CN102468310B

CN102468310B - 影像传感器

Info

Publication number: CN102468310B
Application number: CN201010554662.5A
Authority: CN
Inventors: 黄维国; 姚裕源
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-11-17
Also published as: CN102468310A

Abstract

本发明公开一种影像传感器。影像传感器包括一基底、一深阱层、多个第一感测单元、多个第二感测单元与多个第三感测单元。深阱层位于基底内。第一感测单元、第二感测单元与第三感测单元位于基底的一第一表面与深阱层间。深阱层分布于各第一感测单元下方的部分的面积与各第一感测单元的面积的比例为一第一面积比。深阱层分布于各第二感测单元下方的部分的面积与各第二感测单元的面积的比例为一第二面积比。深阱层分布于各第三感测单元下方的部分的面积与各第三感测单元的面积的比例为一第三面积比。第一面积比大于第二面积比与第三面积比。

Description

影像传感器

技术领域

本发明涉及一种传感器，且特别是涉及一种影像传感器。

背景技术

利用半导体制作工艺制作的影像传感器可用来感测投影至半导体基底的光线，例如是互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)。这些影像传感器利用感测单元阵列来接收光能量并转换为数字数据。然而，因为硅(silicon)基底对不同波长光的吸收深度不同，各感测单元之间会存在不同程度的串音问题。例如，硅基底吸收蓝光(450nm)90％光强度的吸收深度约1微米，此深度范围可完全落在感测单元的电场范围中。但是，硅基底吸收绿光(550nm)及红光(650nm)90％光强度的吸收深度分别达到约3.7微米及8微米，在硅基底的深处因光线产生的载流子已远离感测单元的电场范围，此时载流子的运动方式会以扩散为主而由邻近其它颜色的感测单元吸收。如此一来，就会造成各种颜色的感测单元无法吸收仅由对应的色光所产生的载流子，使得感应结果所对应的颜色不正确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种影像传感器，可改善感测单元之间的串音现象。

本发明的另一目的在于提供一种影像传感器的制造方法，此方法所制造的影像传感器可改善感测单元之间的串音现象。

为达上述目的，本发明的影像传感器包括一基底、一深阱层、多个第一感测单元、多个第二感测单元与多个第三感测单元。深阱层位于基底内。第一感测单元、第二感测单元与第三感测单元位于基底的一第一表面与深阱层间。深阱层分布于各第一感测单元下方的部分的面积与各第一感测单元的面积的比例为一第一面积比。深阱层分布于各第二感测单元下方的部分的面积与各第二感测单元的面积的比例为一第二面积比。深阱层分布于各第三感测单元下方的部分的面积与各第三感测单元的面积的比例为一第三面积比。第一面积比大于第二面积比与第三面积比。

在本发明的影像传感器的一实施例中，第一感测单元的感测波长小于第二感测单元的感测波长与第三感测单元的感测波长。

在本发明的影像传感器的一实施例中，第二面积比大于与第三面积比。此外，第二感测单元的感测波长例如小于第三感测单元的感测波长。

在本发明的影像传感器的一实施例中，影像传感器还包括一滤光层，配置于基底的第一表面上。滤光层具有多个第一滤光单元、多个第二滤光单元与多个第三滤光单元。各第一滤光单元位于一个第一感测单元上方。各第二滤光单元位于一个第二感测单元上方。各第三滤光单元位于一个第三感测单元上方。此外，第一滤光单元例如允许蓝光通过，第二滤光单元允许绿光通过，第三滤光单元允许红光通过。

在本发明的影像传感器的一实施例中，第一面积比为1。

在本发明的影像传感器的一实施例中，各第一感测单元、各第二感测单元与各第三感测单元分别包括一第一型掺杂区与位于第一型掺杂区的两侧的多个第二型掺杂阱。此外，第一型掺杂区例如为N型掺杂区，第二型掺杂阱为P型掺杂阱。另外，深阱层例如为深P型掺杂阱层。再者，任二相邻的第一感测单元、第二感测单元与第三感测单元例如共享一个第二型掺杂阱。

