散区114接触，能够增加半导体结构的集成度。所述复位源区与浮置扩散区114构成第一掺杂区114。
所述形成方法还包括：在所述衬底100的像素区A形成源跟随晶体管，所述源跟随晶体管包括：位于所述像素区A衬底100表面的源跟随栅极122，以及位于所述源跟随栅极122两侧衬底100中的源跟随漏区和源跟随源区，所述源跟随漏区与所述复位漏区电连接。
所述源跟随漏区与所述复位漏区接触，能够增加集成度。所述源跟随漏区与所述复位漏区构成第二掺杂区121。
所述形成方法还包括：在所述衬底100的像素区A形成第二选择晶体管，所述第二选择晶体管包括：位于所述像素区A衬底100表面的第二选择栅极124，以及位于所述第二选择栅极124两侧衬底100中的第二选择漏区和第二选择源区125，所述第二选择漏区与所述源跟随源区电连接。
本实施例中，所述第二选择漏区与所述源跟随源区接触。所述第二选择漏区与所述源跟随源区接触能够增加所形成半导体结构的集成度。
所述第二选择栅极124用于连接后续的第二行选择电路，所述第二选择源区125用于连接后续的第二列选择电路，所述第二选择栅极124和第二选择源区125用于确定进行读取的第一像素单元。所述第二选择源区125还用于读取第一像素单元中的数据。
所述形成方法还包括：在所述衬底100单元区C形成第一选择晶体管，第一选择晶体管包括：位于所述像素区A衬底100表面的第一选择栅极130，以及位于所述第一选择栅极130两侧衬底100中的第一选择漏区132和第一选择源区131。
所述第一选择栅极130用于连接后续的第一行选择电路，所述第一选择源区131用于连接后续的第一列选择电路，所述第一选择栅极130和第一选择源区131用于确定进行读取的第二像素单元。所述第一选择源区131还用于读取第二像素单元中的数据。
本实施例中，所形成的CMOS图像传感器为正照式图像传感器，则所述传输栅极113、第二选择栅极124、第一选择栅极130、源跟随栅极122和复位栅极120均位于所述单元区C第一面表面。
形成所述传输栅极113、第二选择栅极124、第一选择栅极130、源跟随栅极122和复位栅极120之后，通过对第一面进行离子注入形成所述第二感光掺杂区112、第一掺杂区114、第二掺杂区121、第三掺杂区123和第一选择源区131。
在其他实施例中，所形成的CMOS图像传感器为背照式图像传感器，则所述传输栅极、第二选择栅极、第一选择栅极、源跟随栅极和复位栅极均位于所述单元区第二面表面。形成所述传输栅极、第二选择栅极、第一选择栅极、源跟随栅极和复位栅极之后，通过对第二面进行离子注入形成所述第二感光掺杂区、第一掺杂区、第二掺杂区、第三掺杂区和第一选择源区。
本实施例中，所述第一光波的波长小于700nm。具体的，所述第一光波为可见光。
请参考图4和图5，图4是在图2基础上的后续步骤示意图，图5是在图3基础上的后续步骤示意图。形成覆盖所述第一选择晶体管的介质结构；在所述介质结构中形成第一电源线151和第一选择漏插塞153，所述第一选择漏插塞153与所述第一选择漏区132电连接。
所述第一选择漏插塞153用于通过后续的第一连接结构与光敏电阻第一端电连接，从而实现第一选择漏区132与光敏电阻第一端的电连接；所述第一电源线151用于通过后续的第二连接结构与光敏电阻第二端电连接，从而实现光敏电阻与外部电路的电连接。
所述第一电源线151用于使后续的光敏电阻第一端与外部电源连接，从而为所述光敏电阻第一端施加电压。
本实施例中，所述介质结构包括：位于所述衬底100第一面上的第一介质层141，所述第一介质层141覆盖所述传输栅极113、复位栅极120、第二选择栅极124和第一选择栅极130顶部；位于所述第一介质层141上的第二介质层142。
所述第一选择漏插塞153位于所述第一介质层141中，且与所述第一选择漏区132接触。
所述形成方法还包括：形成连接所述第一选择漏插塞153的互联线154，所述互联线154通过后续的第一连接结构与光敏电阻第一端连接。
本实施例中，所述形成方法还包括：在所述第一介质层141中形成连接所述第二掺杂区121的源插塞；在所述第一介质层141和所述源插塞表面形成第二源线152。
所述第二源线152用于实现第二掺杂区121与外部电源的电连接，从而为后续的光敏电阻第二端提供电压。
本实施例中，所述第一电源线151与第二电源线152相互分离。所述第一电源线与第二电源线152相互分离，则可以分别对第二掺杂区121和第一选择源区131施加不同的电位，进而能够分别调节CMOS图像传感器和红外线探测器的性能。
在其他实施例中，所述第一电源线可以与所述第二电源线电连接。
