CN101281928B - 半导体装置及其应用 - Google Patents

半导体装置及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN101281928B
CN101281928B CN200810005300.3A CN200810005300A CN101281928B CN 101281928 B CN101281928 B CN 101281928B CN 200810005300 A CN200810005300 A CN 200810005300A CN 101281928 B CN101281928 B CN 101281928B
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor layer
dopant concentration
heap
stone
polycrystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200810005300.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101281928A (zh
Inventor
刘人诚
杨敦年
洪志明
王文德
庄俊杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd filed Critical Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Publication of CN101281928A publication Critical patent/CN101281928A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101281928B publication Critical patent/CN101281928B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689—MOS based technologies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14806—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes

Abstract

本发明是有关于一种半导体装置及其应用。此半导体装置包括硅基材、形成于硅基材上的第一磊晶半导体层、形成覆盖在第一磊晶半导体层上的第二磊晶半导体层、以及位在第二磊晶半导体层上的影像感测器。其中第一磊晶半导体层具有第一型掺质及第一掺质浓度，而第二磊晶半导体层则具有第一型掺质及浓度低于第一掺质浓度的第二掺质浓度。

Description

半导体装置及其应用
技术领域
本发明涉及一种半导体装置，特别是涉及一种影像感测器的半导体装置。
背景技术
本申请案请求发明名称为“具有多层磊晶层的影像感测器光电二极管”的美国临时申请案60/909,970的优点，其中美国临时申请案60/909,970于公元2007年4月4日所提出，且在此以引用方式整体并入本申请案中作为参考。
在半导体技术中，影像感测器用来感测投射至半导体基材的曝光量。互补式金属氧化半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor；CMOS)影像感测装置广泛地使用在如数码相机(Digital Still Camera；DSC)的各式应用中。这些装置利用主动式像素(Active Pixels)阵列或影像感测单元(包括光电二极管及金属氧化半导体晶体管)阵列来收集光子能量(Photo Energy)，以转换影像成数码资料流(Streams of Digital Data)。然而，在先进科技的利用上，当影像感测器像素变得越来越小时，现有的影像感测装置面临各式的议题，其中包括有递减的感测度、影像延迟(ImageLag)以及串音(Electrical Cross-Talk)。因此，改善影像感测器及相应基材是必需的。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，而提供一种半导体装置，所要解决的技术问题是使其可改善影像感测装置的感测度递减、影像延迟及串音的问题，非常适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种半导体装置，其至少包括：一硅基材；一第一磊晶半导体层，位在该硅基材上，且具有一第一型掺质及一第一掺质浓度；一第二磊晶半导体层，位在该第一磊晶半导体层上，且具有该第一型掺质及一第二掺质浓度，其中该第二掺质浓度低于该第一掺质浓度；一第三磊晶半导体层，位在该第二磊晶半导体层上，且具有该第一型掺质及一第三掺质浓度，其中该第三掺质浓度低于该第二掺质浓度；以及一感光组件与一金属氧化半导体晶体管，形成于该第三磊晶半导体层上，其中该感光组件具有一固定层。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的半导体装置，其中该感光元件与该金属氧化半导体晶体管耦合。
前述的半导体装置，其中所述的金属氧化半导体晶体管为N型；包括在该第一磊晶半导体层、该第二磊晶半导体层与该第三磊晶半导体层中的该第一型掺质为P型；以及该硅基材包括一N型掺质或一P型掺质。
前述的半导体装置，其中所述的金属氧化半导体晶体管为P型；包括在该第一磊晶半导体层、该第二磊晶半导体层与该第三磊晶半导体层中的该第一型掺质为N型；以及该硅基材包括一N型掺质或一P型掺质。
前述的半导体装置，其中每一该第一磊晶半导体层、该第二磊晶半导体层与该第三磊晶半导体层更至少具有实质大于0.2微米的一厚度。
前述的半导体装置，其中所述的第一掺质浓度包括实质介于1016至1018原子/立方公分间的一浓度范围；该第二掺质浓度包括实质介于1014至1016原子/立方公分间的一浓度范围；该第三掺质浓度包括实质介于1013至1015原子/立方公分间的一浓度范围；以及该硅基材包括实质高于1018原子/立方公分之一第四掺质浓度。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种影像感测器半导体装置，其至少包括：一硅基材；一第一磊晶半导体层，位在该硅基材上，且具有一第一型掺质及一第一掺质浓度；一第二磊晶半导体层，位在该第一磊晶半导体层上，且具有该第一型掺质及一第二掺质浓度，其中该第二掺质浓度低于该第一掺质浓度；以及一影像感测器与一金属氧化半导体晶体管，位在该第二磊晶半导体层上。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的影像感测器半导体装置，其更至少包括一第三磊晶半导体层，该第三磊晶半导体层介于该第一磊晶半导体层及该第二磊晶半导体层之间，且具有该第一型掺质及包括一第三掺质浓度，而该第三掺质浓度低于该第一掺质浓度，且高于该第二掺质浓度。
