CN112599548B - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种图像传感器及其制造方法，所述图像传感器的制造方法包括：提供一衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；对所述隔离区执行第二次离子注入；以及，对所述衬底执行高温退火处理，以在所述隔离区形成隔离层。本发明的技术方案使得在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种图像传感器及其制造方法。
背景技术
图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置。按照其依据的原理不同，可以区分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器以及CMOS(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器。由于CMOS图像传感器是采用传统的CMOS电路工艺制作，因此可将图像传感器以及其所需要的外围电路加以整合，从而使得CMOS图像传感器具有更广的应用前景。
按照接收光线的位置的不同，CMOS图像传感器可以分为前照式图像传感器和背照式图像传感器。其中，前照式图像传感器从正面接收光线；背照式图像传感器将感光层的元件入射光路调转方向，让光线能从背面直射进去，避免了在前照式图像传感器中，光线会受到透镜和光电二极管之间的结构和厚度的影响，提高了光线接收的效能。
图像传感器中光的转换效率是最主要的性能参数，不同的像素点之间经常以浅沟槽隔离结构(STI)作为隔离或以反型的离子注入(IMP)形成的掺杂区作为隔离，以降低像素点之间的串扰，反型的离子注入例如为P型或N型。但是，STI作为隔离会因为刻蚀工艺对衬底带来很多的损伤和电荷聚集，进而带来暗电流源；而反型的IMP为了防止衬底方向的暗电流，通常注入的离子较深，以增加器件的耐压性，形成的掺杂区作为隔离则效率不高，会存在漏电的问题。
因此，如何对现有的图像传感器中的不同像素点之间的隔离结构进行改进，以在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制造方法，使得在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种图像传感器的制造方法，包括：
提供一衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；
对所述隔离区执行第二次离子注入；以及，
对所述衬底执行高温退火处理，以在所述隔离区形成隔离层。
可选的，在对所述衬底执行高温退火处理之前，还对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入，以使得所述隔离层还形成在所述像素单元区的底部，所述隔离区的隔离层和所述像素单元区底部的隔离层连接。
可选的，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入的深度为所述像素单元区中的掺杂区的深度的1.1倍～1.2倍。
可选的，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入以及对所述隔离区执行所述第二次离子注入的步骤包括：
形成保护层于所述衬底上；
对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入；
形成图案化的光刻胶层于所述保护层上，所述图案化的光刻胶层暴露出所述隔离区上的保护层；
以所述图案化的光刻胶层为掩膜，从所述隔离区的底部至所述隔离区的顶部依次执行第二次离子注入，以在所述隔离区注入不同梯度的离子；以及，
去除所述图案化的光刻胶层；
或者，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入以及对所述隔离区执行所述第二次离子注入的步骤包括：
形成保护层于所述衬底上；
形成图案化的光刻胶层于所述保护层上，所述图案化的光刻胶层暴露出所述隔离区上的保护层；
以所述图案化的光刻胶层为掩膜，从所述隔离区的底部至所述隔离区的顶部依次执行第二次离子注入，以在所述隔离区注入不同梯度的离子；
去除所述图案化的光刻胶层；以及，
对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入。
可选的，不同梯度的离子的间距为0.1μm～0.3μm。