后续形成感光元件之后，在所述第一面上形成第一连接结构和第二连接结构。所述光敏电阻包括相对的第一端和第二端，所述第一连接结构连接所述第一端，所述第二连接结构连接所述第二端。
本实施例中，所述第一连接结构包括：连接所述第一端的第一支撑框；位于所述第一支撑框和所述衬底100之间的第一支撑柱；所述第二连接结构包括：连接所述第二端的第二支撑框；位于所述第二支撑框和所述衬底100之间的第二支撑柱。
所述第一连接结构用于实现后续形成的光敏电阻第一端与第一选择漏区132之间的电连接，所述第二连接结构用于实现后续形成的光敏电阻第二端与第一源线151之间的电连接。
所述第一连接结构连接所述互联线154；所述第二连接结构连接所述光敏第一电源线151。
具体的，本实施例中，形成所述第一连接结构和第二连接结构的步骤如图6和图7所示。
请参考图6，图6是在图5基础上的后续步骤示意图，在所述衬底100第一面上形成第二介质层142，并在所述第二介质层142中形成第一支撑柱161和第二支撑柱162，所述第二介质层142暴露出所述第一支撑柱161和第二支撑柱162顶部。
具体的，所述第一支撑柱161连接所述互联线154；所述第二支撑柱162连接所述第一电源线151。
本实施例中，形成所述第一支撑柱161和第二支撑柱162的步骤包括：分别在外围区第二介质层142中形成第一接触孔和第二接触孔，所述第一接触孔暴露出所述互联线154，所述第二接触孔暴露出所述第一电源线；在所述第一接触孔中形成第一支撑柱161；在所述第二接触孔中形成第二支撑柱162。
所述第一连接结构和第二连接结构的材料包括铝或铜。
请参考图7，图7是在图6基础上的后续步骤示意图，在部分第二介质层142表面和第一支撑柱161表面形成第一支撑框171；在部分第二介质层142表面和第二支撑柱162表面形成第二支撑框172。
所述第一支撑框171和第二支撑框172相互分离。
所述第一支撑框171和第二支撑框172的材料为铝或铜。
本实施例中，所述第一支撑框171和第二支撑框172围成光阻容纳区，所述光阻容纳区用于后续容纳光敏电阻。
所述第一支撑框171侧壁具有朝向所述光阻容纳区凸出的第一凸出部；所述第二支撑框172侧壁具有朝向所述光阻容纳区凸出的第二凸出部。
请参考图8，分别在所述第一面各像素区A上形成各光敏电阻，所述光敏电阻用于探测第二光波，且用于使所述第一光波透过，所述第二光波与第一光波的波长不相等，所述光敏电阻覆盖同一像素区A的感光元件110。
所述光敏电阻170包括相对的第一端和第二端，第一连接结构连接所述第一端，所述第二连接结构连接所述第二端。
形成所述光敏电阻170的步骤包括：在所述第二介质层142表面、第一支撑框171和第二支撑框172表面形成初始光敏电阻膜；对所述初始光敏电阻膜进行刻蚀，去除部分初始光敏电阻膜，形成光敏电阻170，所述光敏电阻170第一端与所述第一支撑框171接触，所述第二端与所述第二支撑框172接触。
所述光敏电阻位于所述容纳区中，所述光敏电阻170第一端与所述第一凸出部电连接，所述光敏电阻170第二端与所述第二凸出部电连接。
本实施例中，所述光敏电阻平行于所述第一面的面为六边形，且所述六边形包括相对的两个直角；围成所述直接的四条直角边；连接相邻两条直接边的两条斜边。所述光敏电阻的各斜边侧壁内分别具有凹陷。
所述第一凸出部和第二凸出部分别与两条斜边接触。
所述凹陷用于防止所述第一凸出部和第二凸出部与光敏电阻之间接触面积过大或过小，从而防止第一连接框171和第二连接框172与所述光敏电阻170之间的接触电阻过大或过小。
如果所述光敏电阻170与所述第一面之间的距离过小，容易增加光敏电阻170与衬底100之间的电容，从而影响半导体结构的性能；如果所述光敏电阻170与第一面之间的距离过大，容易增加所形成半导体结构的体积。具体的，本实施例中，所述第一面与所述光敏电阻170之间的距离为1μm～5μm。
所述第二光波与第一光波的波长不相等。具体的，本实施例中，所述第二光波的波长为700nm～1100nm。
请参考图8和图9，图9是图8的立体图(图9中忽略了介质结构)，去除部分或全部第二介质层142，降低介质结构顶部表面的高度。
去除部分或全部第二介质层142能够减小介质结构对可见光的损耗，从而能够提高所形成半导体结构的灵敏度。
去除部分或全部第二介质层142的工艺包括：湿法刻蚀工艺。湿法刻蚀工艺的刻蚀选择比较大，从而对光敏电阻170的损伤小，且湿法刻蚀具有各向同性，有利于去除所述第一支撑框171、第二支撑框172和光敏电阻170底部的第二介质层142。
所述湿法刻蚀的刻蚀液包括四甲基氢氧化铵。