前述的影像感测器半导体装置，其中所述的第三磊晶半导体层包括一渐次变化的掺质分布，靠近该第一磊晶半导体层的该第三磊晶半导体层底面具有一最高的掺质浓度，且靠近该第二磊晶半导体层的顶面具有一最低的掺质浓度。
前述的影像感测器半导体装置，其中所述的第三磊晶半导体层包括复数个磊晶层，每一该些磊晶层的掺质浓度低于底部相邻的磊晶层的掺质浓度，且高于顶部相邻的磊晶层的掺质浓度。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种影像感测器半导体装置，其至少包括：一硅基材；一第一硅材料层，位在该硅基材上，且具有一第一型掺质及一第一掺质浓度；一第二硅材料层，位在该第一硅材料层上，且具有该第一型掺质及一第二掺质浓度，其中该第二掺质浓度低于该第一掺质浓度；一第三硅材料层，位在该第二硅材料层上，且具有该第一型掺质及一第三掺质浓度，其中该第三掺质浓度低于该第二掺质浓度；以及一光电二极管，至少部分形成于该第三硅材料层中；以及一固定层，其中该光电二极管形成于该固定层上。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的影像感测器半导体装置，其中所述的光电二极管至少包括一第二型掺质的一第一掺杂区，以及至少部分形成于该第一掺杂区中的该第一型掺质的一第二掺杂区，其中该第二型掺质形成在该第三硅材料层中。
前述的影像感测器半导体装置，其中所述的第三硅材料层具有大于0.5微米的一厚度。
前述的影像感测器半导体装置，其更至少包括：一彩色滤光器，位在该硅基材的该光电二极管上，且实质垂直排列在该光电二极管上；以及一微型聚光片，位在该彩色滤光器上，且实质垂直排列在该彩色滤光器及该光电二极管上。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。根据本发明的一实施例，提供一种半导体装置，至少包含有：硅基材、位在硅基材上的第一磊晶半导体层、位在第一磊晶半导体层上的第二磊晶半导体层、位在第二磊晶半导体层上的第三磊晶半导体层、以及形成于第三磊晶半导体层上的感光组件与金属氧化半导体晶体管。其中第一磊晶半导体层具有第一型掺质及第一掺质浓度，第二磊晶半导体层具有第一型掺质及小于第一掺质浓度的第二掺质浓度，而第三磊晶半导体层则具有第一型掺质及小于第二掺质浓度的第三掺质浓度。
根据本发明再一实施例，提供一种影像感测器半导体装置，至少包含：硅基材、位在硅基材上的第一磊晶半导体层、位在第一磊晶半导体层上的第二磊晶半导体层、以及位在第二磊晶半导体层上的影像感测器与金属氧化半导体晶体管。其中第一磊晶半导体层具有第一型掺质及第一掺质浓度，第二磊晶半导体层具有第一型掺质及低于第一掺质浓度的第二掺质浓度。
根据本发明又一实施例，提供一种影像感测器半导体装置。此装置至少包含：硅基材、位在硅基材上的第一硅材料层、位在第一硅材料层上的第二硅材料层、位在第二硅材料层上的第三硅材料层、以及至少部分形成于第三硅材料层中的光电二极管。其中第一硅材料层具有第一型掺质及第一掺质浓度，第二硅材料层具有第一型掺质及低于第一掺质浓度的第二掺质浓度，而第三硅材料层具有第一型掺质及低于第二掺质浓度的第三掺质浓度。
借由上述技术方案，本发明半导体装置及其应用至少具有下列优点及有益效果：
因本发明的实施例中的多层半导体结构采用渐次变化的掺质量变曲线，可形成较高成像效能、较少串音及影像延迟的各种影像感测器。
综上所述，本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在装置结构或功能上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有技术具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了能够对本发明的观点有较佳的理解，请参照上述的详细说明并配合相应的图式。要强调的是，根据工业的标准常规，附图中的各种特征并未依比例绘示。事实上，为清楚说明上述实施例，可任意地放大或缩小各种特征的尺寸。相关图式内容说明如下。
图1绘示依据本发明观点所制造的影像感测半导体装置的俯视示意图。
图2至图3绘示根据本发明的一实施例制造图1所示影像感测半导体装置的各中间阶段的剖面示意图。
图4至图5绘示根据本发明的观点制造影像感测半导体装置的各中间阶段的剖面示意图。
图6绘示根据本发明观点所制造的一实施例的半导体装置的剖面示意图。
100：影像感测器装置        102：像素区
104：周围区                110：半导体基材
112：第一半导体层          114：第二半导体层
116：第三半导体层          118：复数半导体层
119：半导体层              120：隔离特征
130：光电二极管            132：第一掺杂区
134：第二掺杂区            140：金属氧化半导体晶体管
140a：晶体管               140b：晶体管
140c：晶体管               140d：晶体管
140e：晶体管               140f：晶体管
140g：晶体管          140h：晶体管
142：闸极介电层       144：闸极电极
146：闸极间隔壁       148：源极与汲极区
150：源极与汲极区     160：多层互连结构
160a：金属层一        160b：金属层二
160c：金属层三        160d：顶部金属
160e：接触部          160f：介层窗
165：介电层           170：彩色滤光器
175：微型聚光片       180：开口
600：影像感测器半导体装置
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的半导体装置及其应用其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
可以理解的是，在本说明中提供了许多不同的实施例或例子，用以实施本发明的不同特征。以下所讨论的元件和配置的特定实施例仅用以简化本揭露。当然，此些仅为实施例，而并非用以限定本发明的范围。再者，为了简化及清楚说明起见，重复使用参考数字及/或符号于本揭露的各实施例中，然而此重复本身并非规定所讨论的各实施例及/或配置之间必须有任何的关联。此外，以下说明中所述的第一特征形成于第二特征上，或第一特征形成在第二特征之上，可包括第一特征及第二特征形成直接接触的实施例，亦可包括额外的特征形成于第一及第二特征间，使得第一及第二特征无直接接触的实施例。
请参照图1，其绘示根据本发明的一实施例的影像感测器装置100。此影像感测器装置100包括有像素区102及周围区104。在本实施例中，像素区102包括复数个互补式金属氧化半导体影像感测器。另外，像素区102亦可提供复数个电荷耦合元件(Charge-Coupled Device；CCD)感测器、主动式像素感测器、及被动式像素感测器。
