CN103165633B - 背照式cmos图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种背照式CMOS图像传感器，包括使用正面离子注入工艺形成在衬底上方的光电有源区域以及与该光电有源区域相邻形成的延伸的光电有源区域，其中，通过使用背面离子注入工艺来形成延伸的光电有源区域。背照式CMOS图像传感器可以进一步包括位于衬底背面上的激光退火层。延伸的光电有源区域有助于增大光子到电子的转化量，从而改善了量子效率。
Description
相关申请的交叉参考
本发明基于2011年12月9日提交的第61/569,018号美国在先申请“Back-SideIlluminationSensorandMethodofManufacture”，该专利申请的全部公开内容通过引用结合到本文中。
技术领域
本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种背照式CMOS图像传感器。
背景技术
随着技术的革新，由于CMOS图像传感器中的固有的特定优点，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器比传统的电荷耦合器件(CCD)更为普及。尤其是CMOS图像传感器可以具有高图像采集速度、低操作电压、低功耗以及高抗扰性。另外，可以如逻辑和存储器件那样，在相同的高容量晶圆生产线上制造CMOS图像传感器。因此，CMOS图像芯片可以包括图像传感器和所有必要的逻辑器件(诸如，放大器、A/D转换器等)。
CMOS图像传感器是像素化的金属氧化物半导体。CMOS图像传感器通常包括光敏图像元素(像素)阵列，每个像素均可以包括晶体管(开关晶体管和复位晶体管)。CMOS图像传感器使用光敏CMOS电路来将光子转化成电子。光敏CMOS电路通常包括形成在硅衬底中的光电二极管。当光电二极管暴露在光中时，电负荷被引入到光电二极管中。每个像素都可以与当光从对象场景入射到像素上时落在像素上的光量成比例地产生电子。另外，在像素中可以将电子转化成电信号并且进一步通过A/D转换器转换成数字信号。多个外围电路可以接收该数字信号并且对其进行处理，从而播放出对象场景图像。
CMOS图像传感器可以包括多个额外的层，诸如，形成在衬底上的介电层以及互连金属层，其中，互连金属层被用于连接光电二极管和外围电路。CMOS图像传感器的具有额外的层的那个面通常被称为正面，而具有衬底的那个面则被称为背面。根据光路径的差别，CMOS图像传感器可以进一步被分成两种主要的类别，即，前照式(FSI)图像传感器和背照式(BSI)图像传感器。
在FSI图像传感器中，光从对象场景入射到CMOS图像传感器的正面上，穿过介电层和互连层，并且最终落到光电二极管上。光路径中的额外的层(例如，不透明和反射金属层)可以限制光电二极管所吸收的光量，由此降低了量子效率。与此相反，BSI图像传感器中不存在源于额外的层(例如，金属层)的阻碍。光入射到CMOS图像传感器的背面上。因此，光可以通过直接路径射向光电二极管。这种直接路径有助于增加光子到电子的转换量。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种方法，包括：使用正面离子注入工艺在衬底上方形成光电有源区域；以及使用背面离子注入工艺邻近所述光电有源区域形成延伸的光电有源区域。
在所述方法中，进一步包括：形成外延层，其中，所述光电有源区域和所述延伸的光电有源区域嵌在所述外延层中；在所述外延层中形成隔离区域，其中，所述隔离区域围绕所述光电有源区域和所述延伸的光电有源区域；在所述光电有源区域上方形成介电层；以及在所述介电层上方形成金属互连层。
在所述方法中，所述外延层是轻掺杂p型层。
在所述方法中，所述光电有源区域是光电二极管，所述光电二极管包括：n型光电二极管区域；以及p型光电二极管区域。
在所述方法中，进一步包括：在所述衬底的背面上形成P+层；以及对所述P+层应用激光退火工艺。