在其他实施例中，所形成CMOS传感器为背照式传感器，则形成所述复位栅极、传输栅极、第二选择栅极、第一选择栅极、复位栅极和源跟随栅极之前还包括：在所述衬底支撑区中形成第一硅通孔和第二硅通孔；在所述第一硅通孔中形成第一连接件；在所述第二硅通孔中形成第二连接件。所述第一连接结构通过所述第一连接件与所述第一选择漏插塞电连接；所述第二连接结构通过所述第二连接件与所述第一电源线电连接。
请参考图8至图10，本发明实施例还提供一种半导体结构，包括：衬底100，所述衬底100包括多个分立的像素区A，所述衬底100包括相对的第一面和第二面；分别位于所述衬底100像素区A中的多个感光元件110，所述感光元件110用于探测第一光波；分别位于所述第一面像素区A上的多个光敏电阻170，所述光敏电阻170用于探测第二光波，且用于使所述第一光波透过，所述第二光波与第一光波的波长不相等，所述光敏电阻170覆盖同一像素区A的感光元件110。
所述光敏电阻170包括相对的第一端和第二端。
所述光敏电阻170位于所述第一面的像素区上，且所述光敏电阻覆盖或部分覆盖相应的所述感光元件，则所述光敏电阻170和感光元件占据的衬底100第一面的面积较小，因此，所述半导体结构的集成度较高。所述光敏电阻170用于使所述第一光波透过，则所述光敏电阻170对第一光波的损耗较小，从而不容易影响所述感光元件对第一光波的探测，进而能够改善所形成半导体结构的性能。
所述半导体结构还包括：连接所述第一端的第一连接结构；连接所述第二端的第二连接结构。
所述第一感光波长小于700nm；所述第二感光波长为700nm～1100nm。
所述光敏电阻170的材料为氧化钒。
所述光敏电阻170完全覆盖所述感光元件110。
所述半导体结构还包括：位于所述衬底100单元区C表面的传输栅极113；位于所述单元区C衬底100中的浮置扩散区114，所述浮置扩散区114和感光元件110分别位于所述传输栅极113两侧；位于所述衬底100单元区C的复位晶体管，所述复位晶体管包括位于所述单元区C衬底100表面的复位栅极120以及分别位于所述复位栅极120两侧单元区C衬底100中的复位源区和复位漏区，所述复位源区与所述浮置扩散区114电连接；位于所述衬底100的单元区C中的源跟随晶体管，所述源跟随晶体管包括：位于所述单元区C衬底100表面的源跟随栅极122，以及位于所述源跟随栅极122两侧衬底100中的源跟随漏区和源跟随源区，所述源跟随漏区与所述复位漏区电连接；位于所述衬底100的单元区C中的第二选择晶体管，所述第二选择晶体管包括：位于所述单元区C衬底100表面的第二选择栅极124，以及位于所述第二选择栅极124两侧衬底100中的第二选择漏区和第二选择源区125，所述第二选择漏区与所述源跟随源区电连接。
所述复位源区与所述浮置扩散区114接触；所述源跟随漏区与所述复位漏区接触；所述源跟随源区与所述第二选择漏区接触。
还包括：位于所述衬底100像素区A的第一选择晶体管，所述第一选择晶体管包括：位于所述像素区A衬底100表面的第一选择栅极130，以及位于所述第一选择栅极130两侧衬底100中的第一选择漏区132和第一选择源区131；覆盖所述第一选择晶体管的介质结构；位于所述介质结构中的第一电源线和第一选择漏插塞153，所述第一选择漏插塞153与所述第一选择漏区132电连接，且所述第一选择漏插塞153通过所述第一连接结构与光敏电阻170第一端电连接，所述第一电源线通过第二连接结构与光敏电阻170第二端电连接。
所述第一选择栅极130位于所述第二面表面；所述衬底100还包括包围所述像素区A的支撑区B，所述支撑区B中具有第一硅通孔和第二硅通孔；所述第一硅通孔中具有第一连接件，所述第一连接结构通过所述第一连接件与所述第一选择漏插塞153电连接；所述第二硅通孔中具有第二连接件，所述第二连接结构通过所述第二连接件与所述第一电源线电连接。
所述第一选择栅极130位于所述第一面表面；所述介质结构位于所述衬底100与光敏电阻170之间。
所述衬底100还包括外围区，所述外围区具有行选择电路211、第一列选择电路212和第二列选择电路222，所述行选择电路211和第一列选择电路212用于选择进行读取操作的光敏电阻170；所述行选择电路211和第二列选择电路222用于选择进行读取操作的感光单元。
本实施例中，所述CMOS图像传感器和红外光探测器公用同一行选择电路211。
在其他实施例中，所述外围区具有第一行选择电路、第二行选择电路、第一列选择电路和第二列选择电路。所述第一行选择电路和第一列选择电路用于选择进行读取操作的光敏电阻；所述第二行选择电路和第二列选择电路用于选择进行读取操作的感光单元。