请参照图2，影像感测器装置100包括半导体基材110，其中半导体基材110包括有第一型掺质于像素区102中。在本实施例中，半导体基材110包含有硅材料。半导体基材110可选择性地或额外地包括如锗(Germanium)的其他元素半导体材料。半导体基材110亦可包括如碳化硅、砷化镓、砷化铟及磷化铟的复合半导体材料。在一实施例中，第一型掺质为负型(N型)掺质。N型的半导体基材110是以磷或砷加以掺杂。半导体基材110可采重掺杂。在一实施例中，半导体基材110具有高于1018/立方公分的掺质浓度。掺杂可使用如离子植入或扩散的程序及技术来进行。在以下的说明中，是以N型的半导体基材110作为半导体基材110的示范例。在其他的实施例中，如果第一型掺质为正型(P型)且相应的掺杂特征亦相应变更，则可选择性地使用P型掺质半导体基材。
第一半导体层112形成于半导体基材110上，且第一半导体层112包含有第一型掺质。如半导体基材110为硅基材，则第一半导体层112亦可为硅材料层。第一半导体层112可具有适当的厚度及低于半导体基材110的掺质浓度。在一实施例中，第一半导体层112可具有实质大于0.2微米的厚度。在其他实施例中，第一半导体层112可具有实质大于0.5微米的厚度。较佳的是，第一半导体层112具有介于0.2微米与10微米间的厚度。第一半导体层112可包含介于1016至1018/立方公分间的第一掺质浓度。第一半导体层112是以结晶硅材料层的磊晶成长形成于硅基材或其他半导体材料上。在一实施例中，硅材料层的磊晶成长可使用硅烷(Silane；SiH4)气来执行。在本实施例中，硅烷气更进一步具有实质介于800至1300℃间的温度，且硅烷气的气压实质介于40至760托(Torr)之间。磊晶成长更可利用其他气体搭配适当气压来产生掺质。例如：磊晶成长可包含磷化氢(PH3)以产生N型掺质。在另一示范例中，当第一型掺质为P型时，可在磊晶成长中采用硼乙烷(B2H6)，以产生P型掺质的磊晶第一半导体层112。在上述的实施例中，可利用在原处磊晶成长(In-Situ Epitaxy Growth)产生掺质于第一半导体层112中。另外，亦可在形成第一半导体层112后，以离子植入或扩散法配合适当的剂量(Dose)来产生掺质。
请再参照图2，第二半导体层114形成于第一半导体层112上，且第二半导体层114具有第一型掺质及第二掺质浓度，其中第二掺质浓度低于第一半导体层112的第一掺质浓度。例如：当第一半导体层112包含N型掺质时，则第二半导体层114亦包含N型掺质。磷或砷可用来产生N型掺质。若第一半导体层112为硅材料层，则第二半导体层114亦为硅材料层。第二半导体层114可具有适当的厚度及低于第一半导体层112的掺质浓度。在一实施例中，第二半导体层114可具有类似于第一半导体层112的厚度。例如：第二半导体层114具有实质大于0.2微米的厚度。在其他实施例中，第二半导体层114可具有实质大于0.5微米的厚度。较佳的是，第二半导体层114具有介于0.2微米与10微米间的厚度。第二半导体层114的第二掺质浓度可实质介于1013至1015/立方公分间的范围。第二半导体层114是以结晶硅材料层的磊晶成长形成于第一半导体层112上。利用磊晶成长形成第二半导体层114的程序可实质类似于形成第一半导体层112的程序，但需调整以包含第二掺质浓度。在一实施例中，硅材料层的磊晶成长可使用硅烷气来执行。在本实施例中，硅烷气更进一步具有实质介于800至1300℃间的温度，且硅烷气的气压实质介于40至760托(Torr)之间。磊晶成长更可利用其他气体搭配适当气压来产生掺质。例如：磊晶成长可包含磷化氢以产生N型掺质。在另一示范例中，当第一型掺质为P型时，可在磊晶成长中采用硼乙烷，以产生P型掺质的磊晶第二半导体层114。在上述的实施例中，可利用在原处磊晶成长产生掺质于第二半导体层114中。另外，亦可在以磊晶成长形成半导体材料层后，以离子植入或扩散法配合适当的剂量来产生掺质。
另外，请参照图4，半导体的影像感测器装置100可包含额外的半导体材料层。在形成第二半导体层114前，可先形成第三半导体层116于第一半导体层112上，其中第三半导体层116包含有第一型掺质及第三掺质浓度。在前述状况中，第二半导体层114形成于第三半导体层116之后。第三掺质浓度低于第一半导体层112的第一掺质浓度，且高于第二半导体层114的第二掺质浓度。在一实施例中，第三半导体层116的第三掺质浓度可实质介于1014至1016/立方公分间。若第一半导体层112为硅材料层，则第三半导体层116亦为硅材料层。第三半导体层116可具有适当的厚度。在一实施例中，第三半导体层116可具有近似于第一半导体层112及/或第二半导体层114的厚度。例如：第三半导体层116具有实质大于0.2微米的厚度。在其他实施例中，第三半导体层116可具有实质大于0.5微米的厚度。较佳的是，第三半导体层116具有实质介于0.2微米与10微米间的厚度。同样地，第三半导体层116是以结晶硅材料层的磊晶成长而形成于第一半导体层112上。利用磊晶成长形成第三半导体层116的程序可实质类似于形成第一半导体层112的程序，但需调整以包含第三掺质浓度。在一实施例中，硅材料层的磊晶成长可使用硅烷气来执行。磊晶成长更可利用其他气体搭配适当气压来产生掺质。在上述的实施例中，可利用在原处磊晶成长产生掺质于第三半导体层116中。另外，亦可在以磊晶成长形成第三半导体层116后，以离子植入或扩散法配合适当的剂量来产生掺质。
请参照图5，在其他实施例中，半导体的影像感测器装置100可包括2层或更多的半导体材料层，其中每一材料层具有不同的掺质浓度，且如图5所绘示的复数半导体层118形成于第一半导体层112及第二半导体层114之间。复数半导体层118可在形成第二半导体层114前先形成于第一半导体层112上。在前述状况中，第二半导体层114形成于复数半导体层118之后。复数半导体层118位于第一半导体层112及第二半导体层114间，且具有第一型掺质。复数半导体层118的掺质浓度介于第一半导体层112的第一掺质浓度及第二半导体层114的第二掺质浓度之间。在一实施例中，复数半导体层118的掺质浓度可实质介于1014至1016/立方公分间。在另一实施例中，复数半导体层118的每一材料层具有特定的掺质浓度，其中每一材料层的特定的掺质浓度低于底部相邻的材料层的掺质浓度，且高于顶部相邻的材料层的掺质浓度。复数半导体层118的每一材料层可具有类似或小于第一半导体层112的厚度。例如：复数半导体层118的每一材料层具有实质大于0.2微米的厚度。在其他实施例中，复数半导体层118的每一材料层可具有实质大于0.5微米的厚度。较佳的是，每一材料层具有实质介于0.2微米与10微米间的厚度。同样地，复数半导体层118系藉由复数个步骤的磊晶成长所形成。利用磊晶成长形成复数半导体层118的程序可实质类似于形成第一半导体层112的程序，但需调整以包含复数个步骤中的各种掺质浓度。
如以上所述，各种实施例是采用2层或更多的半导体材料层配合渐次变化的掺质浓度。第一半导体层112及第二半导体层114，或是第一半导体层112及第二半导体层114搭配额外的第三半导体层116，或搭配额外的复数半导体层118形成渐次变化的掺质量变曲线，以使得掺质浓度从第一半导体层112至第二半导体层114垂直递减，形成具有较高成像效能、较少的串音及较少的影像延迟的各种影像感测器。如上述所揭露的利用磊晶成长的复数个半导体层，更进一步的另一实施例为半导体层具有第一型掺质，且具有从底部至顶部连续递减变化的掺质浓度。前述的连续渐次变化的半导体结构可利用磊晶成长搭配适当的化学气体加以形成，其中与掺质相关的化学气体的分压可在磊晶成长的程序中递减以形成渐次变化的掺质量变曲线。
