CN109244097A - 图像传感器及其形成方法 - Google Patents
图像传感器及其形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109244097A CN109244097A CN201811113312.8A CN201811113312A CN109244097A CN 109244097 A CN109244097 A CN 109244097A CN 201811113312 A CN201811113312 A CN 201811113312A CN 109244097 A CN109244097 A CN 109244097A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion implantation
- doping
- implantation technology
- central area
- region
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 42
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 49
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 9
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 64
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 20
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 14
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 13
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000013515 script Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010019133 Hangover Diseases 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 boron ion Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005516 deep trap Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000167 hafnon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
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
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1463—Pixel isolation structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
- H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
-
- 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
- H01L27/1464—Back illuminated imager structures
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
本发明提供了一种图像传感器的形成方法，包括以下步骤：提供光电二极管区；以第一离子注入工艺，对光电二极管区进行第一掺杂，形成埋层；以第二离子注入工艺，对埋层的中心区域进行与第一掺杂相反类型的第二掺杂，或者，以第三离子注入工艺，对埋层的边缘区域进行与第一掺杂相同类型的第三掺杂。本发明所提供的技术方案能够有效提高埋层边缘区域电势变化的梯度，使得该区域的电势迅速由低变高，从而提高光电二极管储存光电子的能力，有效提高满阱容量。此外，采用相反类型的第二掺杂的方式还能有效防止中心区域图像拖尾情况的发生。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设计制造领域，更详细地说，本发明涉及图像传感器及其形成方法。
背景技术
满阱容量(Full Well Capacity,FWC)是表征光电二极管性能的重要参数，它是指光电二极管电容中可以承载的最大电子数量。更大的满阱容量可以使得CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)单元拥有更高的动态范围，更高的信噪比与灵敏度。可以说，满阱容量的大小可以从根本上决定像素成像的整体性能。
然而，随着技术发展及市场扩大，CMOS图像传感器尺寸逐步减小，光电二极管面积也相应地减小，最直接的影响是导致传感器的满阱容量的降低。
发明内容