或者，所述外围区具有：第一行选择电路、第二行选择电路和列选择电路。所述CMOS图像传感器和红外光探测器公用同一列选择电路。所述第一行选择电路和列选择电路用于选择进行读取操作的光敏电阻；所述第二行选择电路和列选择电路用于选择进行读取操作的感光单元。
所述光敏电阻位于所述第一面的单元区上，且所述光敏电阻覆盖或部分覆盖相应的所述感光元件，则所述光敏电阻和感光元件占据的衬底第一面的面积较小，因此，所述半导体结构的集成度较高。所述光敏电阻用于使所述第一光波透过，则所述光敏电阻对第一光波的损耗较小，从而不容易影响所述感光元件对第一光波的探测，进而能够改善所形成半导体结构的性能。
所述衬底100还包括包围所述像素区A的支撑区B，所述第一连接结构包括：连接所述第一端的第一支撑框171，所述第一支撑框171自所述像素区A延伸至支撑区B；位于所述支撑区B的第一支撑柱161，所述第一支撑柱161位于第一支撑框171和所述衬底100之间；所述第二连接结构包括：连接所述第二端的第二支撑框172，所述第二支撑框172自所述单元区C延伸至支撑区B；位于所述支撑区B的第二支撑柱162，所述第二支撑柱162位于第二支撑框172和所述衬底100之间。
所述第一连接结构和第二连接结构的材料包括铝或铜。
所述第一面与所述光敏电阻170之间的距离为1μm～5μm。
本实施例中的半导体结构又图1至图9所述的形成方法形成。在此不多做赘述。
本实施例中，所述第一像素单元用于获取第一图像，所述第二像素单元用于获取第二图像。
所述半导体结构还包括：图像处理系统，用于对所述第一图像和第二图像进行合成处理，获取第三图像。
在其他实施例中，所述半导体结构还包括：位于所述像素区A介质结构表面的滤波片。
需要说明的是，本实施例是以所述CMOS图像传感器为4T图像传感器为例进行说明的，在其他实施例中，所述CMOS图像传感器还为3T、5T、6T、7T或8T图像传感器。
图11是本发明的半导体结构另一实施例的结构示意图。
请参考11，本实施例中的半导体结构与图8至图10所示实施例的相同之处在此不做赘述，不同之处，在于：
所述CMOS图像传感器为3T图像传感器。
具体的，所述半导体结构不具有所述传输栅极，所述第一感光掺杂区311与所述浮置扩散区314接触。
图12是本发明的半导体结构又一实施例的结构示意图。
本实施例中，所述半导体结构与图8至图10所示实施例的相同之处，在此不做赘述，不同之处在于：
所述半导体结构还包括：位于所述像素区A第一面表面的亚传输栅极402；位于所述亚传输栅极402一侧衬底中的传输掺杂区401，所述传输掺杂区401和所述感光元件分别位于所述亚传输栅极402两侧的衬底中。
本发明技术方案还提供一种半导体结构的工作方法，包括：
继续参考图8至图10，提供半导体结构。所述半导体结构与上一实施例相同；通过所述光敏电阻170获取第一图像；通过所述感光元件110获取第二图像。
本实施例中，所述第一图像用于探测红外线，所述第二图像用于探测可见光。
可以在获取第一图像的同时，获取所述第二图像；或者，在获取第一图像之后，获取所述第二图像；或者，在获取第一图像之前，获取所述第二图像。
本实施例中，所述半导体结构还包括：图像处理系统，用于对所述第一图像和第二图像进行合成处理，获取第三图像。
所述工作方法还包括：通过所述图像处理系统对所述第一图像和第二图像进行合成处理，获取第三图像。
在其他实施例中，所述半导体结构不包括所述图像处理系统。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (19)
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底包括多个分立的像素区，所述衬底包括相对的第一面和第二面；
分别位于所述衬底各像素区中的各感光元件，所述感光元件用于探测第一光波；
分别位于所述第一面各像素区上的各光敏电阻，所述光敏电阻用于探测第二光波，且用于使所述第一光波透过，所述第二光波与第一光波的波长不相等，所述光敏电阻覆盖同一像素区的感光元件。
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一感光波长小于700nm；所述第二感光波长为700nm～1100nm。
3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述光敏电阻的材料为氧化钒。
4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述光敏电阻完全覆盖所述感光元件。