请再参照图3，在形成具有渐次变化的掺质浓度的各种半导体材料层后，如浅沟渠隔离(Shallow Trench Isolation；STI)的复数个隔离特征120形成于第二半导体层114中，用以定义出产生影像感测器、各种晶体管、以及各种功能特征的各个区域。浅沟渠隔离的隔离特征120可藉由本领域所习知的适当技术加以形成。例如：可利用一系列的程序来形成浅沟渠隔离，其中包括以传统微影技术图案化半导体层、以电浆蚀刻程序蚀刻半导体层来产生各种沟渠、以及利用如氧化硅的介电材料透过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition；CVD)程序填充前述的沟渠。化学气相沉积程序可利用高密度电浆化学气相沉积法(High Density Plasma CVD；HDPCVD)来达到较佳的浅沟渠隔离特征表面。在其他实施例中，隔离特征120可延伸至第二半导体层114底下的其他半导体层。
请仍再参照图3，各种光电二极管130形成于第二半导体层114上。每一光电二极管130包括形成于第二半导体层114中的第一掺杂区132，其中第一掺杂区132不同于第一型掺质的第二型掺质。例如：当第二半导体层114包含N型掺质时，则第一掺杂区132包含P型掺质。硼或二氧化硼可用来产生P型掺质。第一掺杂区132可具有实质大于0.3微米的厚度。在一实施例中，第一掺杂区132可具有实质介于0.3微米与1.5微米间的厚度。第一掺杂区132可包含实质介于1017至1019/立方公分间的掺质浓度。第一掺杂区132可利用此技术领域中所习知的植入或扩散法来形成。
光电二极管130更可包括具有第一型掺质且形成于第一掺杂区132中的第二掺杂区134，其中第一型掺质相同于第一半导体层112及第二半导体层114中的第一型掺质。第二掺杂区134可延伸而与第二半导体层114作直接的接触。第二掺杂区134可具有实质小于0.1微米的厚度。第二掺杂区134可包含实质介于1017至1019/立方公分间的掺质浓度。第二掺杂区134可利用此技术领域中所习知的植入或扩散法来形成。如前述的例子所描述，例如磷或砷的N型掺质可利用离子植入法形成于半导体材料层中，以形成N型第二掺杂区134。可利用如硼或二氟化硼(BF2)的P型掺质以形成P型第二掺杂区134。
各种晶体管可形成于第二半导体层114上，例如图3所绘示的金属氧化半导体晶体管140。每一金属氧化半导体晶体管140包含位在第二半导体层114上的闸极介电层142、位在闸极介电层142上的闸极电极144、以及位在闸极堆迭(Gate Stack；闸极介电层及闸极电极)侧面的选择性的闸极间隔壁(Gate Spacers)146。每一金属氧化半导体晶体管140亦包含掺杂的源极与汲极(S/D)区148及150。每一金属氧化半导体晶体管140的S/D区148可与相关的光电二极管130的第一掺杂区132相耦合且同时形成。源极与汲极区包含有第二型掺质。在一实施例中，金属氧化半导体晶体管140可用来作为转移闸极晶体管(Transfer Gate Transistor)。另外，各种晶体管可包含由转移闸极晶体管、重置闸极晶体管(Reset Gate Transistor)、源极随耦器(Source Follower)、及列选择晶体管(Row Select Transistor)所形成的组合。
本发明亦可包含其他的特征。例如：多层互连(Multi-LayerInterconnect；MLI)结构以及间隔多层互连结构的介电层，其中介电层系形成于第二半导体层114中，且配置有适当的连接，以形成所欲设计的电路，进而产生各种影像感测器。亦可形成且配置各种彩色滤光器及/或微型聚光片(Microlenses)，使得每一影像感测器(例如：光电二极管)能够操作用来接收光线以达成成像的功能。
以上所述的影像感测器半导体装置利用复数个半导体层配合渐次变化的掺质浓度，可具有最佳化的成像效果，较少的串音与影像延迟，以及较高的成像感测度。本说明书所揭露的影像感测器半导体装置及其制造方法可包含各种的润饰、取代与变化。半导体的影像感测器装置100包含有例示性N型通道晶体管。然而，若有需要的时，半导体的影像感测器装置100可额外地或选择性地包含一个或多个P型通道晶体管。在一实施例中，井区(Well Regions)可形成于第二半导体层中，其中第二半导体层配置有各种P型及/或N型晶体管。例如：各种N型井可形成配置于P型第二半导体层中，使得各种N型通道晶体管形成于其中。各种井的形成可利用产生图案化光阻层并执行离子植入程序于半导体层的图案化光阻层的开口中来产生。离子植入程序可利用硼及/或磷作为掺杂的掺质。在其他实施例中，半导体基材110中掺质型式不同于用来形成磊晶成长的第一半导体层112及第二半导体层114的掺质型式。例如：半导体基材110采用N型掺质且磊晶半导体层采用P型掺质，或两者互换。在其他实施例中，各种半导体层可利用各种半导体材料来达到应变作用(Strained Effect)以强化驱动性(Enhanced Mobility)。例如：硅基材可包含一层或多层的硅锗材料层，其中每一层是介于其他硅材料层之间(及/或硅基材之间)，且具有透过磊晶成长的复数个步骤所形成的渐次变化的掺质量变曲线。在其他实施例中，包含有与半导体基材110同一型式掺质的半导体磊晶层可形成于预定区，且与前述相对型式的掺质的半导体磊晶层形成于其他区域中，使得各种光电二极管及晶体管能够形成于前述的不同区域中。针对本发明所揭露的结构及其制造方法，在应用过程中，半导体的影像感测器装置100所接收的照射光可以不局限在可见光束，而可延伸至其他如红外线与紫外线的光线，以及其他适当的辐射波。因此，感测器元件及各种晶体管可适当地设计及配置以有效地反射及/或吸收相对应的辐射波。半导体的影像感测器装置100可包含位在多层互连结构上的保护层(Passivation Layer)。半导体的影像感测器装置100可设计成以前侧或后侧接受照射光。半导体的影像感测器装置100可薄型化且进一步结合至其他基材中。
请参照图6，其绘示根据本发明观点所制造的其他实施例的影像感测器半导体装置600的示意图。影像感测器半导体装置600包括半导体基材110及形成于半导体基材110上的各种半导体层，例如：例示性半导体层112、114及119，其中这些半导体层具有渐次变化的掺质量变曲线，使得掺质浓度由半导体基材110的较高的掺杂程度以连续或不连续的变化梯度(Gradient)向上垂直变化至半导体层114的较低的掺杂程度，而这些半导体系以如上所述的磊晶成长的各种步骤，或其他适当的制造技术所形成。在各种实施例中，复数半导体层可实质类似于图3至图5中所绘示的其中之一。半导体基材110的掺质型式可相同于半导体层的掺质型式或选择性地相对于半导体层的掺质型式。在一实施例中，半导体层中的掺质浓度可包含从半导体基材110中的1018/立方公分向上变化至半导体层114的1013/立方公分的渐次变化量变曲线。