鉴于现有技术的上述缺陷，本发明首先提供了一种图像传感器的形成方法，能够有效提高图像传感器的满阱容量。
该形成方法包括以下步骤：
提供光电二极管区；
以第一离子注入工艺，对所述光电二极管区进行第一掺杂，形成埋层；
以第二离子注入工艺，对所述埋层的中心区域进行与所述第一掺杂相反类型的第二掺杂，或者，以第三离子注入工艺，对所述埋层的边缘区域进行与所述第一掺杂相同类型的第三掺杂。
根据本发明，通过第一离子注入工艺与第二离子注入工艺或第三离子注入工艺的组合使用，可以提高埋层的边缘区域电势变化的梯度，使得该区域的电势迅速由低变高，从而提高光电二极管储存光电子的能力，有效提高满阱容量。此外，采用相反类型的第二掺杂的方式还能有效防止中心区域图像拖尾情况的发生。
在本发明的较优技术方案中，所述埋层为N型埋层，所述第一离子注入工艺注入的离子为As，能量为1300-4400KeV。
进一步地，在本发明的较优技术方案中，所述第二离子注入工艺注入的离子为B，能量为500-1300KeV。
更进一步地，在本发明的较优技术方案中，所述第三离子注入工艺注入的离子为As，能量比所述第一离子注入工艺高50-300KeV。
在本发明的较优技术方案中，所述第一离子注入工艺和/或所述第二离子注入工艺和/或所述第三离子注入工艺采用的注入剂量为1012-1014atom/cm2。
在本发明的较优技术方案中，所述边缘区域的水平宽度占所述光电二极管区的1/8–1/3，或者，所述中心区域的水平宽度占所述光电二极管区的1/3–3/4。
在本发明的较优技术方案中，还包括：形成用于隔离所述多个光电二极管区的离子注入隔离阱。
在本发明的较优技术方案中，所述图像传感器为背照式CMOS图像传感器。
本发明还提供了一种图像传感器，包括多个光电二极管区和设置于相邻所述光电二极管区之间的隔离结构，所述光电二极管区内设置有埋层，所述埋层具有中心区域和包围所述中心区域的边缘区域，所述中心区域与所述边缘区域具有同一类型的第一掺杂离子，且所述边缘区域的掺杂浓度高于所述中心区域；或者，所述中心区域与所述边缘区域均匀掺杂有同一类型的第一掺杂离子，且所述中心区域还掺杂有与所述第一掺杂离子相反类型的第二掺杂离子。
在本发明的较优技术方案中，所述边缘区域的水平宽度占所述光电二极管区的1/8–1/3，或者，所述中心区域的水平宽度占所述光电二极管区的1/3–3/4。
附图说明
图1是现有技术中形成的图像传感器的结构及其电荷分布示意图；
图2-图7是本发明一个实施例中图像传感器的形成方法中每个步骤对应的图像传感器的结构示意图剖视图；
图8是图7中图像传感器的埋区结构和电荷分布示意图；
图9是本发明另一个实施例中图像传感器的形成方法中一个步骤对应的图像传感器的结构示意图剖视图；
图10是图9中图像传感器的埋区结构和电荷分布示意图。
具体实施方式
如图1所示，现有技术中的一种背照式CMOS图像传感器结构包括光电二极管结构以及用于隔离相邻光电二极管结构的P+隔离阱，即P阱。其中，所述光电二极管结构采用离子注入工艺形成，其沿水平方向的离子掺杂浓度呈均匀分布。
在创立本发明的过程中，发明人发现，与该离子掺杂浓度分布对应地，光电二极管的电荷分布形式如图1所示。由图1可知，该光电二极管边缘区域的电势变化过于缓慢，导致损失了如图中阴影面积所示的大量原本可部分用作容纳光电子的满阱容量。
在本发明的实施例中，提供光电二极管区；以第一离子注入工艺，对所述光电二极管区进行第一掺杂，形成埋层；以第二离子注入工艺，对所述埋层的中心区域进行与所述第一掺杂相反类型的第二掺杂，或者，以第三离子注入工艺，对所述埋层的边缘区域进行与所述第一掺杂相同类型的第三掺杂。通过以上方式，可以有效提高埋层边缘区域电势变化的梯度，使得该区域的电势迅速由低变高，从而提高光电二极管储存光电子的能力，有效提高满阱容量。此外，采用相反类型的第二掺杂的方式还能有效防止中心区域图像拖尾情况的发生。
以下，一边参照附图一边说明本发明的优选实施例。另外，本发明的实施例并不限定于下述实施例，能够采用在本发明的技术构思范围内的各种各样的实施例。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
实施例一
图2-图7提供了一种背照式CMOS图像传感器部分器件层结构的形成方法。
参考图2，提供半导体衬底100，形成覆盖所述半导体衬底100的保护层110。
在具体实施中，所述半导体衬底100可以为硅衬底，或者所述半导体衬底100的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟，所述半导体衬底100还可以为绝缘体表面的硅衬底或者绝缘体表面的锗衬底，或者是生长有外延层(Epitaxy layer，Epi layer)的衬底。
优选地，所述半导体衬底100为轻掺杂的半导体衬底，且掺杂类型与后续工艺中在所述半导体衬底100内形成的光电二极管相反。具体地，可以通过向所述半导体衬底100进行离子注入，实现深阱掺杂(Deep Well Implant)。如果所述光电二极管的掺杂离子的类型为N型，则所述半导体衬底100的掺杂离子为P型离子，例如包括B、Ga或In；反之，如果所述光电二极管的掺杂离子的类型为P型，则所述半导体衬底100的掺杂离子为N型离子，例如包括P、As或Sb。
具体地，所述保护层110可以为氧化硅，氮化硅，氧化硅和氮化硅的叠层结构，无定形碳层，或者氧化硅、氮化硅和无定形碳的叠层结构。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，可以采用氧化硅和氮化硅的叠层结构作为保护层110，例如为SiO2和Si3N4，由于氧化硅和氮化硅两种材料的应力相反，可以避免对半导体衬底100形成过高的应力，影响器件性能，并且所述氮化硅可以作为后续化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺中的停止层(Stop Layer)。
在本发明实施例的另一种具体实施方式中，可以采用氮化硅或氧化硅作为保护层110。例如在一种常规的硬掩膜层(Hard Mask)中，其材料为氮化硅，所述硬掩膜层也可以作为后续CMP工艺中的停止层。在本发明实施例的再一种具体实施方式中，可以采用无定形碳(Amorphous Carbon)层作为保护层110。在本发明实施例的又一种具体实施方式中，可以采用氧化硅、氮化硅和无定形碳的叠层结构作为保护层110，例如先形成硬度较高的氧化硅和氮化硅，再形成硬度较低的无定形碳层。
本实施例中，在形成所述保护层110之后，形成正反对齐标志位(图中未示出)。所述正反标志位一方面能够度量器件层的厚度，其深度也就是背部隔离结构在经过后续的衬底减薄工艺后，应达到的深度；另一方面，其为器件正面的光电二极管、微透镜等对准提供水平位置校准。本实施例中，所述正反对齐标识位的填充物为多晶硅。
参考图3，在所述保护层110的表面形成图案化的第一掩膜层120，进而以所述图案化的第一掩膜层120为掩膜，对所述保护层110和半导体衬底100进行刻蚀，以形成正面沟槽121。
本实施例中，所述第一掩膜层120的材料为光刻胶，对所述保护层110和所述半导体衬底100的刻蚀采用各向异性的干法刻蚀，形成正面沟槽121。
参考图4，去除第一掩膜层120，在正面沟槽121中填充介质材料并平坦化，得到正面的浅沟槽隔离结构122(STI)。
具体地，所述介质材料可以选自：氧化硅、氮化硅、非掺杂多晶硅以及高K材料。其中，所述氧化硅、氮化硅的形成工艺可以包括高密度等离子体化学气相淀积(High DensityPlasma Chemical Vapor Deposition，HDPCVD)工艺、高深宽比化学气相淀积(High AspectRatio Process Chemical Vapor Deposition，HARPCVD)工艺、流体化学气相沉积(Flowable Chemical Vapor Deposition，FCVD)工艺等。其中，HDPCVD工艺以及HARPCVD工艺可以较好地提高所述介质材料的填孔能力，以与所述正面沟槽121接触更为紧密，且降低在正面沟槽121内形成空洞的可能性。
所述非掺杂多晶硅(Undoped Poly)具有较好的绝缘作用，可以用于对正面沟槽121进行填充。所述高K材料可以是K值大于3.9的介质材料，例如可以选自：HfO2、La2O3、HfSiON、HfAlO2、ZrO2、Al2O3以及HfSiO4。
之后，采用化学机械平坦化工艺去除高于所述保护层110的介质材料，所述保护层110除了在干法刻蚀步骤中起到保护衬底表面的作用外，还用作本平坦化步骤的停止层。
参考图5，以P+阱掩膜为掩膜，注入P型杂质离子，将正面浅沟槽隔离结构122完全包埋，形成P型离子注入隔离阱123，即P阱。该P阱能够利用高势垒阻挡光生电子的横向电学串扰。
本实施例中，所述P型杂质离子为硼离子，所述P型离子注入隔离阱123的P型离子掺杂浓度约比所述衬底100中的掺杂浓度高2-3个数量级，并比埋层132的掺杂浓度略高。
参考图6，在所述保护层110上形成第二掩膜层130，图案化所述第二掩膜层130，提供光电二极管区131；接着，以第一离子注入工艺，对所述光电二极管区131进行第一掺杂，形成光电二极管的埋层132。
本实施例中，所述第二掩膜层130为光刻胶。
当光电二极管的掺杂类型为N型时，可以设置所述第一离子注入工艺的掺杂离子包括P、As或Sb；当光电二极管的掺杂类型为P型时，可以设置所述光电二极管的掺杂离子包括B、Ga或In。本实施例中，所述光电二极管的掺杂类型为N型，所述埋层为N型埋层，所述掺杂离子为As，能量为1300-4400KeV，注入剂量为1012-1014atom/cm2。
参考图7，去除所述第二掩膜层130，重新在所述保护层110上形成第三掩膜层140，图案化所述第三掩膜层140，露出所述埋层132的中心区域141；以第二离子注入工艺，对所述埋层132的中心区域141进行第二掺杂。
所述第二掺杂采用与所述第一掺杂相反类型的掺杂离子，本实施例中，所述第一离子注入工艺所采用的掺杂离子为N型离子As，所述第二离子注入工艺中采用的掺杂离子为其反型离子B，B离子的能量为500-1300KeV，注入剂量为1012-1014atom/cm2。该能量的B离子能够与1300-4400KeV的As离子进入基本相同深度的埋层132中，对所述埋层132进行二次掺杂。
本实施例中，所述光电二极管区的宽度D1为650-750nm。所述中心区域的宽度D2可根据像素的实际大小进行调整，通常占所述光电二极管区的1/3–3/4，本实施例中D2为350-550nm。
图7中得到的光电二极管的电荷分布如图8所示，图1中的采用现有技术中一次掺杂得到的光电二极管的电荷分布曲线200同样被标示在图8中，以作参考。本实施例中，首先采用高能量的离子注入方式，使整个光电二极管区131的电势均升高，得到如曲线202所示的电荷分布，再通过对中心区域的反型掺杂，降低中心区域的电势，同时降低中心区域的图像拖尾，最终得到如曲线204所示的电荷分布。
中心区域141由于反型掺杂的缘故能够回到原本的电势高度，而边缘区域142的电势则因初始离子注入能量的提高而相应升高，从而使得边缘区域相比于现有技术中同区域的电势由低变高，提高了满阱容量。
通过以上方式，本实施例首先采用高能量的离子注入方式形成埋层132，再通过对中心区域的反型掺杂，使得边缘区域相比于现有技术中同区域的电势由低变高，提高了满阱容量的同时，可有效防止中心区域图像拖尾现象的产生。
在本发明实施例中，还提供了一种图像传感器，参照图7，所述图像传感器包括多个光电二极管区131和设置于相邻所述光电二极管区131之间的隔离结构122，所述光电二极管区131内设置有埋层132，所述埋层132具有中心区域141和包围所述中心区域的边缘区域142，所述中心区域141与所述边缘区域142均匀掺杂有N型掺杂离子As，且所述中心区域141还掺杂有P型掺杂离子B。
需要说明的是，本发明中“所述中心区域与所述边缘区域均匀掺杂有…”表示所述中心区域与所述边缘区域的掺杂浓度相同或基本相同，且掺杂浓度分布均匀或基本均匀。
进一步地，所述光电二极管区的宽度D1为650-750nm，所述中心区域的水平宽度D2占所述光电二极管的1/3–3/4。
实施例二
本实施例与实施例一较为接近，但略有不同。不同之处在于，本实施例中，在通过所述第一掺杂形成光电二极管的埋层132之后，采用不同的离子注入工艺对埋层132进行掺杂处理。
参考图9，去除所述第二掩膜层130，重新在所述保护层110上形成第三掩膜层140，图案化所述第三掩膜层140，露出所述埋层132的边缘区域142；以第三离子注入工艺，对所述埋层132的边缘区域142进行第三掺杂。
所述第三掺杂采用与所述第一掺杂相同类型的掺杂离子，本实施例中，所述第一离子注入工艺所采用的掺杂离子为N型离子As，所述第三离子注入工艺中采用的掺杂离子同样为As，且能量比所述第一离子注入工艺中所选用的离子能量高约50-300KeV。本实施例中，所述第三离子注入工艺的所采用的As离子注入能量为1500-4600KeV，注入剂量为1012-1014atom/cm2。
本实施例中，所述光电二极管区的宽度D1为650-750nm。所述边缘区域142的宽度D3占所述光电二极管区宽度D1的1/8–1/3。本实施例中，宽度D3为100-200nm。
图9中得到的光电二极管的电荷分布如图10所示，图1中的采用现有技术中一次掺杂得到的光电二极管的电荷分布曲线200同样被标示在图10中，以作参考。本实施例中，首先采用第一离子注入工艺形成埋层132，再通过对所述埋层132的边缘区域142进行高能量的同型掺杂，使得边缘区域142的离子掺杂浓度提高，得到了如曲线206所示的电荷分布。通过上述方式，本实施例中的图像传感器形成方法能够有效增加边缘区域142内的电势变化梯度，提高满阱容量。
在本发明实施例中，还提供了一种图像传感器，参考图9，所述图像传感器包括多个光电二极管区131和设置于相邻所述光电二极管区131之间的隔离结构122，所述光电二极管区131内设置有埋层132，所述埋层132具有中心区域141和包围所述中心区域的边缘区域142，所述中心区域141与所述边缘区域142具有同一类型的掺杂离子As，且所述边缘区域的掺杂浓度高于所述中心区域。
进一步地，所述光电二极管区的宽度D1为650-750nm，所述边缘区域的水平宽度D3占所述光电二极管的1/8–1/3。
至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供光电二极管区；
以第一离子注入工艺，对所述光电二极管区进行第一掺杂，形成埋层；
以第二离子注入工艺，对所述埋层的中心区域进行与所述第一掺杂相反类型的第二掺杂，或者，以第三离子注入工艺，对所述埋层的边缘区域进行与所述第一掺杂相同类型的第三掺杂。
2.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述埋层为N型埋层，所述第一离子注入工艺注入的离子为As，能量为1300-4400KeV。
3.如权利要求2所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，
所述第二离子注入工艺注入的离子为B，能量为500-1300KeV。
4.如权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，
所述第三离子注入工艺注入的离子为As，能量比所述第一离子注入工艺高50-300KeV。
5.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，
所述第一离子注入工艺和/或所述第二离子注入工艺和/或所述第三离子注入工艺采用的注入剂量为1012-1014atom/cm2。
6.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述边缘区域的水平宽度占所述光电二极管区的1/8–1/3，或者，所述中心区域的水平宽度占所述光电二极管区的1/3–3/4。
7.如权利要求1-6中任一项所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，还包括：形成用于隔离相邻所述光电二极管区的离子注入隔离阱。
8.如权利要求1-6中任一项所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述图像传感器为背照式CMOS图像传感器。
9.一种图像传感器，包括多个光电二极管区和设置于相邻所述光电二极管区之间的隔离结构，所述光电二极管区内设置有埋层，所述埋层具有中心区域和包围所述中心区域的边缘区域，其特征在于，
所述中心区域与所述边缘区域具有同一类型的第一掺杂离子，且所述边缘区域的掺杂浓度高于所述中心区域；
或者，所述中心区域与所述边缘区域均匀掺杂有同一类型的第一掺杂离子，且所述中心区域还掺杂有与所述第一掺杂离子相反类型的第二掺杂离子。
10.如权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，所述边缘区域的水平宽度占所述光电二极管区的1/8–1/3，或者，所述中心区域的水平宽度占所述光电二极管区的1/3–3/4。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811113312.8A CN109244097A (zh) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | 图像传感器及其形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811113312.8A CN109244097A (zh) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | 图像传感器及其形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109244097A true CN109244097A (zh) | 2019-01-18 |
Family
ID=65056583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811113312.8A Pending CN109244097A (zh) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | 图像传感器及其形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109244097A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109950268A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-28 | 德淮半导体有限公司 | Pdaf图像传感器及其形成方法 |
| CN110047740A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-23 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器的形成方法 |
| CN112490259A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-12 | 上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司 | 一种像素单元结构及制作方法 |
| CN112563299A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-26 | 成都微光集电科技有限公司 | Cmos图像传感器及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102683372A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-09-19 | 天津大学 | 小尺寸cmos图像传感器像素结构及生成方法 |
| CN102709304A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-03 | 天津大学 | 提高图像传感器满阱容量与量子效率光电二极管及方法 |
| CN104112782A (zh) * | 2014-07-23 | 2014-10-22 | 中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所 | 一种抗串扰倒u型埋层光电二极管及生成方法 |
-
2018
- 2018-09-25 CN CN201811113312.8A patent/CN109244097A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102683372A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-09-19 | 天津大学 | 小尺寸cmos图像传感器像素结构及生成方法 |
| CN102709304A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-03 | 天津大学 | 提高图像传感器满阱容量与量子效率光电二极管及方法 |
| CN104112782A (zh) * | 2014-07-23 | 2014-10-22 | 中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所 | 一种抗串扰倒u型埋层光电二极管及生成方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109950268A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-28 | 德淮半导体有限公司 | Pdaf图像传感器及其形成方法 |
| CN110047740A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-23 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器的形成方法 |
| CN112563299A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-26 | 成都微光集电科技有限公司 | Cmos图像传感器及其制备方法 |
| CN112490259A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-12 | 上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司 | 一种像素单元结构及制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109244097A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| US9196646B2 (en) | Method for reducing crosstalk in image sensors using implant technology | |
| US7307327B2 (en) | Reduced crosstalk CMOS image sensors | |
| CN102856333B (zh) | 固体摄像装置、其制造方法以及电子设备 | |
| CN101371361B (zh) | 具有改进的表面耗尽的图像传感器 | |
| CN100481477C (zh) | 垂直cmos图像传感器的制造方法 | |
| US7651883B2 (en) | High energy implant photodiode stack | |
| CN103489863A (zh) | 采用鳍式场效应晶体管工艺的同质结二极管结构 | |
| CN102903736B (zh) | 二极管及其制作方法 | |
| CN105514214B (zh) | 具有低暗电流的针扎光电二极管 | |
| CN107799543A (zh) | 接触式图像传感器的制造方法 | |
| CN108257995A (zh) | 图像传感器及形成图像传感器的方法 | |
| KR20130133657A (ko) | 에피택시 층들을 갖는 ｃｉｓ 영상 센서들 및 이를 형성하기 위한 방법 | |
| TW201209958A (en) | Method for preparing self-aligned isolation regions | |
| CN101714524A (zh) | 图像传感器的制造方法 | |
| CN108899335A (zh) | 背照式图像传感器及其制作方法 | |
| KR100730469B1 (ko) | 픽셀간 크로스토크를 방지한 씨모스이미지센서 및 그의제조 방법 | |
| CN108281439A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| JP4061609B2 (ja) | 延伸されたピンドフォトダイオ―ドを有するイメ―ジセンサ及びその製造方法 | |
| CN109103210A (zh) | 形成图像传感器的方法及图像传感器 | |
| CN1822346B (zh) | 用于在半导体器件中形成隔离区的方法 | |
| CN102569160B (zh) | 半导体器件制作方法 | |
| CN108198829A (zh) | Cmos图像传感器及其形成方法 | |
| CN105405918B (zh) | 一种光电二极管制备方法 | |
| CN104332481B (zh) | 图像传感器及其形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190118 |