CN108831897B - 暗像素结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种暗像素结构包括：感光区，在感光区的正上方至少覆盖有两层金属层；在各金属层之间以及金属层和感光区之间隔离有介质层；金属层覆盖在感光区的正上方防止光线垂直照射到感光区中；在金属层之间形成有带状通孔结构，带状通孔结构的金属防止光线从侧面进入到金属层之间并在金属层之间的介质层中传播并进而进入到感光区中。本发明能防止光从侧面照入到感光区，防止串扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种暗像素结构。
背景技术
CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)由像素(Pixel)单元电路和CMOS电路构成，相对于CCD图像传感器，CMOS图像传感器因为采用CMOS标准制作工艺，因此具有更好的可集成度，可以与其他数模运算和控制电路集成在同一块芯片上，更适应未来的发展。根据现有CMOS图像传感器的像素单元电路所含晶体管数目，其主要分为3T型结构和4T型结构。
像素单元通过感光二极管感光实现将光电信号之间的转换。
在CMOS图像传感器中除了需要设置用于感光的像素单元之外，还需要设置不感光的像素单元即暗像素，暗像素用于检测没有光信号时的输出信号即检测像素单元的本底噪声，这样将感光的像素单元的输出信号减去本底噪声就能得到真实的输出信号，提高图像质量。
现有暗像素结构仅是通过金属层对感光区进行正面覆盖，通过金属层对光的屏蔽来防止光垂直射入到感光区中。但是光线在介质层中存在反射与折射现象,因此光线会在介质层间传导,会有部分光线会从侧面照入感光区,形成串扰.
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种暗像素结构，能防止光从侧面照入到感光区，防止串扰。
为解决上述技术问题，本发明提供的暗像素结构包括：
感光区，在所述感光区的正上方至少覆盖有两层金属层。
在各所述金属层之间以及所述金属层和所述感光区之间隔离有介质层。
所述金属层覆盖在所述感光区的正上方防止光线垂直照射到所述感光区中。
在所述金属层之间形成有带状通孔结构，所述带状通孔结构的金属防止光线从侧面进入到所述金属层之间并在所述金属层之间的介质层中传播并进而进入到所述感光区中。
进一步的改进是，所述感光区形成于有源区中。
进一步的改进是，所述金属层的覆盖的面积小于等于所述感光区的面积。
进一步的改进是，所述带状通孔结构在所述金属层的边缘内侧环绕成一个环状结构。
进一步的改进是，所述有源区由通过场氧隔离出来的半导体衬底组成。
进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。
进一步的改进是，所述介质层的材料包括氧化硅或氮化硅。
进一步的改进是，所述金属层的材料包括Al或铜，所述带状通孔结构中填充的金属包括Al或铜。
本发明在感光区的正上方设置金属层的基础上，在金属层之间还设置有带状通孔结构，带状通孔结构的金属能防止光线从侧面进入到金属层之间并在金属层之间的介质层中传播并进而进入到感光区中，所以，本发明能在金属层防止光线垂直进入到感光区的基础上，还能防止光从侧面照入到感光区，从而能防止串扰。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有暗像素结构产生光串扰的示意图；
图2A是本发明实施例暗像素结构的俯视图；
图2B是沿图2A的AA线的剖面图；
图3是本发明实施例暗像素结构产生光串扰的示意图。
具体实施方式
在详细介绍本发明实施例之前，先介绍通过图1说明一下现有暗像素结构所具有的问题，如图1所示，是现有暗像素结构产生光串扰的示意图，图1中显示了多个相邻的暗像素结构，各暗像素结构相同，都包括感光区101，在感光区101的正上方形成有两层金属层，两层金属层分别用标记102a和102b标出，在金属层102a和102b之间以及在金属层102b和感光区101之间隔离有介质层。图1所示的结构能够通过金属层102a和102b防止光线垂直进入到感光区101中。但是当图1所示的光线103从侧面照入时，光线103会在金属层102a和102b之间进行反射和折射，使得光线能在金属层102a和102b之间的介质层中进行传播并最后传播进入到感光区101中，产生对感光区101的干扰。
本发明实施例：
如图2A所示，是本发明实施例暗像素结构的俯视图；图2B是沿图2A的AA线的剖面图；本发明实施例暗像素结构包括：
感光区1，在所述感光区1的正上方至少覆盖有两层金属层。图2B中显示了两层所述金属层分别用标记2a和2b标出。
所述感光区1形成于有源区中。所述有源区由通过场氧4隔离出来的半导体衬底组成。所述半导体衬底为硅衬底。
在各所述金属层之间以及所述金属层和所述感光区1之间隔离有介质层。图2B中，金属层2a和2b之间以及金属层2b和所述感光区1之间隔离有介质层。
所述金属层2a和2b覆盖在所述感光区1的正上方防止光线垂直照射到所述感光区1中。
在所述金属层之间形成有带状通孔结构3，所述带状通孔结构3的金属防止光线从侧面进入到所述金属层之间并在所述金属层之间的介质层中传播并进而进入到所述感光区1中。
所述金属层的覆盖的面积小于等于所述感光区1的面积。
所述带状通孔结构3在所述金属层的边缘内侧环绕成一个环状结构。
所述介质层的材料包括氧化硅或氮化硅。
所述金属层的材料包括Al或铜，所述带状通孔结构3中填充的金属包括Al或铜。
本发明实施例在感光区1的正上方设置金属层的基础上，在金属层之间还设置有带状通孔结构3，带状通孔结构3的金属能防止光线从侧面进入到金属层之间并在金属层之间的介质层中传播并进而进入到感光区1中，所以，本发明实施例能在金属层防止光线垂直进入到感光区1的基础上，还能防止光从侧面照入到感光区1，从而能防止串扰。
如图3所示，是本发明实施例暗像素结构产生光串扰的示意图，光线5从侧面照入后，由于在金属层2a和2b之间设置了所述带状通孔结构3，所述带状通孔结构3会对光线5产生屏蔽，从而防止了光线5继续在介质层中产生传播，从而也就避免了图1所示现有结构中所具有的光线从侧面照入到感光区中的缺陷。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种暗像素结构，其特征在于，包括：
感光区，在所述感光区的正上方至少覆盖有两层金属层；
在各所述金属层之间以及所述金属层和所述感光区之间隔离有介质层；
两层所述金属层都呈块状结构，所述金属层覆盖在所述感光区的正上方防止光线垂直照射到所述感光区中；
在所述金属层之间形成有带状通孔结构，所述带状通孔结构穿过所述介质层并分别和两层所述金属层接触，所述带状通孔结构在所述金属层的边缘内侧环绕成一个环状结构，所述带状通孔结构的金属防止光线从侧面进入到所述金属层之间并在所述金属层之间的介质层中传播并进而进入到所述感光区中。
2.如权利要求1所述的暗像素结构，其特征在于：所述感光区形成于有源区中。
3.如权利要求1所述的暗像素结构，其特征在于：所述金属层的覆盖的面积小于等于所述感光区的面积。
4.如权利要求2所述的暗像素结构，其特征在于：所述有源区由通过场氧隔离出来的半导体衬底组成。
5.如权利要求4所述的暗像素结构，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。
6.如权利要求1所述的暗像素结构，其特征在于：所述介质层的材料包括氧化硅或氮化硅。
7.如权利要求1所述的暗像素结构，其特征在于：所述金属层的材料包括Al或铜，所述带状通孔结构中填充的金属包括Al或铜。
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