各种光电二极管(例如图3所绘示的光电二极管)形成于半导体层114中。在一实施例中，N型的光电二极管130形成于P型的半导体层114中。如磷或砷的N型掺质可使用离子植入法导入P型半导体层114中。P型掺杂区，亦称之为P型固定层(Pinned Layer)，利用如硼或二氟化硼的P型掺质形成于光电二极管130中。固定层可协助达成如低漏电流(Low LeakageCurrent)的较佳光学表现。
半导体层114可形成各种晶体管140。各种晶体管可包含转移闸极晶体管、重置闸极晶体管、源极随耦器、列选择晶体管、及可更进一步包含其他金属氧化半导体晶体管以及其他主动和被动积体电路特征。每一晶体管可包含源极、汲极和闸极，其中闸极更可包含闸极介电层和闸极电极。在一实施例中，晶体管140a是例示性N型金属氧化半导体(NMOS)晶体管、晶体管140b为列选择晶体管、晶体管140c为源极随耦器、晶体管140d为重置闸极晶体管、晶体管140e为耦合至光电二极管130的转移闸极晶体管、晶体管140f、晶体管140g及晶体管140h则为其他例示性晶体管。
请仍参照图6，如多层互连结构160以及间隔多层互连结构的介电层165的其他特征形成于半导体层114上。在一实施例中，多层互连结构160包含有例示性金属层一160a、金属层二160b、金属层三160c、及顶部金属160d。多层互连结构160更至少包含接触部160e，以连结半导体层上的各种特征及金属层。多层互连结构160更至少包含介层窗(Via)160f，藉以连结各金属层。介电层165形成于多层互连结构内，且可包含如内层介电层(Inter-Level Dieletric)及内金属介电层(Inter-Metal Dieletric)的复数个材料层。
多层互连结构可包含称为铝导线(Aluminum Interconnects)的导电材料，例如：铝、铝/硅/铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅、金属硅化物、或前述材料的结合。铝导线可由包含物理气相沉积(或溅镀)、化学气相沉积、或两者的结合的程序来形成。其他制造铝导线的技术可包含微影制程及蚀刻，以图案化导电材料来产生垂直(介层窗及接触窗)及水平连结(导电线)。其他如热退火的制程可用来形成金属硅化物。另外，亦可采用铜多层互连结构，且铜多层互连结构包含有铜、铜合金、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨、多晶硅、金属硅化物、或前述材料的组合。铜多层互连结构可藉由如化学气相沉积、溅镀、电镀、或其他适当程序来形成。使用于多层户连结构的金属硅化物可包含镍硅化物、钴硅化物、钨硅化物、钽硅化物、钛硅化物、铂硅化物、铒(Erbium)硅化物、钯硅化物、或前述材料的组合。
介电层配置来分隔位于其中的多层互连结构。介电层可为例如介电系数实质低于3.5的低介电系数材料。介电层可包含二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅(Silicon Oxynitride)、聚亚酰胺(Polyimide)、旋涂式玻璃(Spin-OnGlass；SOG)、氟硅玻璃(Fluoride-Doped Silicate Glass；FSG)、碳掺杂氧化硅(Carbon Doped Silicon Oxide)、黑钻石材料(Black
Figure GSB00000812782000111
位于加州圣克拉拉的应用材料公司的产品)、干胶(Xerogel)、气凝胶(Aerogel)、聚对二甲苯基(Parylene)、苯环丁烯(BCB；Bis-Benzocyclobutenes)、SiLK(位于密西根州密德兰的陶氏化学的产品)、以及/或其他适当材料。介电层可由包括旋转涂布法、化学气相沉积、溅镀、或其他适当程序的技术来形成。多层互连结构及介电层可由例如镶嵌(Damascene)制程或微影/电浆蚀刻制程的整合制程来形成。
彩色滤光器170及微型聚光片175亦可形成于基材上，且适当地配置以执行接收光线及透过此些结构分别过滤光线，并将光线导引至光电二极管130。更可形成开口180，以暴露出顶部金属层而于其间形成结合垫(Bonding Pads)。
影像感测器半导体装置600及其制造方法可包含其他的实施例、取代与变化。例如：上述所提供的实施例包含半导体基材、复数个半导体层、晶体管、以及某些掺质型式与掺质量变曲线的光电二极管。在又一实施例中，可采用P型半导体基材及N型半导体层。为了适当的配置及功能性，因此所有其他实施例可采用与前述相反的掺质型式。再者，在应用上，基材可电性偏压(Eletrically Biased)成负电压，以产生空乏区(DepletionRegion)。在其他实施例中，根据所使用半导体层的数目，可调整对应的掺质浓度以最佳化成像效果。
影像感测器130的示范实施例中可选择性地包含散布或形成于半导体基材110上的电荷耦合元件感测器、主动式感测器、被动式感测器、及/或其他装置。就影像感测器130本身而言，可至少包含有传统及/或后续将发展的影像感测装置。影像感测器半导体装置600可包含以阵列或其他适当配置方式所配置的复数个感测器元件。复数个感测器元件可设计成包含有各种感测器的形式。例如：一感测器元件群组可为互补式金属氧化半导体影像感测器，且其他的感测器元件群组可为被动式感测器。此外，感测器元件可包含彩色影像感测器及单色影像感测器。
因此，本揭露提供一种影像感测器半导体装置。此半导体装置包含有半导体基材、位在半导体基材上的第一磊晶半导体层、位在第一磊晶半导体层上的第二磊晶半导体层、位在第二磊晶半导体层上的第三磊晶半导体层、以及形成于第三磊晶半导体层上的金属氧化半导体晶体管。其中第一磊晶半导体层具有第一型掺质及第一掺质浓度，第二磊晶半导体层具有第一型掺质及小于第一掺质浓度的第二掺质浓度，而第三磊晶半导体层则具有第一型掺质及小于第二掺质浓度的第三掺质浓度。
此半导体装置更可包含有感光元件(Photo-Sensitive Unit)，形成于第三磊晶半导体层上，且耦合至金属氧化半导体晶体管。在此半导体装置的一实施例中，金属氧化半导体晶体管为N型；半导体基材包含有N型掺质；而包括在第一磊晶半导体层、第二磊晶半导体层及第三磊晶半导体层中第一型掺质为P型。在此半导体装置的其他实施例中，金属氧化半导体晶体管为P型；半导体基材包含有P型掺质；而包括在第一磊晶半导体层、第二磊晶半导体层及第三磊晶半导体层中第一型掺质为N型。在此半导体装置的又一实施例中，金属氧化半导体晶体管为N型；半导体基材包含有P型掺质；而包括在第一磊晶半导体层、第二磊晶半导体层及第三磊晶半导体层中第一型掺质为P型。在此半导体装置的再一实施例中，金属氧化半导体晶体管为P型；半导体基材包含有N型掺质；而包括在第一磊晶半导体层、第二磊晶半导体层及第三磊晶半导体层中第一型掺质为N型。每一第一、第二与第三磊晶半导体层更具有实质大于0.2微米的厚度。在此半导体装置更进一步的各种实施例中，第一掺质浓度包括实质介于1016至1018原子/立方公分的浓度范围；第二掺质浓度包括实质介于1014至1016原子/立方公分的浓度范围；第三掺质浓度包括实质介于1013至1015原子/立方公分的浓度范围；而半导体基材则包括实质高于1018原子/立方公分的第四掺质浓度。