5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述光敏电阻包括相对的第一端和第二端，所述半导体结构还包括：连接所述第一端的第一连接结构；连接所述第二端的第二连接结构。
6.如权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于所述衬底像素区的第一选择晶体管，所述第一选择晶体管包括：位于所述像素区衬底表面的第一选择栅极，以及位于所述第一选择栅极两侧衬底中的第一选择漏区和第一选择源区；覆盖所述第一选择晶体管的介质结构；位于所述介质结构中的第一电源线和第一选择漏插塞，所述第一选择漏插塞与所述第一选择漏区电连接，且所述第一选择漏插塞通过所述第一连接结构与光敏电阻第一端电连接，所述第一电源线通过第二连接结构与光敏电阻第二端电连接。
7.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第一选择栅极位于所述第二面表面；所述衬底还包括包围所述像素区的支撑区，所述支撑区中具有第一硅通孔和第二硅通孔；所述第一硅通孔中具有第一连接件，所述第一连接结构通过所述第一连接件与所述第一选择漏插塞电连接；所述第二硅通孔中具有第二连接件，所述第二连接结构通过所述第二连接件与所述第一电源线电连接。
8.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第一选择栅极位于所述第一面表面；所述介质结构位于所述衬底与光敏电阻之间。
9.如权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，所述衬底还包括包围所述像素区的支撑区，所述第一连接结构包括：连接所述第一端的第一支撑框，所述第一支撑框自所述像素区延伸至支撑区；位于所述支撑区的第一支撑柱，所述第一支撑柱位于第一支撑框和所述衬底之间；所述第二连接结构包括：连接所述第二端的第二支撑框，所述第二支撑框自所述单元区延伸至支撑区；位于所述支撑区的第二支撑柱，所述第二支撑柱位于第二支撑框和所述衬底之间。
10.如权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，所述第一连接结构和第二连接结构的材料包括铝或铜。
11.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：位于所述衬底像素区表面的传输栅极；位于所述单元区衬底中的浮置扩散区，所述浮置扩散区和感光元件分别位于所述传输栅极两侧；位于所述衬底单元区的复位晶体管，所述复位晶体管包括位于所述单元区衬底表面的复位栅极以及分别位于所述复位栅极两侧单元区衬底中的复位源区和复位漏区，所述复位源区与所述浮置扩散区电连接；位于所述衬底的单元区中的源跟随晶体管，所述源跟随晶体管包括：位于所述单元区衬底表面的源跟随栅极，以及位于所述源跟随栅极两侧衬底中的源跟随漏区和源跟随源区，所述源跟随漏区与所述复位漏区电连接；位于所述衬底的单元区中的第二选择晶体管，所述第二选择晶体管包括：位于所述单元区衬底表面的第二选择栅极，以及位于所述第二选择栅极两侧衬底中的第二选择漏区和第二选择源区，所述第二选择漏区与所述源跟随源区电连接。
12.如权利要求11所述的半导体结构，其特征在于，所述复位源区与所述浮置扩散区接触；所述源跟随漏区与所述复位漏区接触；所述源跟随源区与所述第二选择漏区接触。
13.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一面与所述光敏电阻之间的距离为1μm～5μm。
14.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述衬底还包括包围所述多个像素区的外围区；
所述半导体结构还包括：位于所述外围区的行选择电路、第一列选择电路和第二列选择电路，所述行选择电路和第一列选择电路用于选择进行读取操作的光敏电阻；所述行选择电路和第二列选择电路用于选择进行读取操作的感光单元；
或者，所述半导体结构还包括：位于所述外围区的第一行选择电路、第二行选择电路、第一列选择电路和第二列选择电路；所述第一行选择电路和第一列选择电路用于选择进行读取操作的光敏电阻；所述第二行选择电路和第二列选择电路用于选择进行读取操作的感光单元；
或者，所述半导体结构还包括：位于所述外围区的第一行选择电路、第二行选择电路和列选择电路；所述第一行选择电路和列选择电路用于选择进行读取操作的光敏电阻；所述第二行选择电路和列选择电路用于选择进行读取操作的感光单元。
15.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述第一面包括多个分立的单元区；
分别在所述衬底各单元区中形成各感光元件，所述感光元件用于探测第一光波；
分别在所述第一面各像素区上形成各光敏电阻，所述光敏电阻用于探测第二光波，且用于使所述第一光波透过，所述第二光波与第一光波的波长不相等，所述光敏电阻覆盖同一像素区的感光元件。
16.如权利要求15所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成感光元件之后，形成光敏电阻之前，在所述第一面上形成第一连接结构和第二连接结构；所述光敏电阻包括相对的第一端和第二端，所述第一连接结构连接所述第一端，所述第二连接结构连接所述第二端。
17.如权利要求16所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一连接结构和第二连接结构的步骤包括：在所述衬底第一面上形成介质结构，并在所述介质结构中形成第一支撑柱和第二支撑柱，所述介质结构暴露出所述第一支撑柱和第二支撑柱顶部；在部分介质结构表面和第一支撑柱表面形成第一支撑框；在部分介质结构表面和第二支撑柱表面形成第二支撑框；形成连接第一支撑框和第二支撑框的光敏电阻。
18.如权利要求17所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成光敏电阻之后，还包括：去除部分或全部介质结构。
19.一种半导体结构的工作方法，其特征在于，还包括：
提供如权利要求1至14任意一项所述的半导体结构；
通过所述光敏电阻获取第一图像；
通过所述感光元件获取第二图像。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 508-511, building a, Modern Plaza, No. 18, Weiye Road, Kunshan Development Zone, Suzhou, Jiangsu Applicant after: Ruixin Microelectronics Co.,Ltd. Address before: Room 508-511, block A, Modern Plaza, 18 Weiye Road, Kunshan, Jiangsu, Suzhou, 215300 Applicant before: BRIGATES MICROELECTRONICS (KUNSHAN) Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220104 Address after: 100000 03, 15 floor, 6 building, No. 2 hospital, West Third Ring Road, Haidian District, Beijing. Patentee after: Beijing Cheng Bo sharp core technology Co.,Ltd. Address before: Room 508-511, block a, Modern Plaza, 18 Weiye Road, Kunshan Development Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 215300 Patentee before: Ruixin Microelectronics Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 03, 15/F, Building 6, Yard A2, West Third Ring Road North, Haidian District, Beijing 100089 Patentee after: Beijing Night Vision Advanced Technology Co.,Ltd. Address before: 100000 03, 15 floor, 6 building, No. 2 hospital, West Third Ring Road, Haidian District, Beijing. Patentee before: Beijing Cheng Bo sharp core technology Co.,Ltd. |