在本发明的影像传感器的一实施例中，影像传感器还包括一浅沟槽隔离结构，位于基底并用以隔离第一感测单元、第二感测单元与第三感测单元。

在本发明的影像传感器的一实施例中，深阱层呈点状分布于第一感测单元下方。

在本发明的影像传感器的一实施例中，深阱层包括互相平行的多个条状部分。

在本发明的影像传感器的一实施例中，深阱层呈网状，第一感测单元、第二感测单元与第三感测单元位于深阱层的多个网目上方。

在本发明的影像传感器的一实施例中，影像传感器还包括一表面掺杂层(pinned layer)，位于基底的第一表面。

基于上述，本发明影像传感器利用感测单元下方的深阱层的分布方式而限制载流子的运动，因此可改善感测单元之间的串音现象。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的影像传感器的剖示图；

图2A至图2G为本发明七种实施例的深阱层的上视图；

图3至图7为本发明一实施例的影像传感器的制造方法的部分流程剖示图。

主要组件符号说明

100：影像传感器

110：基底

112：第一表面

120、120A、120B、120C、120D、120E、120F、120G：深阱层

122B、122C：网目

124D、124F：条状部分

130：第一感测单元

140：第二感测单元

150：第三感测单元

160：滤光层

162：第一滤光单元

164：第二滤光单元

166：第三滤光单元

172：第一型掺杂区

174：第二型掺杂阱

180：浅沟槽隔离结构

190：表面掺杂层

具体实施方式

图1是本发明一实施例的影像传感器的剖示图，其中为了说明方便而将用于感测三种不同色光的感测单元画在同一剖面，并不代表实际应用情况。请参照图1，本实施例的影像传感器100包括一基底110、一深阱层120、多个第一感测单元130、多个第二感测单元140与多个第三感测单元150。深阱层120位于基底110内。第一感测单元130、第二感测单元140与第三感测单元150位于基底110的一第一表面112与深阱层120间。因此，光线照射到感测单元130、140与150所产生的载流子的运动会受到深阱层120的限制。

深阱层120分布于每个第一感测单元130下方的部分的面积与每个第一感测单元130的面积的比例为一第一面积比。深阱层120分布于每个第二感测单元140下方的部分的面积与每个第二感测单元140的面积的比例为一第二面积比。深阱层分布于每个第三感测单元150下方的部分的面积与每个第三感测单元150的面积的比例为一第三面积比。其中，第一面积比大于第二面积比，且第一面积比大于第三面积比。换言之，每个第一感测单元130下方被深阱层120遮挡的比例大于每个第二感测单元140下方被深阱层120遮挡的比例，也大于每个第三感测单元150下方被深阱层120遮挡的比例。在此，深阱层120分布的面积以及各感测单元130、140与150的面积的定义是，以垂直于第一表面112时所见的深阱层120及各感测单元130、140与150的面积。

通过上述设计，深阱层120可遮挡较多由第二感测单元140与第三感测单元150扩散往第一感测单元130的载流子，避免第一感测单元130感测的信号失真。因此，本实施例的影像传感器具有较佳的准确性。

本实施例中，第一感测单元130的感测波长小于第二感测单元140的感测波长与第三感测单元150的感测波长，第二感测单元140的感测波长例如小于第三感测单元150的感测波长。举例而言，第一感测单元130的感测波长为450纳米的蓝光，第二感测单元140的感测波长为550纳米的绿光，第三感测单元150的感测波长为650纳米的红光。因此，第三感测单元150下方会产生载流子的深度大于第二感测单元140下方会产生载流子的深度，第二感测单元140下方会产生载流子的深度大于第一感测单元130下方会产生载流子的深度。

另外，本实施例中第二面积比大于与第三面积比，亦即深阱层120帮第二感测单元140遮挡的载流子多于帮第三感测单元150遮挡的载流子。此设计可以有效减少在第二感测单元140与第三感测单元150下方产生的载流子进入第一感测单元130的范围的机会，除了能减少串音现象外，还可以增加第二感测单元140与第三感测单元150的光感应度并减少噪声。因此，甚至可选择第一面积比为1，亦即第一感测单元130的下方完全被深阱层120遮挡。在本实施例中，叙述各感测单元130、140与150下方的深阱层120的分布方式时，都以面积比为比较基础，而非单纯以深阱层120的面积为比较基础，因为各感测单元130、140与150的面积可能相同或不同。

为了控制进入各感测单元130、140与150的光的波长，影像传感器100可还包括一滤光层160，配置于基底110的第一表面112上。滤光层160具有多个第一滤光单元162、多个第二滤光单元164与多个第三滤光单元166，但图1中仅绘示部分。每个第一滤光单元162位于一个第一感测单元130上方。每个第二滤光单元164位于一个第二感测单元140上方。每个第三滤光单元166位于一个第三感测单元150上方。此外，第一滤光单元162例如允许蓝光通过，第二滤光单元164允许绿光通过，第三滤光单元166允许红光通过。

本实施例中，各第一感测单元130、各第二感测单元140与各第三感测单元150分别包括一第一型掺杂区172与位于第一型掺杂区172的两侧的多个第二型掺杂阱174。此外，第一型掺杂区172例如为N型掺杂区，第二型掺杂阱174为P型掺杂阱。另外，深阱层120例如为深P型掺杂阱层。基底110本身在各感测单元130、140与150附近的部分例如是P型基底。当然，以上各组件的掺杂离子的类型也可互换。再者，任两个相邻的第一感测单元130、第二感测单元140与第三感测单元150例如共享一个第二型掺杂阱174。

本实施例的影像传感器100还包括一浅沟槽隔离结构180，位于基底110并用以隔离第一感测单元130、第二感测单元140与第三感测单元150。浅沟槽隔离结构180可以是网状、多个平行的长条、多个短条或任何适当形状。浅沟槽隔离结构180通常位于基底110的第一表面112。另外，本实施例的影像传感器100还包括一表面掺杂层190，位于基底110的第一表面112。表面掺杂层190掺杂的离子的型态以相同于深阱层120与第二型掺杂阱174掺杂的离子的型态为例，但不同于第一型掺杂区172掺杂的离子的型态。

图2A至图2G为本发明七种实施例的深阱层的上视图。请参照图2A，本实施例的深阱层120A呈点状分布于第一感测单元130下方，亦即深阱层120A仅分布在第一感测单元130下方。请参照图2B，本实施例的深阱层120B呈网状，第一感测单元130、第二感测单元140与第三感测单元150位于深阱层120B的多个网目122B上方。本实施例的深阱层120B仅于第二感测单元140与第三感测单元150下方具有网目122B，而第一感测单元130下方仍完全被深阱层120B遮挡。但是，深阱层120B在第一感测单元130下方也可以有网目122B，只是第一感测单元130下方的网目122B的面积会小于其它网目122B的面积。请参照图2C，本实施例的深阱层120C与图2B的深阱层120B同样呈网状，但第二感测单元140下方的网目122C的面积会小于第三感测单元150下方的网目122C的面积。

请参照图2D，本实施例的深阱层120D包括互相平行的多个条状部分124D，这些条状部分124D在图2D中为水平排列，且第一感测单元130下方完全被深阱层120D遮挡。请参照图2E，本实施例的深阱层120E与图2D的深阱层120D同样呈条状，但第二感测单元140下方被深阱层120E遮挡的面积比会大于第三感测单元150下方被深阱层120E遮挡的面积比。请参照图2F，本实施例的深阱层120F与图2D的深阱层120D同样包括互相平行的多个条状部分124F，但条状部分124F在图2F中为垂直排列。请参照图2G，本实施例的深阱层120G与图2F的深阱层120F同样呈条状，但第二感测单元140下方被深阱层120G遮挡的面积比会大于第三感测单元150下方被深阱层120G遮挡的面积比。

图3至图7为本发明一实施例的影像传感器的制造方法的部分流程剖示图。请先参照图1，本实施例的影像传感器的制造方法包括下列步骤。在基底110内形成一深阱层120。在基底110的第一表面112与深阱层120之间形成第一感测单元130、第二感测单元140与第三感测单元150。深阱层120的分布方式与感测单元130、140与150的关系在此不再赘述。本实施例的影像传感器的制造方法所制造的影像传感器100可改善串音现象，以提升感测的准确性。

以下，举例说明本实施例的影像传感器的制造方法的具体流程，但非用以限定本发明。另外，本实施例中各组件的形成顺序也仅为举例，可适当调整各组件的形成顺序。

请参照图3，形成浅沟槽隔离结构180于基底110，用以隔离第一感测单元130、第二感测单元140与第三感测单元150。请参照图4，在基底110形成多个第二型掺杂阱174，形成第二型掺杂阱174的方法例如是进行P型掺杂制作工艺。请参照图5，在基底110内形成深阱层120，形成深阱层120的方法例如是进行P型掺杂制作工艺。深阱层120位于第二型掺杂阱174的下方。请参照图6，在第二型掺杂阱174之间形成多个第一型掺杂区172，形成第一型掺杂区172的方法例如是进行N型离子掺杂制作工艺。请参照图7，形成表面掺杂层190于基底110的第一表面112。最后请参照图1，配置滤光层160于基底110的第一表面112上。

综上所述，在本发明影像传感器中，依据各感测单元的特性的不同而决定下方的深阱层的分布方式，因此可控制对于载流子的运动的限制作工艺度，进而改善感测单元之间的串音现象。

虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种影像传感器，包括：

基底，具有第一表面；

深阱层，位于该基底内；

多个第一感测单元，位于该第一表面与该深阱层之间；

多个第二感测单元，位于该第一表面与该深阱层之间；以及

多个第三感测单元，位于该第一表面与该深阱层之间，其中该深阱层分布于各该第一感测单元下方的部分的面积与各该第一感测单元的面积的比例为一第一面积比，该深阱层分布于各该第二感测单元下方的部分的面积与各该第二感测单元的面积的比例为一第二面积比，该深阱层分布于各该第三感测单元下方的部分的面积与各该第三感测单元的面积的比例为一第三面积比，该第一面积比大于该第二面积比与该第三面积比，其中该第一感测单元的感测波长小于该第二感测单元的感测波长与该第三感测单元的感测波长。

2.如权利要求1所述的影像传感器，其中该第二面积比大于与该第三面积比。

3.如权利要求2所述的影像传感器，其中该该第二感测单元的感测波长小于该第三感测单元的感测波长。

4.如权利要求1所述的影像传感器，还包括滤光层，配置于该基底的该第一表面上，其中该滤光层具有多个第一滤光单元、多个第二滤光单元与多个第三滤光单元，各该第一滤光单元位于一个该些第一感测单元上方，各该第二滤光单元位于一个该些第二感测单元上方，各该第三滤光单元位于一个该些第三感测单元上方。

5.如权利要求4所述的影像传感器，其中该些第一滤光单元允许蓝光通过，该些第二滤光单元允许绿蓝光通过，该些第三滤光单元允许红光通过。

6.如权利要求1所述的影像传感器，其中该第一面积比为1。

7.如权利要求1所述的影像传感器，其中各该第一感测单元、各该第二感测单元与各该第三感测单元分别包括第一型掺杂区与位于该第一型掺杂区的两侧的多个第二型掺杂阱。

8.如权利要求7所述的影像传感器，其中该些第一型掺杂区为N型掺杂区，该些第二型掺杂阱为P型掺杂阱。

9.如权利要求8所述的影像传感器，其中该深阱层为深P型掺杂阱层。

10.如权利要求7所述的影像传感器，其中任两个相邻的该些第一感测单元、该些第二感测单元与该些第三感测单元共享一个该些第二型掺杂阱。

11.如权利要求1所述的影像传感器，还包括浅沟槽隔离结构，位于该基底并用以隔离该些第一感测单元、该些第二感测单元与该些第三感测单元。

12.如权利要求1所述的影像传感器，其中该深阱层呈点状分布于该些第一感测单元下方。

13.如权利要求1所述的影像传感器，其中该深阱层包括互相平行的多个条状部分。

14.如权利要求1所述的影像传感器，其中该深阱层呈网状，该些第一感测单元、该些第二感测单元与该些第三感测单元位于该深阱层的多个网目上方。

15.如权利要求1所述的影像传感器，还包括表面掺杂层，位于该基底的该第一表面。