在本揭露中亦提供影像感测器半导体装置的其他实施例。半导体装置至少包含半导体基材、位在半导体基材上的第一磊晶半导体层、位在第一磊晶半导体层上的第二磊晶半导体层、以及位在第二磊晶半导体层上的影像感测器。其中第一磊晶半导体层具有第一型掺质及第一掺质浓度，第二磊晶半导体层具有第一型掺质及低于第一掺质浓度的第二掺质浓度。
半导体装置更可包含有介于第一磊晶半导体层及第二磊晶半导体层之间的第三磊晶半导体层，且第三磊晶半导体层具有前述的第一型掺质；其中第三磊晶半导体层可包括低于第一掺质浓度且高于第二掺质浓度的第三掺质浓度。第三掺质浓度实质介于1014至1016原子/立方公分间。第三磊晶半导体层包括渐变的掺质分布，由第三磊晶半导体层底面的最高掺质浓度变化至顶面的最低掺质浓度。第三磊晶半导体层可包括复数个半导体的磊晶层，每一磊晶层的掺质浓度低于底部相邻的磊晶层的掺质浓度，且高于顶部相邻的磊晶层的掺质浓度。第一掺质浓度实质介于1016至1018原子/立方公分间，且第二掺质浓度实质介于1013至1015原子/立方公分间。第一磊晶半导体层及第二磊晶半导体层可具有实质大于0.2微米的厚度。影像感测器可包括有光电二极管。影像感测器可包括有位在第二磊晶半导体层的第二型掺质的第一掺杂区。影像感测器更可包括至少部分形成于第一掺杂区中的第一型掺质的第二掺杂区。半导体装置更可包括有形成于半导体基材上的各种微电子元件，其中各种微电子元件包含有选自于由转移闸极晶体管、重置闸极晶体管、源极随耦器晶体管、列选择晶体管、N型金属氧化半导体晶体管、P型金属氧化半导体晶体管、微型聚光片、彩色滤光器及前述的组合所形成的一群组的元件。
在另一实施例中，本发明亦提供一种影像感测器半导体装置。此装置至少包含半导体基材、位在半导体基材上的第一硅材料层、位在第一硅材料层上的第二硅材料层、位在第二硅材料层上的第三硅材料层、以及至少部分形成于第三硅材料层中的光电二极管。其中第一硅材料层具有第一型掺质及第一掺质浓度，第二硅材料层具有第一型掺质及低于第一掺质浓度的第二掺质浓度，而第三硅材料层具有第一型掺质及低于第二掺质浓度的第三掺质浓度。
在此半导体装置中，光电二极管可包括形成于第三硅材料层中的第二型掺质的第一掺杂区，以及至少部分形成于第一掺杂区中的第一型掺质的第二掺杂区。第一、第二及第三硅材料层可藉由磊晶程序来形成。半导体基材可包含第一型掺质。第三硅材料层可具有实质大于0.5微米的厚度。半导体装置更可包含位在半导体基材的光电二极管上的彩色滤光器，且彩色滤光器实质垂直排列在光电二极管上。半导体装置更可包含位在半导体基材的彩色滤光器上的微型聚光片，且微型聚光片实质垂直排列在光电二极管上。
本发明亦提供一种制造影像感测器半导体装置的方法。此方法包括在硅基材上形成第一磊晶硅材料层、在第一磊晶硅材料层形成第二磊晶硅材料层、以及在第二磊晶硅材料层上形成影像感测器。其中第一磊晶硅材料层具有第一型掺质及第一掺质浓度，而第二磊晶硅材料层具有第一型掺质及小于第一掺质浓度的第二掺质浓度。其中半导体基材位在彩色滤光器上，且实质垂直排列在光电二极管上。
此方法更至少包含形成多层互连结构于半导体基材上、形成彩色滤光器于多层互连结构上且垂直排列在影像感测器上、以及形成微型聚光片于彩色滤光器上且垂直排列在影像感测器上。第一或第二磊晶硅材料层可用硅烷气执行磊晶成长来形成，其中硅烷气的气压实质介于40至760托的间，而磊晶成长的温度实质介于800至1300℃间。磊晶成长更可包含采用选自于由硼乙烷与磷化氢所组成的群组的一气体。第一或第二磊晶硅材料层可执行使用第一型掺质的离子植入制程来形成。此方法更可包含形成具有第一型掺质及第三掺质浓度的第三磊晶硅材料层，其中第三掺质浓度低于第一掺质浓度且高于第二掺质浓度，而第三磊晶硅材料层位于第一磊晶材料层之上及第二磊晶材料层之下。形成影像感测器的步骤更包含形成光电二极管。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种半导体装置，其特征在于其至少包括：
一硅基材；
一第一磊晶半导体层，位在该硅基材上，且具有一第一型掺质及一第一掺质浓度；
一第二磊晶半导体层，位在该第一磊晶半导体层上，且具有该第一型掺质及一第二掺质浓度，其中该第二掺质浓度低于该第一掺质浓度；
一第三磊晶半导体层，位在该第二磊晶半导体层上，且具有该第一型掺质及一第三掺质浓度，其中该第三掺质浓度低于该第二掺质浓度；以及
一感光组件与一金属氧化半导体晶体管，形成于该第三磊晶半导体层上，其中该感光组件具有一固定层。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于该感光元件与该金属氧化半导体晶体管耦合。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于其中
该金属氧化半导体晶体管为N型；
包括在该第一磊晶半导体层、该第二磊晶半导体层与该第三磊晶半导体层中的该第一型掺质为P型；以及
该硅基材包括一N型掺质或一P型掺质。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于其中
该金属氧化半导体晶体管为P型；
包括在该第一磊晶半导体层、该第二磊晶半导体层与该第三磊晶半导体层中的该第一型掺质为N型；以及
该硅基材包括一N型掺质或一P型掺质。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于其中每一该第一磊晶半导体层、该第二磊晶半导体层与该第三磊晶半导体层更至少具有实质大于0.2微米的一厚度。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于其中
该第一掺质浓度包括实质介于1016至1018原子/立方公分间的一浓度范围；
该第二掺质浓度包括实质介于1014至1016原子/立方公分间的一浓度范围；
该第三掺质浓度包括实质介于1013至1015原子/立方公分间的一浓度范围；以及
该硅基材包括实质高于1018原子/立方公分之一第四掺质浓度。
7.一种影像感测器半导体装置，其特征在于其至少包括： 
一硅基材；
一第一磊晶半导体层，位在该硅基材上，且具有一第一型掺质及一第一掺质浓度；
一第二磊晶半导体层，位在该第一磊晶半导体层上，且具有该第一型掺质及一第二掺质浓度，其中该第二掺质浓度低于该第一掺质浓度；以及
一影像感测器与一金属氧化半导体晶体管，位在该第二磊晶半导体层上。
8.根据权利要求7所述的影像感测器半导体装置，其特征在于其更至少包括一第三磊晶半导体层，该第三磊晶半导体层介于该第一磊晶半导体层及该第二磊晶半导体层之间，且具有该第一型掺质及包括一第三掺质浓度，而该第三掺质浓度低于该第一掺质浓度，且高于该第二掺质浓度。
9.根据权利要求8所述的影像感测器半导体装置，其特征在于其中该第三磊晶半导体层包括一渐次变化的掺质分布，靠近该第一磊晶半导体层的该第三磊晶半导体层底面具有一最高的掺质浓度，且靠近该第二磊晶半导体层的顶面具有一最低的掺质浓度。