可选的，所述第一次离子注入和所述第二次离子注入的离子种类包括氮和/或氧。
可选的，在对所述衬底执行高温退火处理之后，还对所述衬底执行低温退火处理。
可选的，所述高温退火处理的温度为1000℃～1100℃，时间为3s～5s；所述低温退火处理的温度为550℃～650℃，时间为25min～40min。
可选的，所述图像传感器的制造方法还包括：
形成掺杂区于所述像素单元区中；
形成器件层覆盖于所述衬底上；以及，
提供一承载晶圆，将所述器件层与所述承载晶圆通过一键合层进行键合。
本发明还提供了一种图像传感器，包括：
衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；以及，
隔离层，形成于所述隔离区，所述隔离层是通过对所述隔离区执行离子注入以及对离子注入后的所述衬底执行高温退火处理形成的。
可选的，所述隔离层还形成在所述像素单元区的底部，所述隔离区的隔离层和所述像素单元区底部的隔离层连接。
可选的，所述隔离层的材质包括氧化硅、氮化硅或氮氧硅。
可选的，所述图像传感器还包括：
掺杂区，形成于所述像素单元区中；
器件层，覆盖于所述衬底上；以及，
承载晶圆，通过一键合层与所述器件层键合。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明的图像传感器的制造方法，通过对位于像素单元区之间的隔离区执行第二次离子注入；以及，对所述衬底执行高温退火处理，以在所述隔离区形成隔离层，使得在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。
2、本发明的图像传感器，由于位于像素单元区之间的隔离区中形成有隔离层，且所述隔离层是通过对所述隔离区执行离子注入以及对离子注入后的所述衬底执行高温退火处理形成的，使得在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。
附图说明
图1a～图1b是现有的图像传感器的剖面示意图；
图2是本发明一实施例的图像传感器的制造方法的流程图；
图3a～图3i是图2所示的图像传感器的制造方法中的器件示意图。
其中，附图1a～图3i的附图标记说明如下：
11-承载晶圆；12-键合层；13-器件晶圆；131-衬底；132-像素单元区；1331-浅沟槽隔离结构；1332-隔离掺杂区；134-介质层；135-晶体管结构；136-金属互连结构；137-深沟槽隔离结构；20-器件晶圆；21-衬底；211-像素单元区；212-隔离区；22-保护层；23-图案化的光刻胶层；24-隔离层；25-晶体管结构；26-第一介质层；27-第二介质层；28-金属互连结构；30-承载晶圆；40-键合层。
具体实施方式
以图1a～图1b所示的现有的图像传感器的结构为例，且图1a～图1b所示的为背照式图像传感器的结构，其中，图1a所示的图像传感器中的各个像素点之间采用浅沟槽隔离结构隔离，图1b所示的图像传感器中的各个像素点之间采用反型的离子注入形成的掺杂区隔离。从图1a和图1b中可看出，承载晶圆11与器件晶圆13的正面通过键合层12键合，器件晶圆13包括衬底131、位于衬底131正面的多个像素单元区132(即像素点)、形成于像素单元区132上的介质层134和形成于介质层134中的晶体管结构135和金属互连结构136，器件晶圆13背面的衬底131中还形成有深沟槽隔离结构137，其中，图1a中的像素单元区132之间通过浅沟槽隔离结构1331隔离，图1b中的像素单元区132之间通过反型的离子注入形成的隔离掺杂区1332隔离，浅沟槽隔离结构1331和隔离掺杂区1332的位置均与深沟槽隔离结构137的位置对准，深沟槽隔离结构137能够降低相邻的像素单元区132之间的光学串扰的情况。
但是，图1a中的像素单元区132之间通过浅沟槽隔离结构1331隔离，会因为刻蚀形成沟槽的工艺对衬底131带来很多的损伤和电荷聚集，进而带来暗电流源；而图1b中的像素单元区132之间通过反型的离子注入形成的隔离掺杂区1332隔离，则效率不高，会存在漏电的问题。
因此，本发明提出了一种图像传感器及其制造方法，对现有的图像传感器中的不同像素单元区之间的隔离结构进行改进，以在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的图像传感器及其制造方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明一实施例提供一种图像传感器的制造方法，参阅图2，图2是本发明一实施例的图像传感器的制造方法的流程图，所述图像传感器的制造方法包括：