在所述方法中，所述衬底从所述衬底的正面到所述衬底的背面的厚度约等于4um。
在所述方法中，进一步包括：形成背照式图像像素，所述背照式图像像素用于使用所述光电有源区域和所述延伸的光电有源区域将光子转化成电子。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：提供具有第一导电性的重掺杂衬底；在所述重掺杂衬底上生长轻掺杂外延层；从所述衬底的正面将具有第二导电性的离子注入到所述外延层中；从所述衬底的正面将具有所述第一导电性的离子注入到所述外延层中；减薄所述重掺杂衬底，直到露出所述轻掺杂外延层；以及从所述衬底的背面将具有所述第二导电性的离子注入到所述外延层中。
在所述方法中，所述第一导电性是p型；以及所述第二导电性是n型。
在所述方法中，进一步包括：在所述外延层上形成P+层；以及对P+层应用激光退火工艺。
在所述方法中，进一步包括：在所述P+层上形成滤色器层；以及在所述滤色器层上形成微透镜层。
在所述方法中，进一步包括：通过从所述衬底的所述正面向所述外延层注入n型离子来形成n型光电二极管区域；以及通过从所述衬底的所述正面向所述外延层注入p型离子来形成p型光电二极管区域。
在所述方法中，所述n型光电二极管区域和所述p型光电二极管区域形成嵌在所述外延层中的光电二极管区域。
在所述方法中，进一步包括：通过从所述衬底的背面向所述外延层注入p型离子来延伸所述光电二极管区域。
在所述方法中，进一步包括：在所述外延层中形成隔离区域，其中，所述隔离区域围绕所述光电二极管区域。
在所述方法中，进一步包括：蚀刻所述外延层的一部分；以及利用介电材料填充该部分从而形成所述隔离区域。
根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括：提供包括重掺杂p型衬底的晶圆；在所述重掺杂p型衬底上生长轻掺杂p型外延层；将n型杂质离子注入到所述外延层中，从而从所述晶圆的正面形成n型光电二极管区域；将p型杂质离子注入到所述外延层中，从而从所述晶圆的正面形成p型光电二极管区域，其中，所述n型光电二极管区域和所述p型光电二极管区域形成PN结；翻转所述晶圆；将所述晶圆接合在载体上；减薄所述重掺杂p型衬底；以及从所述晶圆的背面将p型杂质离子注入到所述外延层中来延伸所述PN结。
在所述方法中，进一步包括：在所述轻掺杂P型外延层上方形成介电层；以及在所述介电层上方形成金属层。
在所述方法中，进一步包括：在所述晶圆的背面上方形成薄P+层；对所述薄P+层应用激光退火工艺；对所述薄P+层形成滤色器层；以及在所述滤色器层上形成微透镜层。
在所述方法中，进一步包括：蚀刻所述轻掺杂p型外延层的一部分；以及在该部分中填充介电材料来形成隔离区域，其中，所述隔离区域围绕所述PN结。
附图说明
为了更全面地理解实施例及其优势，现将结合附图所进行的描述作为参考，其中：
图1示出了根据一个实施例的背照式图像传感器的简化的截面图；
图2是根据一个实施例在应用了正面离子注入工艺之后背照式图像传感器晶圆的截面图；
图3是根据一个实施例在晶圆被倒装并且接合在载体上之后背照式图像传感器晶圆的截面图；
图4是根据一个实施例在向晶圆的背面应用了减薄工艺之后图3所示的背照式图像传感器晶圆的截面图；
图5是根据一个实施例在向晶圆的背面应用了背面离子注入工艺之后图4所示的背照式图像传感器晶圆的截面图；
图6是根据一个实施例在向晶圆背面应用了薄P+层之后图5所示的背照式图像传感器晶圆的截面图；
图7是根据一个实施例在应用了滤色器之后图6所示的背照式图像传感器晶圆的截面图；
图8是根据实施例在应用了微透镜层之后图7所示的背照式图像传感器晶圆的截面图；
图9示出了根据另一个实施例的背照式图像传感器的截面图；
图10示出了根据一个实施例在CMOS图像传感器中应用背面注入工艺的方法的流程图；
图11示出了三个曲线，这些曲线示出了单个注入背照式图像传感器与双重注入背照式图像传感器之间的性能差异。
除非另有说明，否则不同的附图中的相应的标号和标识大体上涉及的是相应的部分。为了清楚地说明各个实施例的相关方面而绘制这些附图并且没有必要按照比例绘制。
具体实施方式
下面，详细讨论本发明各实施例的制造和使用。然而，应该理解，本发明提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所讨论的具体实施例仅仅示出了制造和使用本发明的具体方式，而不用于限制本发明的范围。
本发明将借助具体环境的实施例，即，背照式图像传感器来进行描述。然而，本发明的实施例也可以应用于各种图像传感器。下面将借助附图来详细地解释各个实施例。
图1示出了根据一个实施例的背照式图像传感器的简化的截面图。该背照式图像传感器100形成在位于硅衬底上方的外延层中。根据背照式图像传感器的制造工艺，硅衬底已在背面减薄工艺中被去除。如图1所示，保留了部分外延层103。光电有源区域104和延伸的光电有源区域106形成在保留下来的外延层103中。
光电有源区域(例如，光电有源区域104)可以包括，例如，通过向外延层103注入杂质离子而形成的光电二极管。另外，该光电有源区域可以是PN结型光电二极管、PNP光电二极管、NPN光电晶体管等等。根据实施例，光电有源区域(诸如，光电有源区域104)可以包括形成在n型区域上的p型层，其中，n型区域形成在从p型半导体衬底(未示出)中延伸出来的外延层103上。
背照式图像传感器100进一步包括形成在外延层103中的隔离区域114。可以通过使用场氧化物区域或浅沟槽隔离(STI)结构来实现隔离区域114。如图1所示，隔离区域114包围着光电有源区域104和延伸的光电有源区域106，从而将背照式图像传感器100的光电有源区域与相邻的图像传感器(未示出)分隔开。
背照式图像传感器100可以包括多个额外的层，诸如，形成在衬底上方的介电层110和互连金属层112。简明起见，在后文中将背照式图像传感器100的具有额外的层的面称为正面，而具有衬底的面则称为背面。
在整个说明书中，光电有源区域的深度被限定为衬底的正面和与该正面相对的光电有源区域的边缘之间的距离。例如，根据实施例，光电有源区域104的深度被限定为D1，该深度在大约2um至大约2.5um的范围内。类似地，延伸的光电有源区域106的深度被限定为D2，该深度在大约4um至大约5um的范围内。
具有延伸的光电有源区域(例如，光电有源区域106)的有利特征在于光电有源区域延伸到更深的区域中，这有助于光照射到光电有源区域，从而可以在不被衬底吸收的情况下将更多的光子转化成电子。另外，较厚的光电有源区域有助于改善背照式图像传感器100的电子反应。因此，可以改善背照式图像传感器100的量子效率。下面将借助图2-图8描述形成外延的光电有源区域的具体的制造工艺。
图2-图8示出了利用双重注入工艺制造背照式图像传感器的方法。图2是根据实施例在应用了正面离子注入工艺之后的背照式图像传感器晶圆的截面图。背照式图像传感器晶圆200包括具有第一导电性的衬底102。根据实施例，衬底102是重掺杂的p型衬底。衬底102可以由硅、锗、硅锗、梯度的硅锗、绝缘体上硅、碳、石英、蓝宝石、玻璃，或类似的构成，并且可以是多层的(例如，应变层)。轻掺杂的p型外延层103生长在重掺杂的p型衬底102上。
根据实施例，n型杂质离子从晶圆的正面注入到p型外延层103中，从而形成了n型光电二极管区域(未示出)。另外，p型杂质离子从晶圆的正面注入到n型的光电二极管区域中，从而形成了p型二极管区域(未示出)。n型光电二极管区域和p型光电二极管区域进一步形成了光电二极管区域104。如图2所示，光电二极管区域104形成在位于重掺杂的p型衬底102上方的轻掺杂的p型外延层103中。
背照式图像传感器晶圆200可以包括多个像素，每个像素均包括有光电二极管区域(例如，光电二极管区域104)。为了防止相邻的像素之间出现串扰，使用隔离区域204来包围光电二极管区域104。根据实施例，隔离区域可以是浅沟槽隔离(STI)。可以通过蚀刻部分衬底形成沟槽并且利用氧化物和/或其他介电材料来填充该沟槽从而形成STI结构。隔离区域204有助于防止从相邻的像素中反射的光到达光电二极管区域104。
介电层110通常形成在光电有源区域104上方。应该注意的是也可以在外延层103中形成其他电路(未示出)，诸如，晶体管、电容器等等。根据实施例，介电层110形成了平坦化的层，在该层上可以形成其他层(例如，金属互连层)。在实施例中，介电层110可以由低K介电材料(诸如，氧化硅、硼磷硅玻璃(BPSG)、硅酸磷玻璃(PSG)、氟化的硅酸盐玻璃(FSG)、碳掺杂的氧化硅等等)形成。可以通过任意适当的技术(诸如，化学汽相沉积(CVD)技术等等)来形成介电层110。
金属互连层112可以形成在介电层110上方。可以通过等离子体蚀刻或镶嵌工艺来图案化金属互连层112并且可以由任意的适用于特定应用的导电性材料形成该金属互连层。适合的金属可以包括，例如，铝、铜、掺杂的多晶硅等等。可以形成接触件和通孔(未示出)，从而在金属互连层和下面的电路之间提供电连接性。
图3是根据实施例在晶圆被翻转(flipped)并且接合在载体202上之后背照式图像传感器晶圆的截面图。一旦形成了金属互连层112，背照式图像传感器晶圆200就被翻转并且进一步将其接合在硅或玻璃载体202上。具体地说，背照式图像传感器晶圆200的正面朝上朝向载体202。可以使用多种接合技术来实现背照式图像传感器晶圆200和载体202之间的接合。根据实施例，适当的接合技术可以包括粘附接合、真空接合、阳极接合等。载体202可以提供足够的机械支撑来抵御由于减薄工艺的研磨步骤所产生的作用力。下面借助图4描述该减薄工艺。
图4是根据实施例在向晶圆的背面应用了减薄工艺之后图3所示的背照式图像传感器晶圆的截面图。根据背照式图像传感器的制造工艺，对衬底进行减薄直至重掺杂的p型衬底102(图3中示出)被去除而轻掺杂的p型103被暴露出来为止。更具体地，背照式图像传感器晶圆100的衬底的背面(例如，保留下来的p型外延层103)的厚度可以被减薄到大约4um至大约5um。这种薄衬底层允许光穿过衬底(未示出)并且在不被衬底吸收的情况下射到嵌在衬底中的光电二极管上。可以使用适当的技术(诸如，研磨、抛光和/或化学蚀刻)来实施该减薄工艺。
图5是根据实施例在向晶圆的背面应用了背面离子注入工艺之后图3所示的背照式图像传感器晶圆的截面图。N型杂质离子502穿过背照式图像传感器200的背面注入到经过减薄的外延层103中。因此，形成了延伸的光电有源区域106。根据实施例，该延伸的光电有源区域106从光电有源区域处延伸，延伸深度为大约2um至大约4um。由此，更多的光子可以射到光电有源区域上。图5所示的背照式图像传感器的量子效率相应地得到了改进。
图6是根据实施例在向晶圆的背面应用了薄P+层之后图5所示的背照式图像传感器晶圆的截面图。另外，薄的P+离子层108可以形成在被减薄的衬底的背面上，从而增大从光子到电子的转化量。该P+离子注入工艺可能造成晶体缺陷。为了修复晶体缺陷并且激活注入的P+离子，可以在背照式图像传感器晶圆200的背面上执行激光退火工艺。
图7是根据实施例在应用了滤色器之后图6所示的背照式图像传感器晶圆的截面图。使用滤色器702可以允许光的特定波长通过但反射其他波长，由此允许图像传感器确定光电有源区域104和106所接收的光的颜色。滤色器层702可以变化，诸如红色、绿色和蓝色滤光器。也可以使用其他组合，诸如，蓝绿色、黄色以及洋红色。滤色器702的不同颜色的数量是可变的。
根据实施例，滤色器层702可以包括有颜色的或经过染色的材料，诸如，丙烯酸。例如，适当的材料是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或丙二醇单硬脂酸酯(PGMS)，该材料中可以添加色素或染料来形成滤色器层702。然而也可以使用其他材料。可以使用本领域公知的任意适当的方法来形成滤色器层702。
图8是根据实施例在应用了微透镜层之后图7所示的背照式图像传感器晶圆的截面图。微透镜层802可以由任意可以被图案化并且形成透镜的材料(诸如，高透光的丙烯酸聚合物)形成。微透镜层802的厚度约为0.1um至大约2.5um。根据实施例，可以使用液态的材料以及本领域公知的旋涂技术来形成微透镜层802。该方法被用于产生基本上平坦的表面以及具有基本上均匀的厚度的微透镜层802，从而为微透镜提供了更好的均匀性。也可以使用其他方法，诸如，沉积技术，例如，化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)等等。
图9示出了根据另一个实施例的背照式图像传感器的截面图。在背照式图像传感器中，可以存在多个像素，每个像素均为形成在硅衬底中的光电二极管。根据实施例，衬底910可以是从p型衬底(未示出)中生长出来的p型外延层。出于简明目的，仅示出一个像素来表现各个实施例的发明方面。
如图9所示，像素900包括有由p型掺杂的区域914和n型掺杂的区域912形成的光电二极管。可以使用离子注入工艺从晶圆的正面形成p型掺杂的区域914。根据实施例，p型掺杂的区域914掺杂有p型掺杂物质，诸如，硼。该p型掺杂区域914的掺杂浓度在大约1016/cm3至大约1019/cm3的范围内。
根据实施例，可以通过使用双重离子注入工艺来形成n型掺杂的区域912。从晶圆的正面执行第一离子注入工艺。N型掺杂物质(诸如，磷)被掺杂到外延层910中，从而形成了n型掺杂区域912。根据实施例，正面离子注入工艺可以产生在1016/cm3至大约1019/cm3的范围内的掺杂浓度。
在衬底的背面上执行减薄工艺之后，从衬底的背面执行第二离子注入工艺。N型掺杂物质(诸如，磷)从减薄的衬底的背面掺杂到N型掺杂区域112中。根据实施例，背面离子注入工艺可以产生在1017/cm3至大约1020/cm3的范围内的掺杂浓度。因此，N型掺杂区域912的下部可以具有比N型掺杂区域912的上部更高的掺杂浓度。
背面离子注入工艺有助于将光电二极管延伸到衬底910的更深的区域中。这种光电二极管延伸可以改进量子效率。在背照式图像像素中，必须将衬底减薄至厚度约为2um，因为入射光(诸如，蓝光)穿过衬底的深度仅为大约1.5um。然而，减薄的衬底无法为光电转化提供更大的PN结。通过从像素900的背面使用第二离子注入工艺，PN结延伸到了更深的区域中。由此，可将更大的PN结用于入射的光子。由此改善了像素900的量子效率。
为了避免受到相邻的像素的干扰，可以使用隔离区域来防止相邻的像素之间出现串扰。通过STI结构926、单元p阱(cellp-well，CPW)区域924和深P阱(deepp-well，DPW)区域922来形成隔离区域。上面已经借助图2描述了STI结构的形成，为了避免重复在此则不再论述。
CPW区域924由P型材料(诸如，硼等)形成。CPW区域924具有在1015/cm3至大约1019/cm3的范围内的掺杂浓度。CPW区域924具有在大约0um至大约1um的范围内的掺杂深度。DFW区域922具有在1013/cm3至大约1018/cm3的范围内的掺杂浓度。CPW区域922具有在大约0.5um至大约3um的范围内的掺杂深度。像素900可以包括其他层，诸如，P+层908、抗反射层906、滤色器层904以及微透镜层902，这些层是本领域公知的，由此在此不再进一步详细论述。
图10示出了根据实施例在CMOS图像传感器中应用背面注入工艺的方法的流程图。在步骤1002中，对CMOS图像传感器晶圆应用正面注入工艺，从而形成各种掺杂的区域，诸如，光电有源区域和隔离区域。根据实施例，光电有源区域的深度可以约为2um。
在步骤1004中，CMOS图像传感器晶圆被翻转并且接合在载体上。根据背照式图像传感器晶圆的制造工艺，在衬底的背面上执行减薄工艺，从而将衬底的厚度减小到大约4um。这种减薄的衬底有助于允许光从衬底的背面传播。
在步骤1006中，向光电有源层应用背面n型注入，从而使得光电有源区域可以从约等于2um的深度延伸到约等于4um的深度。这种延伸有助于更多光子穿过衬底并且射到光电有源区域上。在步骤1008中，通过离子注入工艺可以将薄P+层形成在经过减薄的衬底上，从而改善量子效率。根据实施例，薄P+层具有在大约至大约1um的范围内的厚度。在步骤1010中，在衬底的背面上执行激光退火工艺，从而修复由于P+离子注入所产生的缺陷并且激活P+离子。
图11示出了三条曲线，这些曲线示出了单注入背照式图像传感器与双重注入背照式图像传感器之间的性能差异。图11的水平的轴线代表的是背照式图像传感器的光电有源区域的深度。图11的垂直的轴线代表的是光电有源区域的掺杂密度。更具体地，光电有源区域的掺杂密度代表的是在其中光子可以在不被衬底吸收的情况下转化成电子的有源区域。
曲线1104和曲线1106示出了通过正面注入工艺形成的背照式图像传感器的光电有源区域的掺杂密度。两个曲线均示出了在深度大于2um之后的区域中光电有源区域的掺杂密度。与此相比，在相同的结构下，在距离晶圆的正面约为4um的深度处可以将光电有源区域的掺杂密度保持得最高。换言之，这种延伸的光电有源区域有助于光在被被衬底吸收的情况下从晶圆的背面射到光电有源区域上。
尽管已经详细地描述了本发明及其优势，但应该理解，可以在不背离所附权利要求限定的本发明主旨和范围的情况下，做各种不同的改变，替换和更改。
而且，本申请的范围并不仅限于本说明书中描述的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法和步骤的特定实施例。作为本领域普通技术人员应理解，通过本发明，现有的或今后开发的用于执行与根据本发明所采用的所述相应实施例基本相同的功能或获得基本相同结果的工艺、机器、制造，材料组分、装置、方法或步骤根据本发明可以被使用。因此，所附权利要求应该包括在这样的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤的范围内。
Claims (20)
1.一种在CMOS图像传感器中应用背面注入工艺的方法，包括：
使用正面离子注入工艺在衬底上方形成光电有源区域；以及
使用背面离子注入工艺邻近所述光电有源区域形成延伸的光电有源区域，所述延伸的光电有源区域的延伸深度为2μm至4μm，从2μm至4μm的深度的所述延伸的光电有源区域的最高掺杂密度大于2μm的深度处的所述延伸的光电有源区域的掺杂密度。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
形成外延层，其中，所述光电有源区域和所述延伸的光电有源区域嵌在所述外延层中；
在所述外延层中形成隔离区域，其中，所述隔离区域围绕所述光电有源区域和所述延伸的光电有源区域；
在所述光电有源区域上方形成介电层；以及
在所述介电层上方形成金属互连层。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述外延层是轻掺杂p型层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光电有源区域是光电二极管，所述光电二极管包括：
n型光电二极管区域；以及
p型光电二极管区域。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在所述衬底的背面上形成P+层；以及
对所述P+层应用激光退火工艺。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底从所述衬底的正面到所述衬底的背面的厚度等于4um。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
形成背照式图像像素，所述背照式图像像素用于使用所述光电有源区域和所述延伸的光电有源区域将光子转化成电子。
8.一种在CMOS图像传感器中应用背面注入工艺的方法，包括：
提供具有第一导电性的重掺杂衬底；
在所述重掺杂衬底上生长轻掺杂外延层；
从所述衬底的正面将具有第二导电性的离子注入到所述外延层中；
从所述衬底的正面将具有所述第一导电性的离子注入到所述外延层中；
减薄所述重掺杂衬底，直到露出所述轻掺杂外延层；以及
从所述衬底的背面将具有所述第二导电性的离子注入到所述外延层中，从而形成延伸深度为2μm至4μm的延伸的光电有源区域，从2μm至4μm的深度的所述延伸的光电有源区域的最高掺杂密度大于2μm的深度处的所述延伸的光电有源区域的掺杂密度，所述第二导电性是n型。
9.根据权利要求8所述的方法，其中：
所述第一导电性是p型。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
在所述外延层上形成P+层；以及
对P+层应用激光退火工艺。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
在所述P+层上形成滤色器层；以及
在所述滤色器层上形成微透镜层。
12.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
通过从所述衬底的所述正面向所述外延层注入n型离子来形成n型光电二极管区域；以及
通过从所述衬底的所述正面向所述外延层注入p型离子来形成p型光电二极管区域。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述n型光电二极管区域和所述p型光电二极管区域形成嵌在所述外延层中的光电二极管区域。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括:
通过从所述衬底的背面向所述外延层注入p型离子来延伸所述光电二极管区域。
15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：
在所述外延层中形成隔离区域，其中，所述隔离区域围绕所述光电二极管区域。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：
蚀刻所述外延层的一部分；以及
利用介电材料填充该部分从而形成所述隔离区域。
17.一种在CMOS图像传感器中应用背面注入工艺的方法，包括：
提供包括重掺杂p型衬底的晶圆；
在所述重掺杂p型衬底上生长轻掺杂p型外延层；
将n型杂质离子注入到所述外延层中，从而从所述晶圆的正面形成n型光电二极管区域；
将p型杂质离子注入到所述外延层中，从而从所述晶圆的正面形成p型光电二极管区域，其中，所述n型光电二极管区域和所述p型光电二极管区域形成PN结；
翻转所述晶圆；
将所述晶圆接合在载体上；
减薄所述重掺杂p型衬底；以及
从所述晶圆的背面将n型杂质离子注入到所述外延层中来延伸所述PN结，从而形成延伸深度为2μm至4μm的延伸的光电有源区域，从2μm至4μm的深度的所述延伸的光电有源区域的最高掺杂密度大于2μm的深度处的所述延伸的光电有源区域的掺杂密度。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
在所述轻掺杂P型外延层上方形成介电层；以及
在所述介电层上方形成金属层。
19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
在所述晶圆的背面上方形成薄P+层；
对所述薄P+层应用激光退火工艺；
对所述薄P+层形成滤色器层；以及
在所述滤色器层上形成微透镜层。
20.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
蚀刻所述轻掺杂p型外延层的一部分；以及
在该部分中填充介电材料来形成隔离区域，其中，所述隔离区域围绕所述PN结。
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