10.根据权利要求8所述的影像感测器半导体装置，其特征在于其中该第三磊晶半导体层包括复数个磊晶层，每一该些磊晶层的掺质浓度低于底部相邻的磊晶层的掺质浓度，且高于顶部相邻的磊晶层的掺质浓度。
11.一种影像感测器半导体装置，其特征在于其至少包括：
一硅基材；
一第一硅材料层，位在该硅基材上，且具有一第一型掺质及一第一掺质浓度；
一第二硅材料层，位在该第一硅材料层上，且具有该第一型掺质及一第二掺质浓度，其中该第二掺质浓度低于该第一掺质浓度；
一第三硅材料层，位在该第二硅材料层上，且具有该第一型掺质及一第三掺质浓度，其中该第三掺质浓度低于该第二掺质浓度
一光电二极管，至少部分形成于该第三硅材料层中；以及
一固定层，其中该光电二极管形成于该固定层中。
12.根据权利要求11所述的影像感测器半导体装置，其特征在于其中该光电二极管至少包括一第二型掺质的一第一掺杂区，以及至少部分形成于该第一掺杂区中的该第一型掺质的一第二掺杂区，其中该第二型掺质形成在该第三硅材料层中。
13.根据权利要求11所述的影像感测器半导体装置，其特征在于其中该第三硅材料层具有大于0.5微米的一厚度。
14.根据权利要求11所述的影像感测器半导体装置，其特征在于其更至少包括： 一彩色滤光器,位在该硅基材的该光电二极管上，且实质垂直排列在该光电二极管上：以及 一微型聚光片，位在该彩色滤光器上，且实质垂直排列在该彩色滤光器及该光电二极管上。 
CN200810005300.3A 2007-04-04 2008-02-27 半导体装置及其应用 Expired - Fee Related CN101281928B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US90997007P 2007-04-04 2007-04-04
US60/909,970 2007-04-04
US11/752,012 US8164124B2 (en) 2007-04-04 2007-05-22 Photodiode with multi-epi films for image sensor
US11/752,012 2007-05-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101281928A CN101281928A (zh) 2008-10-08
CN101281928B true CN101281928B (zh) 2013-01-02

Family

ID=39826188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810005300.3A Expired - Fee Related CN101281928B (zh) 2007-04-04 2008-02-27 半导体装置及其应用

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8164124B2 (zh)
CN (1) CN101281928B (zh)
TW (1) TWI400794B (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060049464A1 (en) 2004-09-03 2006-03-09 Rao G R Mohan Semiconductor devices with graded dopant regions
JP4396684B2 (ja) * 2006-10-04 2010-01-13 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
US8710560B2 (en) * 2007-08-08 2014-04-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Embedded bonding pad for image sensors
KR100882990B1 (ko) * 2007-12-27 2009-02-12 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
CN101785980B (zh) * 2009-01-22 2012-09-05 宋健民 在拼图式钻石基板形成p-n结
JP5482025B2 (ja) * 2009-08-28 2014-04-23 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
US8564085B2 (en) * 2011-07-18 2013-10-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. CMOS image sensor structure
US9070611B2 (en) * 2011-07-29 2015-06-30 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensor with controllable vertically integrated photodetectors
US8736728B2 (en) 2011-07-29 2014-05-27 Truesense Imaging, Inc. Image sensor with controllable vertically integrated photodetectors
US8946612B2 (en) 2011-07-29 2015-02-03 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensor with controllable vertically integrated photodetectors
US8730362B2 (en) 2011-07-29 2014-05-20 Truesense Imaging, Inc. Image sensor with controllable vertically integrated photodetectors
US8829637B2 (en) 2011-07-29 2014-09-09 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensor with controllable vertically integrated photodetectors using a buried layer
US8889461B2 (en) * 2012-05-29 2014-11-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. CIS image sensors with epitaxy layers and methods for forming the same
TWI495086B (zh) * 2013-03-04 2015-08-01 Himax Imaging Inc 抑制熱簇集之半導體結構、製作抑制熱簇集半導體元件之方法與抑制熱簇集之方法