步骤S1、提供一衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；
步骤S2、对所述隔离区执行第二次离子注入；
步骤S3、对所述衬底执行高温退火处理，以在所述隔离区形成隔离层。
下面参阅图3a～图3i对本实施例提供的图像传感器的制造方法进行详细介绍，其中，图3a为像素单元区和隔离区的俯视示意图，图3b～图3i为纵向剖面示意图。
按照步骤S1，提供一衬底21，参阅图3a和图3b，所述衬底21包含多个像素单元区211以及位于所述像素单元区211之间的隔离区212。所述衬底21的材质为本领域的技术人员所熟知的材料，例如为硅、硅锗、绝缘体上硅(SOI)等。
所述衬底21包括相对的正面和背面，所述多个像素单元区211位于所述衬底21的正面。所述多个像素单元区211呈阵列排布，且通过在两个相邻的像素单元区211之间的所述隔离区212中制造隔离结构来使得相邻的所述像素单元区211之间隔离开，以避免不同的像素单元区211之间产生电学串扰。
按照步骤S2，对所述隔离区212执行第二次离子注入，以使得后续在所述隔离区212形成隔离层。
其中，在对所述隔离区212执行所述第二次离子注入之前，或者在对所述隔离区212执行所述第二次离子注入之后且在后续对所述衬底21执行高温退火处理之前，还可以对所述像素单元区211的底部执行第一次离子注入，以使得后续还能在所述像素单元区211的底部形成隔离层，所述隔离区的隔离层和所述像素单元区底部的隔离层连接。
对所述像素单元区211的底部执行所述第一次离子注入以及对所述隔离区212执行所述第二次离子注入的步骤包括：首先，参阅图3c，形成保护层22于所述衬底21上，所述保护层22覆盖所述像素单元区211和所述隔离区212，所述保护层22用于在后续的第一次和第二次离子注入时保护所述衬底21，避免所述衬底21的表面过度损伤，所述保护层22例如为氧化硅；然后，对所述像素单元区211的底部执行第一次离子注入，如图3d所示，注入离子I1，可以通过调整离子注入的能量来控制所述第一次离子注入的深度；然后，参阅图3e，形成图案化的光刻胶层23于所述保护层22上，所述图案化的光刻胶层23暴露出所述隔离区212上的保护层22；然后，参阅图3e，以所述图案化的光刻胶层23为掩膜，从所述隔离区212的底部至所述隔离区212的顶部依次执行第二次离子注入，以在所述隔离区212注入不同梯度的离子I2(即离子的深度不同)；接着，去除所述图案化的光刻胶层23。
或者，对所述像素单元区211的底部执行所述第一次离子注入以及对所述隔离区212执行所述第二次离子注入的步骤(未图示)包括：首先，形成保护层于所述衬底上，所述保护层覆盖所述像素单元区和所述隔离区；然后，形成图案化的光刻胶层于所述保护层上，所述图案化的光刻胶层暴露出所述隔离区上的保护层；接着，以所述图案化的光刻胶层为掩膜，从所述隔离区的底部至所述隔离区的顶部依次执行第二次离子注入，以在所述隔离区注入不同梯度的离子(即离子的深度不同)；接着，去除所述图案化的光刻胶层；接着，对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入。
本实施例中所述的第一次离子注入和第二次离子注入表示两次注入工艺，不代表注入的顺序。
其中，由于所述像素单元区211中在后续会形成掺杂区，那么，对所述像素单元区211的底部执行所述第一次离子注入的深度可以为所述像素单元区211中的掺杂区的深度的1.1倍～1.2倍，以使得后续在所述像素单元区211的底部形成的隔离层能够位于所述掺杂区的下方。或者，所述第一次离子注入的深度可以更深，例如可以注入到所述像素单元区211下方的衬底21中，以使得后续形成的隔离层能够位于所述像素单元区211的下方。
并且，通过光刻形成的所述图案化的光刻胶层23采用了与所述隔离区212一样的光罩，使得所述像素单元区211上的保护层22被覆盖且所述隔离区212上的保护层22被暴露出来。
在所述第二次离子注入的过程中，从所述隔离区212的底部至所述隔离区212的顶部进行多次的离子注入，即在所述隔离区212中的同一深度进行离子注入之后，调整减小离子注入的能量以对所述隔离区212中的更浅的位置进行离子注入，重复循环调整减小离子注入的能量和离子注入的步骤，从而实现在所述隔离区212的底部至所述隔离区212的顶部注入不同梯度的离子。其中，不同梯度的离子的间距可以为0.1μm～0.3μm，以使得不同梯度的离子之间发生扩散且扩散均匀之后，在后续退火的过程中形成无间断的隔离层。并且，所述第二次离子注入的最深处的深度可以与所述第一次离子注入的深度相同，也可以大于第一次离子注入的深度，即所述第二次离子注入的最深处的深度可以为所述像素单元区211中的掺杂区的深度的1.1倍～1.2倍或者注入到所述像素单元区211下方的衬底21中，以使得后续形成的隔离层能够将相邻的所述像素单元区211完全隔离开且从侧面和底部包围所述像素单元区211，避免相邻的所述像素单元区211之间发生串扰。
其中，所述第一次离子注入和所述第二次离子注入的离子种类可以包括氮或氧，或者注入氮和氧。第一次离子注入和第二次离子注入的离子种类可以相同，也可以不同。需要说明的是，离子注入的种类不仅限于上述的范围，还可以是其它能够与所述衬底21的材质进行反应生成绝缘隔离材料的材质，例如为碳。
按照步骤S3，参阅图3f，对完成所述第一次离子注入和所述第二次离子注入后的所述衬底21执行高温退火处理，以在所述隔离区212形成隔离层24。且在对所述衬底21执行高温退火处理之后，还可对所述衬底21执行低温退火处理。
如图3g所示，在执行低温退火处理之后，可以去除所述保护层22。
其中，通过执行高温退火处理，能够使得所述隔离区212和所述像素单元区211底部注入的离子快速的与所述衬底21的材质进行反应，形成隔离层24。例如若衬底21的材质为硅，注入的离子为氧，则形成的隔离层24为氧化硅；注入的离子为氮，则形成的隔离层24为氮化硅；注入的离子为氮和氧，则形成的隔离层24为氮氧硅。并且，通过执行低温退火处理，使得所述隔离层24的结构更加致密，使得所述隔离层24的隔离效果更好。
所述高温退火处理的温度可以为1000℃～1100℃，所述高温退火处理的时间可以为3s～5s；所述低温退火处理的温度可以为550℃～650℃，所述低温退火处理的时间可以为25min～40min。需要说明的是，所述高温退火处理和所述低温退火处理的温度以及时间不仅限于上述的范围，可以根据注入离子的种类以及形成的所述隔离层24的结构等因素选择其他合适的温度和时间。
从上述内容可知，通过对所述隔离区212执行第二次离子注入且对第二次离子注入后的所述衬底21执行高温退火处理，以在所述隔离区212形成隔离层24对所述像素单元区211之间进行隔离，相比图1a所示的图像传感器中通过浅沟槽隔离结构1331对像素单元区132之间进行隔离，本发明的实施例避免了因刻蚀形成沟槽的工艺对衬底带来很多的损伤和电荷聚集，降低了暗电流，且省去了形成浅沟槽隔离结构1331的步骤，降低了生产成本；并且，相比图1b中的通过反型的离子注入形成的隔离掺杂区1332对像素单元区132之间隔离，本发明的实施例中将注入的离子与衬底21的材质进行反应，形成了所述隔离层24，提高了隔离的效果，避免导致漏电。因此，本发明的实施例在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高了隔离效率。
另外，所述图像传感器的制造方法还包括：首先，形成掺杂区于所述像素单元区211中，例如，所述掺杂区可以为光电掺杂区(未图示)，所述光电掺杂区与所述像素单元区211的衬底21中的掺杂的离子的导电类型相反，以构成光电二极管，所述光电二极管用于将入射光中的光子转化为电子；然后，如图3h所示，形成器件层覆盖于所述衬底21上，所述器件层可以包括覆盖于所述衬底21正面上的第一介质层26和第二介质层27、位于所述第一介质层26中的晶体管结构25以及位于第一介质层26和第二介质层27中的金属互连结构28，其中，所述晶体管结构25位于所述像素单元区211上，所述金属互连结构28包括金属互连线(未图示)和导电插塞(未图示)。
其中，上述的所述衬底21和所述器件层可以构成一器件晶圆20(如图3h所示)，即所述图像传感器可以包括单片的所述器件晶圆20；并且，所述图像传感器可以为光线从所述器件晶圆20的正面入射的前照式图像传感器，也可以为光线从所述器件晶圆20的背面入射的背照式图像传感器。若所述图像传感器为前照式图像传感器，可以通过增大所述隔离区212的隔离层24的深度来增强对相邻的所述像素单元区211之间的隔离效果，例如可以将相邻的所述像素单元区211之间的隔离层24延伸至所述隔离区212下方的衬底21中，此时，所述隔离层24可以不用形成于所述像素单元区211的底部，只需形成在隔离区212上的隔离层24即可达到隔离的效果；或者，也可以通过同时在所述隔离区212和所述像素单元区211的底部形成所述隔离层24来增强对相邻的所述像素单元区211之间的隔离效果。若所述图像传感器为背照式图像传感器，则所述隔离层24同时形成于所述隔离区212和所述像素单元区211的底部，以避免若仅在所述隔离区212形成隔离层24时，为了增强隔离效果而增大所述隔离区212的隔离层24的深度而导致的衬底21的背面减薄之后还是很厚，进而避免导致光在衬底21中传播时损失很多。
另外，参阅图3i，所述图像传感器的制造方法还包括：提供一承载晶圆30，将所述器件晶圆20与所述承载晶圆30进行键合，即所述图像传感器可以包括所述器件晶圆20和所述承载晶圆30键合形成的键合结构。其中，将所述器件层与所述承载晶圆30通过一键合层40进行键合，所述器件晶圆20和所述承载晶圆30的正面上均可以形成所述键合层40。在键合之后，还可以对所述器件晶圆20的衬底21的背面进行减薄处理。所述承载晶圆可以是仅仅起承载作用的晶圆，也可以是同时具有其他器件结构的晶圆。
此时，所述图像传感器可以为光线从所述键合结构的背面(即所述衬底21的背面)入射的背照式图像传感器，所述隔离层24同时在所述隔离区212和所述像素单元区211的底部形成。那么，由于在所述第二次离子注入之后还通过退火工艺在所述隔离区212形成了隔离层24，相比图1b中的通过反型的离子注入形成的隔离掺杂区1332对像素单元区132之间隔离，所述隔离层24对所述像素单元区211之间的隔离效率得到提高，使得能够正常的对所述器件晶圆20的衬底21的背面进行减薄处理；并且，图1b中的通过反型的离子注入形成的隔离掺杂区1332对像素单元区132之间隔离，为了控制往衬底131中的暗电流，反型的离子注入形成的隔离掺杂区1332需要很深，而深的掺杂导致衬底131减薄工艺之后的衬底131还是很厚，导致光在衬底131中传播时损失很多，因此，本发明的实施例相比图1b中所示的方法，能够避免光在衬底中传播时的损失。并且，由于还对所述像素单元区211的底部执行所述第一次离子注入以在所述像素单元区211的底部形成隔离层24，使得能从所述像素单元区211的侧面和底部包围所述像素单元区211，已经实现了避免相邻的所述像素单元区之间发生串扰的效果，因此，相比图1a和图1b所示的方法，本发明的实施例可以省去形成深沟槽隔离结构137的步骤，进一步降低了生产成本。
综上所述，本发明提供的图像传感器的制造方法，包括：提供一衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；对所述隔离区执行第二次离子注入；以及，对所述衬底执行高温退火处理，以在所述隔离区形成隔离层。本发明的图像传感器的制造方法使得在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。
本发明一实施例提供了一种图像传感器，参阅图3h，所述图像传感器包括衬底21和隔离层24，所述衬底21包含多个像素单元区211以及位于所述像素单元区211之间的隔离区；所述隔离层24形成于所述隔离区，所述隔离层24是通过对所述隔离区执行离子注入以及对离子注入后的所述衬底21执行高温退火处理形成的。
下面参阅3h～图3i详细描述本实施例提供的图像传感器。
所述衬底21包含多个像素单元区211以及位于所述像素单元区211之间的隔离区(即图3a和图3b中所示的隔离区212)。所述衬底21的材质为本领域的技术人员所熟知的材料，例如为硅、硅锗、绝缘体上硅(SOI)等。
所述衬底21包括相对的正面和背面，所述多个像素单元区211位于所述衬底21的正面。所述多个像素单元区211呈阵列排布，且通过在两个相邻的像素单元区211之间的所述隔离区212中制造隔离结构来使得相邻的所述像素单元区211之间隔离开，以避免不同的像素单元区211之间产生电学串扰。
所述隔离层24形成于所述隔离区212，所述隔离层24是通过对所述隔离区212执行离子注入以及对离子注入后的所述衬底21执行高温退火处理形成的；在对所述衬底21执行高温退火处理之后，还可对所述衬底21执行低温退火处理，以使得所述隔离层24的结构更加致密，使得所述隔离层24的隔离效果更好。
还可以对所述像素单元区211的底部执行离子注入，以使得所述隔离层24还形成在所述像素单元区211的底部，所述像素单元区211的底部的隔离层24位于所述像素单元区211中的掺杂区(例如光电掺杂区)的下方；或者，所述隔离层24位于所述像素单元区211的下方，所述隔离区212的隔离层24和所述像素单元区211底部的隔离层24连接。因此，所述隔离层24能够将相邻的所述像素单元区211完全隔离开且从侧面和底部包围所述像素单元区211中的掺杂区，避免相邻的所述像素单元区211之间发生串扰。
所述隔离层24的材质可以包括氧化硅、氮化硅或氮氧硅。需要说明的是，所述隔离层24的材质不仅限于上述的种类，还可以是其它绝缘隔离材料，例如为碳化硅等。
从上述内容可知，由于所述像素单元区211之间的隔离区212形成有隔离层24，且所述隔离层24是通过对所述隔离区212执行离子注入以及对离子注入后的所述衬底21执行高温退火处理形成的，相比图1a所示的图像传感器中通过浅沟槽隔离结构1331对像素单元区132之间进行隔离，本发明的实施例避免了因刻蚀形成沟槽的工艺对衬底21带来很多的损伤和电荷聚集，降低了暗电流，且省去了形成浅沟槽隔离结构1331的步骤，降低了生产成本；并且，相比图1b中的通过反型的离子注入形成的隔离掺杂区1332对像素单元区132之间隔离，本发明的实施例中将注入的离子与衬底21的材质进行反应，形成了所述隔离层24，提高了隔离的效果，避免导致漏电。因此，本发明的实施例在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高了隔离效率。
另外，所述图像传感器还包括：形成于所述像素单元区211中的掺杂区以及覆盖于所述衬底21上的器件层。例如，所述掺杂区可以为光电掺杂区(未图示)，所述光电掺杂区与所述像素单元区211的衬底21中的掺杂的离子的导电类型相反，以构成光电二极管，所述光电二极管用于将入射光中的光子转化为电子；如图3h所示，所述器件层可以包括覆盖于所述衬底21正面上的第一介质层26和第二介质层27、位于所述第一介质层26中的晶体管结构25以及位于第一介质层26和第二介质层27中的金属互连结构28，其中，所述晶体管结构25位于所述像素单元区211上，所述金属互连结构28包括金属互连线(未图示)和导电插塞(未图示)。
其中，上述的所述衬底21和所述器件层可以构成一器件晶圆20(如图3h所示)，即所述图像传感器可以包括单片的所述器件晶圆20；并且，所述图像传感器可以为光线从所述器件晶圆20的正面入射的前照式图像传感器，也可以为光线从所述器件晶圆20的背面入射的背照式图像传感器。若所述图像传感器为前照式图像传感器，可以通过增大所述隔离区212的隔离层24的深度来增强对相邻的所述像素单元区211之间的隔离效果，例如可以将相邻的所述像素单元区211之间的隔离层24延伸至所述隔离区212下方的衬底21中，此时，所述隔离层24可以未形成于所述像素单元区211的底部；或者，也可以通过同时在所述隔离区212和所述像素单元区211的底部形成所述隔离层24来增强对相邻的所述像素单元区211之间的隔离效果。若所述图像传感器为背照式图像传感器，则所述隔离层24同时形成于所述隔离区212和所述像素单元区211的底部，以避免若仅在所述隔离区212形成隔离层24时，为了增强隔离效果而增大所述隔离区212的隔离层24的深度而导致的衬底21的背面减薄之后还是很厚，进而避免导致光在衬底21中传播时损失很多。
另外，参阅图3i，所述图像传感器可以包括所述器件晶圆20和所述承载晶圆30键合形成的键合结构。其中，所述器件晶圆20和所述承载晶圆30的正面上均可以形成所述键合层40，所述器件晶圆20和所述承载晶圆30通过所述键合层40进行键合。在键合之后，还可以对所述器件晶圆20的衬底21的背面进行减薄处理。
此时，所述图像传感器可以为光线从所述键合结构的背面(即所述衬底21的背面)入射的背照式图像传感器，所述隔离层24同时在所述隔离区212和所述像素单元区211的底部形成。那么，由于所述像素单元区211之间的隔离层24是通过对所述隔离区212执行离子注入以及对离子注入后的所述衬底21执行高温退火处理形成的，相比图1b中的通过反型的离子注入形成的隔离掺杂区1332对像素单元区132之间隔离，所述隔离层24对所述像素单元区211之间的隔离效率得到提高，使得能够正常的对所述器件晶圆20的衬底21的背面进行减薄处理；并且，图1b中的通过反型的离子注入形成的隔离掺杂区1332对像素单元区132之间隔离，为了控制往衬底131中的暗电流，反型的离子注入形成的隔离掺杂区1332需要很深，而深的掺杂导致衬底131减薄工艺之后的衬底131还是很厚，导致光在衬底131中传播时损失很多,因此，本发明的实施例相比图1b中所示的结构，能够避免光在衬底中传播时的损失。并且，由于所述隔离层24还形成在所述像素单元区211的底部，使得能从所述像素单元区211的侧面和底部包围所述像素单元区211，已经实现了避免相邻的所述像素单元区211之间发生串扰的效果，因此，相比图1a和图1b所示的结构，本发明的实施例可以省去形成深沟槽隔离结构137的步骤，进一步降低了生产成本。
综上所述，本发明提供的图像传感器，包括：衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；以及，隔离层，形成于所述隔离区，所述隔离层是通过对所述隔离区执行离子注入以及对离子注入后的所述衬底执行高温退火处理形成的。本发明的图像传感器使得在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (11)
1.一种图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；
对所述隔离区执行第二次离子注入；以及，
对所述衬底执行高温退火处理，以使得注入的离子与所述衬底的材质进行反应后在所述隔离区形成隔离层；
其中，在对所述衬底执行高温退火处理之前，还对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入，以使得所述隔离层还形成在所述像素单元区的底部，所述隔离区的隔离层和所述像素单元区底部的隔离层连接。
2.如权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入的深度为所述像素单元区中的掺杂区的深度的1.1倍~1.2倍。
3.如权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入以及对所述隔离区执行所述第二次离子注入的步骤包括：
形成保护层于所述衬底上；
对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入；
形成图案化的光刻胶层于所述保护层上，所述图案化的光刻胶层暴露出所述隔离区上的保护层；
以所述图案化的光刻胶层为掩膜，从所述隔离区的底部至所述隔离区的顶部依次执行第二次离子注入，以在所述隔离区注入不同梯度的离子；以及，
去除所述图案化的光刻胶层；
或者，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入以及对所述隔离区执行所述第二次离子注入的步骤包括：
形成保护层于所述衬底上；
形成图案化的光刻胶层于所述保护层上，所述图案化的光刻胶层暴露出所述隔离区上的保护层；
以所述图案化的光刻胶层为掩膜，从所述隔离区的底部至所述隔离区的顶部依次执行第二次离子注入，以在所述隔离区注入不同梯度的离子；
去除所述图案化的光刻胶层；以及，
对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入。
4.如权利要求3所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，不同梯度的离子的间距为0.1μm~0.3μm。
5.如权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述第一次离子注入和所述第二次离子注入的离子种类包括氮和/或氧。
6.如权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，在对所述衬底执行高温退火处理之后，还对所述衬底执行低温退火处理。
7.如权利要求6所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述高温退火处理的温度为1000℃~1100℃，时间为3s~5s；所述低温退火处理的温度为550℃~650℃，时间为25min~40min。
8.如权利要求1~7中任一项所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述图像传感器的制造方法还包括：
形成掺杂区于所述像素单元区中；
形成器件层覆盖于所述衬底上；以及，
提供一承载晶圆，将所述器件层与所述承载晶圆通过一键合层进行键合。
9.一种图像传感器，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；以及，
隔离层，形成于所述隔离区，所述隔离层是通过对所述隔离区执行离子注入以及对离子注入后的所述衬底执行高温退火处理形成的，所述高温退火处理使得注入的离子与所述衬底的材质进行反应；所述隔离层还形成在所述像素单元区的底部，所述隔离区的隔离层和所述像素单元区底部的隔离层连接。
10.如权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，所述隔离层的材质包括氧化硅、氮化硅或氮氧硅。
11.如权利要求9~10中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括：
掺杂区，形成于所述像素单元区中；
器件层，覆盖于所述衬底上；以及，
承载晶圆，通过一键合层与所述器件层键合。
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