CN116053289A - 图像传感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种图像传感器及其制备方法,包括:衬底,包括相对的第一表面和第二表面,所述衬底内间隔设置有多个像素区,所述衬底具有第一导电类型;第一沟槽,位于相邻所述像素区之间,自所述第一表面延伸至所述衬底内;光电二极管,位于所述像素区内,且靠近所述第一表面一侧;第二沟槽,位于相邻所述像素区之间,自所述第二表面延伸至所述衬底内;第一掺杂区和第二掺杂区,间隔设置于所述衬底内,且围绕所述第二沟槽,所述第一掺杂区具有第一导电类型,所述第二掺杂区具有第二导电类型。通过间隔设置的第一掺杂区和第二掺杂区,使得空穴被吸引,而电子流向相应的光电二极管,从而减缓电荷串扰现象发生,提高了图像传感器生成图像的质量。

Description

图像传感器及其制备方法
技术领域
本申请涉及集成电路技术领域,特别是涉及一种图像传感器及其制备方法。
背景技术
图像传感器是利用光电二极管的光电转换功能将感光面接收的光线转换为与光线量成相关关系的电信号的器件。图像传感器具有体积小、重量轻、集成度高、分辨率高、功耗低、寿命长、价格低等特点,在各种现代电子器件中得到了广泛应用。
图像传感器中设置有多个像素区。电子在像素区中移动时,会出现电荷串扰的现象。即,电子进入相邻像素区,被相邻像素区内的光电二极管收集。电荷串扰对图像传感器传递电信号产生影响,造成输出图像解析度及均匀性降低,最终影响输出图像的质量。
发明内容
基于此,有必要针对上述电荷串扰问题提供一种图像传感器及其制备方法。
为了实现上述目的,一方面,本公开提供了一种图像传感器,包括:
衬底,包括相对的第一表面和第二表面,所述衬底内间隔设置有多个像素区,所述衬底具有第一导电类型;
第一沟槽,位于相邻所述像素区之间,自所述第一表面延伸至所述衬底内;
光电二极管,位于所述像素区内,且靠近所述第一表面一侧;
第二沟槽,位于相邻所述像素区之间,自所述第二表面延伸至所述衬底内;
第一掺杂区和第二掺杂区,间隔设置于所述衬底内,且围绕所述第二沟槽,所述第一掺杂区具有第一导电类型,所述第二掺杂区具有第二导电类型。
在其中一个实施例中,同一所述像素区内,所述光电二极管远离所述第一掺杂区,靠近所述第二掺杂区。
在其中一个实施例中,所述第二掺杂区两侧的所述像素区内的所述光电二极管对称设置。
在其中一个实施例中,所述第一沟槽与所述第二沟槽连通。
在其中一个实施例中,还包括:
第三掺杂区,设置于所述衬底内,且围绕所述第一沟槽,所述第三掺杂区具有第一导电类型;
第一应力缓冲层,位于所述第一沟槽的侧壁和底部;
第一高K介电层,位于所述第一应力缓冲层的表面;
第一介质层,位于第一高K介电层的表面,以填充所述第一沟槽。
在其中一个实施例中,还包括:
第二应力缓冲层,位于所述第二沟槽的侧壁和底部;
第二高K介电层,位于所述第二应力缓冲层的表面;
第二介质层,位于第二高K介电层的表面,以填充所述第二沟槽。
本公开还提供了一种图像传感器的制备方法,包括:
提供衬底;所述衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述衬底内间隔设置有多个像素区,所述衬底具有第一导电类型;
自所述第一表面刻蚀所述衬底,以于相邻所述像素区之间形成第一沟槽;
自所述第一表面对衬底进行掺杂,以于所述像素区内形成光电二极管;
自所述第二表面刻蚀所述衬底,以于相邻所述像素区之间形成第二沟槽;
通过所述第二沟槽对所述衬底进行掺杂,以于所述衬底内形成间隔的第一掺杂区和第二掺杂区;所述第一掺杂区具有第一导电类型,所述第二掺杂区具有第二导电类型。
在其中一个实施例中,同一所述像素区内,所述光电二极管远离所述第一掺杂区,靠近所述第二掺杂区。
在其中一个实施例中,所述第二掺杂区两侧的所述像素区内的所述光电二极管对称设置。
在其中一个实施例中,自所述第二表面刻蚀所述衬底,以于相邻所述像素区之间形成第二沟槽,包括:
自所述第二表面刻蚀所述衬底至所述第一沟槽的底部,使得所述第二沟槽和所述第一沟槽连通。
在其中一个实施例中,自所述第一表面刻蚀所述衬底,以于相邻所述像素区之间形成第一沟槽之后,包括:
通过所述第一沟槽对所述衬底进行掺杂,以于所述衬底内形成间隔的第三掺杂区;
于所述第一沟槽的侧壁和底部形成第一应力缓冲层;
于所述第一应力缓冲层的表面形成第一高K介电层;
于第一高K介电层的表面形成第一介质层,以填充所述第一沟槽。
在其中一个实施例中,自所述第二沟槽对所述衬底进行掺杂,以于所述衬底内形成间隔的第一掺杂区和第二掺杂区之后,包括:
于所述第二沟槽的侧壁和底部形成第二应力缓冲层;
于所述第二应力缓冲层的表面形成第二高K介电层;
于所述第二高K介电层的表面形成第二介质层,以填充所述第二沟槽。
本公开的图像传感器及其制备方法,通过间隔设置围绕在第二沟槽的第一掺杂区和第二掺杂区,使得空穴被掺杂区吸引,而电子流向相应的光电二极管,从而减缓电荷串扰现象发生,提高了图像传感器生成图像的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例中提供的图像传感器的制备方法的流程图;
图2为一实施例中提供的图像传感器的衬底及第一沟道示意图;
图3为一实施例中提供的图像传感器的第三掺杂区示意图;
图4为一实施例中提供的图像传感器的第一沟槽填充示意图;
图5为一实施例中提供的图像传感器的光电二极管及金属线路层示意图;
图6为一实施例中提供的图像传感器的第二沟槽示意图;
图7为一实施例中提供的图像传感器的第一掺杂区和第二掺杂区示意图;
图8为一实施例中提供的图像传感器的电荷移动示意图;
图9为一实施例中提供的图像传感器的滤光片、透镜和遮光结构示意图。
附图标记说明:
100-衬底;101-第一表面;102-第二表面;110-第一沟槽;111-第三掺杂区;112-第一应力缓冲层;113-第一高K介电层;114-第一介质层;120-光电二极管;120-a-N型掺杂区;120-b-P型掺杂区;121-浮动扩散区;130-金属线路层;140-第二沟槽;141-a-第一掺杂区;141-b-第二掺杂区;142-第二应力缓冲层;143-第二高K介电层;144-第二介质层;150-感光层;151-遮光结构;152-滤光片;153-透镜;200-空穴;210-电子。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
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、掺杂类型和/或部分,这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/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、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此,在不脱离本公开教导之下,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,在这里可以用于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,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。此外,器件也可以包括另外地取向(譬如,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。
在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白,当术语“组成”和/或“包括”在该说明书中使用时,可以确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。同时,在此使用时,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本公开的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述公开的实施例,这样可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此,本公开的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状,而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。例如,显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度,而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样,通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此,图中显示的区实质上是示意性的,它们的形状并不表示器件的区的实际形状,且并不限定本公开的范围。
在一个实施例中,请参阅图1,本公开提供一种图像传感器的制备方法,包括如下步骤:
步骤S100:提供衬底100;衬底100包括相对的第一表面101和第二表面102,衬底100内间隔设置有多个像素区,衬底100具有第一导电类型。
步骤S200:自第一表面101刻蚀衬底100,以于相邻像素区之间形成第一沟槽110。
步骤S400:自第一表面101对衬底100进行掺杂,以于像素区内形成光电二极管120。
步骤S500:自第二表面102刻蚀衬底100,以于相邻像素区之间形成第二沟槽140。
步骤S600:通过第二沟槽140对衬底100进行掺杂,以于衬底100内形成间隔的第一掺杂区141-a和第二掺杂区141-b;第一掺杂区141-a具有第一导电类型,第二掺杂区141-b具有第二导电类型。
在步骤S100中,请参阅图2至图4,衬底100可以是诸如硅衬底、硅锗衬底、硅锗碳衬底、氮化镓衬底、碳化硅衬底、砷化镓衬底、砷化铟衬底、磷化铟衬底或其它的III/V半导体衬底或II/VI半导体衬底。或者,还例如,衬底100可以是包括诸如Si/SiGe、Si/SiC、绝缘体上硅或绝缘体上硅锗的层状衬底。因此,衬底100的类型不应限制本公开的保护范围。
衬底100包括相对的第一表面101和第二表面102,第一表面101和第二表面102可以分别为正面与背面。
衬底100内间隔设置有多个像素区。像素区可以将入射光转换为与光成相关比例关系的电信号。多个像素区可以呈阵列排布。像素区的数量、尺寸和间距不应限制本公开的保护范围。
衬底100具有第一导电类型,可以理解为,衬底100掺杂具有第一导电类型的离子或原子。具体的,例如,第一导电类型可以是P型,也可以是N型。P型掺杂离子可以包括硼离子、镓离子等;N型掺杂离子可以包括磷离子、砷离子等。本公开对第一导电类型的掺杂方式以及掺杂浓度不做具体限制。
在步骤S200中,自第一表面101向衬底100刻蚀形成第一沟槽110时,可以使用干法刻蚀,也可以使用湿法刻蚀。刻蚀的方法不应限制本公开的保护范围。
第一沟槽110位于相邻像素区之间,相应的,第一沟槽110可以有多个。第一沟槽110可以延伸至衬底100中间,也可以延伸至衬底100的其他深度。具体的,例如,当衬底100的厚度为3μm时,第一沟槽110的深度可以在1.2μm-1.8μm之间。上述尺寸仅作为示例,在实际实施例中,对第一沟槽110深度的具体数值并不做限制。
在步骤S400中,请参阅图5,自第一表面101对衬底100进行掺杂,以于像素区内形成光电二极管120。
光电二极管120是能将光信号转换成电信号的光电传感器件。光电二极管120可以通过掺杂形成。具体的,可以在具有第一导电类型的衬底100上,依次掺杂具有第二导电类型的离子以及第一导电类型的离子,从而形成光电二极管120。例如,请参阅图5,可以在P型衬底上,依次掺杂N型离子以及P型离子,从而形成N型掺杂区120-a与P型掺杂区120-b。作为示例,先自第一表面101对衬底100掺杂N型离子,使得有掺杂N型离子的部分衬底100中形成N型掺杂区120-a。再自第一表面101对N型掺杂区120-a掺杂P型离子,使得靠近第一表面101的部分N型掺杂区120-a反型而成为P型掺杂区120-b。
P型衬底、N型掺杂区120-a与P型掺杂区120-b形成PNP型结构。当然,光电二极管120也可以是NPN型结构。光电二极管120的具体类型不应限制本公开的保护范围。
光电二极管120可以是自第一表面101使用离子注入的方式形成,也可以使用其他掺杂方式形成。掺杂完成的光电二极管120位于靠近第一表面101、远离第二表面102的像素区内。
在步骤S500中,请参阅图6,自第二表面102向衬底100刻蚀形成第二沟槽140时,可以使用干法刻蚀,也可以使用湿法刻蚀。刻蚀的方法不应限制本公开的保护范围。
第二沟槽140位于相邻像素区之间,相应的,第二沟槽140可以有多个。第二沟槽140可以延伸至衬底100中间,也可以延伸至衬底100的其他深度。本公开对第二沟槽140深度的具体数值并不做限制。
同一像素区两侧的第一沟槽110和第二沟槽140可以相对设置,相邻像素区之间的第一沟槽110和第二沟槽140在像素区之间形成隔离结构。
在步骤S600中,请参阅图6和图7,通过第二沟槽140对衬底100进行掺杂,使得第一掺杂区141-a和第二掺杂区141-b围绕第二沟槽140。掺杂时,间隔掺杂具有第一导电类型的离子和具有第二导电类型的离子,使得第一掺杂区141-a和第二掺杂区141-b间隔形成。具体的,第一导电类型可以是P型,第二导电类型可以是N型。此时,第一掺杂区141-a和第二掺杂区141-b分别为P阱区和N阱区。本公开不对第一导电类型和第二导电类型做具体限制。
请参阅图8,第一导电类型为P型,第二导电类型为N型时,光电二极管120为PNP型光电二极管。光线入射图像传感器后生成光生载流子。光生载流子包括空穴200和电子210,空穴200和电子210在像素区中向不同的方向扩散,其中电子向下移动。第一沟槽110和第二沟槽140将各个像素区分隔,降低了载流子横向扩散进入至相邻像素区移动的概率。同时,间隔设置的第二掺杂区141-b可以吸收空穴200,而未被光电二极管收集到的电子会被第一掺杂区141-a吸收,从而更加减小了发生电荷串扰的概率。
在一些情况下,第一导电类型为N型,第二导电类型为P型时,光电二极管120为NPN型光电二极管。NPN型光电二极管的远离与作用和PNP型光电二极管类似。在此不再过多赘述。
因此,在本实施例中,通过在衬底100内形成间隔的第一掺杂区141-a和第二掺杂区141-b,可以更加有效地防止串扰。
在一个实施例中,请参阅图6和图8,同一像素区内,光电二极管120远离第一掺杂区141-a,靠近第二掺杂区141-b。
在一些情况下,第一导电类型为P型,第二导电类型为N型,第一掺杂区141-a形成P阱区,第二掺杂区141-b形成N阱区。即,光电二极管120远离P阱区,靠近N阱区。入射的光线生成电子空穴对,N阱区吸引空穴200。在电子210移动过程中,远离P阱区且靠近N阱区的光电二极管120可以更快速吸收电子210,提高了电子210的移动速率。
在一个实施例中,请参阅图5、图6和图8,同一像素区内还可以设置浮动扩散区121,浮动扩散区121可以具有第二导电类型。
浮动扩散区121与光电二极管120之间可以形成传输通路。在光电二极管120感光生成电子210后,所生成的电子210通过传输通路传递至浮置扩散区中存储。该浮动扩散区121由于存储电子210的原因可以产生电信号,并将该电信号传递出去。
具体的,浮动扩散区121可以是N型浮动扩散区。例如,N型浮动扩散区可以是重掺杂区。
当光电二极管120远离第一掺杂区141-a,靠近第二掺杂区141-b时,浮动扩散区121可以远离第二掺杂区141-b,靠近第一掺杂区141-a。这样可以更好的接收电子210,提高传递电信号的效率。
在一个实施例中,请参阅图6和图8,第二掺杂区141-b两侧的像素区内的光电二极管120对称设置,可以理解为,相邻像素区内的光电二极管120与第二掺杂区141-b距离相同。
相应的,第二掺杂区141-b两侧的像素区内的浮动扩散区121也可以对称设置。对称设置的光电二极管120和浮动扩散区121可以更均匀地收集电子210,提高了光电转换的效率。
在一个实施例中,请参阅图6,步骤S500包括:自第二表面102刻蚀衬底100至第一沟槽110的底部,使得第二沟槽140和第一沟槽110连通。
第一沟槽110和第二沟槽140的深度可以相近,便于控制刻蚀条件,提高刻蚀效率。当然,第一沟槽110和第二沟槽140的深度也可以相差较大。例如,第一沟槽110的深度远大于第二沟槽140。第一沟槽110和第二沟槽140的深度比例不应限制本公开的保护范围。
连通的第一沟槽110与第二沟槽140可以将相邻像素区完全分隔,使得电荷无法进入相邻像素区,减少电荷串扰对图像传感器输出图像质量的影响。
在一个实施例中,请参阅图3、图4和图8,步骤S200之后,包括:
步骤S300:通过所述第一沟槽110对所述衬底100进行掺杂,以于所述衬底100内形成间隔的第三掺杂区111。
步骤S310:于所述第一沟槽110的侧壁和底部形成第一应力缓冲层112.
步骤S320:于所述第一应力缓冲层112的表面形成第一高K介电层113。
步骤S330:于第一高K介电层113的表面形成第一介质层114,以填充所述第一沟槽110。
在步骤S300中,第三掺杂区111可以具有第一导电类型。第三掺杂区111可以围绕第一沟槽110。
在一些情况下,第三掺杂区111可以是P型掺杂区。由于第三掺杂区111靠近光电二极管120,因此,第三掺杂区111可以吸引电子210,从而防止串扰。
在步骤S310中,第一应力缓冲层112可以防止第三掺杂区111的离子进入像素区。具体的,第一应力缓冲层112可以使用氧化物制备。例如,二氧化硅。
在步骤S320中,第一高K介电层113因其较好的绝缘性,可以进一步隔离电子210,防止像素区的电子210进入相邻像素区。第一高K介电层113可以使用高k介电常数的材料制成。例如,氧化铝、氧化铪、氮氧化铪。
由于第一高K介电层113的应力较大,第一应力缓冲层112也可以缓冲第一高K介电层113的应力。
在步骤S330中,第一介质层114可以使用绝缘材料制备,防止像素区的电子210进入第一沟槽110。第一介质层114可以填满第一沟槽110。具体的,第一介质层114可以使用氧化物制备。例如,二氧化硅。第一介质层114可以使用高深宽比工艺制成,便于在较小尺寸的第一沟槽110内填充。
本公开对第一应力缓冲层112、第一高K介电层113、第一介质层114的具体材料、厚度和制备方法不做具体限制。
在一个实施例中,请参阅图5,在步骤S400之后,还可以在第一表面101设置金属线路层130。金属线路层130可以对由光电二极管120产生的电信号进行处理,得到图像信号,输出给图像传感器中的图像处理单元。
在一个实施例中,请参阅图8,步骤S600之后,包括:
步骤S700:于所述第二沟槽140的侧壁和底部形成第二应力缓冲层142.
步骤S710:于所述第二应力缓冲层142的表面形成第二高K介电层143。
步骤S720:于所述第二高K介电层143的表面形成第二介质层144,以填充所述第二沟槽140。
在步骤S700中,第二应力缓冲层142防止第一掺杂区141-a或第二掺杂区141-b的离子进入像素区。具体的,第二应力缓冲层142可以使用氧化物制备。例如,二氧化硅。
在步骤S710中,第二高K介电层143可以进一步隔离电子210,防止像素区的电子210进入相邻像素区。第二高K介电层143可以使用高k介电常数的材料制成。例如,氧化铝、氧化铪、氮氧化铪。
在步骤S720中,第二介质层144可以使用绝缘材料制备,防止像素区的电子210进入第二沟槽140。第二介质层144可以填满第二沟槽140。具体的,例如,第二介质层144可以使用氧化物制备。例如,二氧化硅。第二介质层144可以使用高深宽比工艺制成,便于在较小尺寸的第二沟槽140内填充。
本公开对第二应力缓冲层142、第二高K介电层143、第二介质层144的具体材料、厚度和制备方法不做具体限制。
在一个实施例中,请参阅图9,步骤S600之后,可以在第二表面102形成感光层150,感光层150包括滤光片152、透镜153和遮光结构151。滤光片152位于像素区对应的第二表面102上。滤光片152可以是彩色的,具体的,彩色滤光片152可以按照红色、绿色、蓝色的顺序排列。当然,也可以按照其他顺序排列。透镜153可以位于滤光片152远离衬底100的一侧,用于过滤指定波长的光线。遮光结构151位于相邻滤光片152之间,用于遮挡额外光线。
应该理解的是,虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图1中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
请继续参阅图2至图8,本公开还提供一种图像传感器,包括:衬底100;自衬底100第一表面101刻蚀形成的第一沟槽110,位于衬底100内像素区的光电二极管120,以及衬底100第二表面102刻蚀形成的第二沟槽140。
衬底100包括相对的第一表面101和第二表面102,衬底100内间隔设置有多个像素区,衬底100具有第一导电类型。
第一沟槽110位于相邻像素区之间,自第一表面101延伸至衬底100内。
光电二极管120位于靠近第一表面101一侧的像素区内。
第二沟槽140位于相邻像素区之间,自第二表面102延伸至衬底100内。围绕第二沟槽140间隔设置有第一掺杂区141-a和第二掺杂区141-b。第一掺杂区141-a具有第一导电类型,第二掺杂区141-b具有第二导电类型。
请参阅图8,第一导电类型为P型,第二导电类型为N型时,光电二极管120为PNP型光电二极管。光线入射图像传感器后生成光生载流子。光生载流子包括空穴200和电子210,空穴200和电子210在像素区中向不同的方向扩散,其中电子向下移动。第一沟槽110和第二沟槽140将各个像素区分隔,降低了载流子横向扩散进入至相邻像素区移动的概率。同时,间隔设置的第二掺杂区141-b可以吸收空穴200,而未被光电二极管120收集到的电子210会第一掺杂区141-a吸收,从而更加减小了发生电荷串扰的概率。
在一些情况下,第一导电类型为N型,第二导电类型为P型时,光电二极管120为NPN型光电二极管。NPN型光电二极管的远离与作用和PNP型光电二极管类似。在此不再过多赘述。
因此,在本实施例中,通过在衬底100内形成间隔的第一掺杂区141-a和第二掺杂区141,可以更加有效地防止串扰。
在一个实施例中,同一像素区内,光电二极管120远离第一掺杂区141-a,靠近第二掺杂区141-b。
在一个实施例中,第二掺杂区141-b两侧的像素区内的光电二极管120对称设置。
在一个实施例中,像素区内还设置有浮动扩散区121。浮动扩散区121可以自第一表面101掺杂形成,浮动扩散区121具有第二导电类型。第二掺杂区141-b两侧的像素区内的浮动扩散区121也可以对称设置。
在一个实施例中,第一沟槽110与第二沟槽140连通。具体的,第一沟槽110与第二沟槽140的深度可以相近。当然,第一沟槽110和第二沟槽140的深度也可以相差较大。
在一个实施例中,图像传感器还包括:第三掺杂区111、第一应力缓冲层112、第一高K介电层113、第一介质层114。
第三掺杂区111设置于衬底100内,且围绕第二沟槽140,第三掺杂区111具有第一导电类型。
第一应力缓冲层112位于第一沟槽110的侧壁和底部。第一应力缓冲层112可以使用氧化物制备。例如,二氧化硅。
第一高K介电层113位于第一应力缓冲层112的表面。第一高K介电层113可以使用高k介电常数的材料制成。例如,氧化铝、氧化铪、氮氧化铪。
第一介质层114位于第一高K介电层113的表面,可以使用氧化物制备。例如,二氧化硅。第一介质层114可以使用高深宽比工艺制成,便于在较小尺寸的第一沟槽110内填充。
在一个实施例中,图像传感器还包括第二应力缓冲层142、第二高K介电层143、第二介质层144。
第二应力缓冲层142位于第二沟槽140的侧壁和底部。第二应力缓冲层142可以使用氧化物制备。例如,二氧化硅。
第二高K介电层143位于第二应力缓冲层142的表面。第二高K介电层143可以使用高k介电常数的材料制成。例如,氧化铝、氧化铪、氮氧化铪。
第二介质层144位于第二高K介电层143的表面,可以使用氧化物制备。例如,二氧化硅。第二介质层144可以使用高深宽比工艺制成,便于在较小尺寸的第二沟槽140内填充。
在一个实施例中,图像传感器的第一表面101可以设置金属线路层130。金属线路层130可以对由光电二极管120产生的电信号进行处 理,得到图像信号,输出给图像传感器中的图像处理单元。
在一个实施例中,请参阅图9,图像传感器的第二表面102可以形成感光层150,感光层150包括滤光片152、透镜153和遮光结构150。滤光片152位于像素区对应的第一表面101上。滤光片152可以是彩色的,具体的,彩色滤光片152可以按照红色、绿色、蓝色的顺序排列。当然,也可以按照其他顺序排列。透镜153可以位于滤光片152远离衬底100的一侧,用于过滤指定波长的光线。遮光结构150位于相邻滤光片152之间,用于遮挡额外光线。
上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种图像传感器,其特征在于,包括:
衬底,包括相对的第一表面和第二表面,所述衬底内间隔设置有多个像素区,所述衬底具有第一导电类型;
第一沟槽,位于相邻所述像素区之间,自所述第一表面延伸至所述衬底内;
光电二极管,位于所述像素区内,且靠近所述第一表面一侧;
第二沟槽,位于相邻所述像素区之间,自所述第二表面延伸至所述衬底内;
第一掺杂区和第二掺杂区,间隔设置于所述衬底内,且围绕所述第二沟槽,所述第一掺杂区具有第一导电类型,所述第二掺杂区具有第二导电类型。
2.根据权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,同一所述像素区内,所述光电二极管远离所述第一掺杂区,靠近所述第二掺杂区。
3.根据权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述第二掺杂区两侧的所述像素区内的所述光电二极管对称设置。
4.根据权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述第一沟槽与所述第二沟槽连通。
5.根据权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,还包括:
第三掺杂区,设置于所述衬底内,且围绕所述第一沟槽,所述第三掺杂区具有第一导电类型;
第一应力缓冲层,位于所述第一沟槽的侧壁和底部;
第一高K介电层,位于所述第一应力缓冲层的表面;
第一介质层,位于第一高K介电层的表面,以填充所述第一沟槽。
6.根据权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,还包括:
第二应力缓冲层,位于所述第二沟槽的侧壁和底部;
第二高K介电层,位于所述第二应力缓冲层的表面;
第二介质层,位于第二高K介电层的表面,以填充所述第二沟槽。
7.一种图像传感器的制备方法,其特征在于,包括:
提供衬底;所述衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述衬底内间隔设置有多个像素区,所述衬底具有第一导电类型;
自所述第一表面刻蚀所述衬底,以于相邻所述像素区之间形成第一沟槽;
自所述第一表面对衬底进行掺杂,以于所述像素区内形成光电二极管;
自所述第二表面刻蚀所述衬底,以于相邻所述像素区之间形成第二沟槽;
通过所述第二沟槽对所述衬底进行掺杂,以于所述衬底内形成间隔的第一掺杂区和第二掺杂区;所述第一掺杂区具有第一导电类型,所述第二掺杂区具有第二导电类型。
8.根据权利要求7所述的图像传感器的制备方法,其特征在于,同一所述像素区内,所述光电二极管远离所述第一掺杂区,靠近所述第二掺杂区。
9.根据权利要求7所述的图像传感器的制备方法,其特征在于,所述第二掺杂区两侧的所述像素区内的所述光电二极管对称设置。
10.根据权利要求7所述的图像传感器的制备方法,其特征在于,自所述第二表面刻蚀所述衬底,以于相邻所述像素区之间形成第二沟槽,包括:
自所述第二表面刻蚀所述衬底至所述第一沟槽的底部,使得所述第二沟槽和所述第一沟槽连通。
11.根据权利要求7所述的图像传感器的制备方法,其特征在于,自所述第一表面刻蚀所述衬底,以于相邻所述像素区之间形成第一沟槽之后,包括:
通过所述第一沟槽对所述衬底进行掺杂,以于所述衬底内形成间隔的第三掺杂区;
于所述第一沟槽的侧壁和底部形成第一应力缓冲层;
于所述第一应力缓冲层的表面形成第一高K介电层;
于第一高K介电层的表面形成第一介质层,以填充所述第一沟槽。
12.根据权利要求7所述的图像传感器的制备方法,其特征在于,自所述第二沟槽对所述衬底进行掺杂,以于所述衬底内形成间隔的第一掺杂区和第二掺杂区之后,包括:
于所述第二沟槽的侧壁和底部形成第二应力缓冲层;
于所述第二应力缓冲层的表面形成第二高K介电层;
于所述第二高K介电层的表面形成第二介质层,以填充所述第二沟槽。
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