JP6302216B2 (ja) * 2013-11-08 2018-03-28 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
US9786705B2 (en) * 2015-12-21 2017-10-10 Qualcomm Incorporated Solid state image sensor with extended spectral response
BE1025050B1 (fr) * 2016-08-12 2018-10-12 Softkinetic Sensors Nv Démodulateur doté d’une photodiode pincée génératrice de porteurs et procédé de fonctionnement associé
WO2018029372A1 (en) * 2016-08-12 2018-02-15 Softkinetic Sensors N.V. A demodulator with a carrier generating pinned photodiode
US10134902B2 (en) 2016-12-15 2018-11-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. PMOS FinFET

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6784489B1 (en) * 1997-03-28 2004-08-31 Stmicroelectronics, Inc. Method of operating a vertical DMOS transistor with schottky diode body structure
JP4419238B2 (ja) * 1999-12-27 2010-02-24 ソニー株式会社 固体撮像素子及びその製造方法
KR100494030B1 (ko) * 2002-01-10 2005-06-10 매그나칩 반도체 유한회사 이미지센서 및 그 제조 방법
US7199442B2 (en) * 2004-07-15 2007-04-03 Fairchild Semiconductor Corporation Schottky diode structure to reduce capacitance and switching losses and method of making same
US20060125947A1 (en) * 2004-12-09 2006-06-15 Packer Jimmy L Imaging with clustered photosite arrays
EP1696490A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-30 STMicroelectronics S.r.l. Charge compensation semiconductor device and relative manufacturing process
KR100654354B1 (ko) * 2005-07-25 2006-12-08 삼성전자주식회사 게더링 기능을 가지는 저결함 에피택셜 반도체 기판, 이를이용한 이미지 센서 및 이의 제조 방법
US20070131992A1 (en) * 2005-12-13 2007-06-14 Dialog Semiconductor Gmbh Multiple photosensor pixel image sensor

Also Published As

Publication number Publication date
US8164124B2 (en) 2012-04-24
CN101281928A (zh) 2008-10-08
US20080246063A1 (en) 2008-10-09
TWI400794B (zh) 2013-07-01
TW200841464A (en) 2008-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101281928B (zh) 半导体装置及其应用
TWI599025B (zh) 半導體影像感測元件與其形成方法
US9837458B2 (en) Crosstalk improvement through P on N structure for image sensor
CN101253630B (zh) 用于成像器的埋入式导体
US7649201B2 (en) Raised photodiode sensor to increase fill factor and quantum efficiency in scaled pixels
CN101262000B (zh) 图像传感装置、其形成方法及半导体装置
US11538837B2 (en) Semiconductor imaging device having improved dark current performance
US8030114B2 (en) Method and structure to reduce dark current in image sensors
JP2008510316A (ja) アレイトランジスタ用のエピタキシャルｓｉｃおよび／または炭化チャンネルを有する低暗電流の画像センサ
TWI685093B (zh) 影像感測器、半導體影像感測器及其製造方法
WO2006122068A2 (en) Pixel with gate contacts over active region and method of forming same
US11462578B2 (en) Imaging device with uniform photosensitive region array
US11705474B2 (en) Metal reflector grounding for noise reduction in light detector
TW201628177A (zh) 影像感測裝置及半導體結構
US11189650B2 (en) Image sensor structure and manufacturing method thereof
US20070148847A1 (en) Method of Fabricating CMOS Image Sensor
US20230109829A1 (en) Semiconductor imaging device having improved dark current performance

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130102

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee