CN117497552B - 图像传感器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像传感器及其制作方法，所述方法包括：提供衬底，在衬底内形成阻挡层；对衬底进行离子注入，在阻挡层上形成第一光电二极管区；在衬底内形成多个隔离结构，每个隔离结构的底部均与阻挡层相接触，第一光电二极管区位于相邻隔离结构之间；在隔离结构上形成格栅；至少在衬底上形成具有掺杂元素的牺牲层，并进行快速热处理，使得掺杂元素扩散至衬底内，以在第一光电二极管区上形成第二光电二极管区。本发明采用离子注入与固相扩散相结合的方式形成光电二极管区，减小了离子注入的深度，从而能够减小由于离子注入对衬底造成的损伤，由此抑制串扰。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种图像传感器及其制作方法。
背景技术
图像传感器是指将光学图像转换成像素信号输出的设备。图像传感器包括CCD（Charge-coupled Device，电荷耦合器件）图像传感器与CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）图像传感器。与传统的CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器具有低功耗、低成本和与CMOS工艺兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用。现在CMOS图像传感器不仅应用于消费电子领域，例如微型数模相机（DSC）、手机摄像头、摄像机和数码单反（DSLR）等，而且在汽车电子、监控、生物技术和医学领域也得到了广泛的应用。
现有的CMOS图像传感器一般分为前照式（FSI）图像传感器和背照式（BSI）图像传感器两种。与传统的前照式图像传感器相比，背照式图像传感器可以允许光通过背侧进入并由光电二极管检测，由于光线无需穿过布线层，因此背照式图像传感器具有比前照式图像传感器更高的灵敏度。
然而，在背照式CMOS图像传感器的先进制程中，需要在前段制程中进行比较深的离子注入形成光电二极管（Photo diode）区域，从而形成CMOS的感光区域，但是高能量的离子注入会造成衬底的严重损伤，并且会造成串扰（cross talk）。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制作方法，采用离子注入与固相扩散相结合的方式形成光电二极管区，减小了离子注入的深度，从而能够减少由于离子注入对衬底造成的损伤，抑制串扰。
为解决上述技术问题，本发明提供一种图像传感器的制作方法，包括以下步骤：
提供一衬底，在所述衬底内形成阻挡层，所述阻挡层在所述衬底上的投影与所述衬底相重合；
对所述衬底进行离子注入，在所述衬底内的所述阻挡层上形成第一光电二极管区；
在所述衬底内形成多个隔离结构，每个所述隔离结构的底部均与所述阻挡层相接触，所述第一光电二极管区位于相邻所述隔离结构之间；
在所述隔离结构上形成格栅；以及
至少在所述衬底上形成具有掺杂元素的牺牲层，并进行快速热处理，使得所述掺杂元素扩散至所述衬底内，以在所述第一光电二极管区上形成第二光电二极管区。
可选的，所述隔离结构从所述衬底的顶部延伸至所述阻挡层；从所述衬底的底部进行离子注入在所述阻挡层上形成所述第一光电二极管区。
可选的，在所述衬底内形成阻挡层的方法包括：对所述衬底进行离子注入，所述离子注入中注入的离子包含氧离子，所述阻挡层的材料包含氧化硅；
离子注入之后，所述制作方法还包括：对所述衬底进行退火。
可选的，在所述隔离结构上形成格栅的方法包括：
在所述衬底上依次形成高k介质层与金属层；
刻蚀所述金属层与所述高k介质层至暴露出部分所述衬底，以形成位于所述隔离结构上的格栅。
可选的，在所述衬底上形成高k介质层之后，在形成所述金属层之前，还包括：在所述高k介质层上形成粘附层；
形成所述金属层之后，在对所述金属层刻蚀之前，还包括：形成第一保护层在所述金属层上。
可选的，暴露出的部分所述衬底的上表面低于所述隔离结构的上表面。
可选的，所述第一光电二极管区包含砷离子；具有掺杂元素的牺牲层包含掺杂有磷元素的硅。
可选的，形成所述第二光电二极管区之后，所述制作方法还包括：去除剩余的所述牺牲层；
去除剩余的所述牺牲层之后，所述制作方法还包括：
形成第二保护层在所述衬底上，所述第二保护层覆盖所述格栅的侧壁与顶部以及所述第二光电二极管区的上表面；
形成滤色器与微透镜，所述滤色器位于所述第二光电二极管区上方，且位于相邻所述格栅之间，所述微透镜位于所述滤色器之上。
可选的，采用化学气相沉积法形成所述牺牲层；采用湿法刻蚀去除剩余的所述牺牲层。
相应的，本发明还提供一种图像传感器，采用如上所述的图像传感器的制作方法制作而成。
综上所述，本发明提供的图像传感器及其制作方法中，首先在衬底内形成阻挡层，所述阻挡层在所述衬底上的投影与所述衬底相重合，之后对所述衬底进行离子注入，在所述衬底内的阻挡层上形成第一光电二极管区，接着在所述衬底内形成多个隔离结构，每个所述隔离结构的底部均与所述阻挡层相接触，所述第一光电二极管区位于相邻所述隔离结构之间，之后在所述隔离结构上形成格栅，接着至少在所述衬底上形成具有掺杂元素的牺牲层，并进行快速热处理，使得所述掺杂元素扩散至所述衬底内，以在所述第一光电二极管区上形成第二光电二极管区。本发明意想不到的效果是：通过采用离子注入与固相扩散相结合的方式形成光电二极管区，减小了离子注入的深度，从而能够减小由于离子注入对衬底造成的损伤，由此抑制串扰。
进一步的，由于格栅是通过刻蚀金属层与高k介质层形成的，至少具有双层结构，从而能够减小暗电流，最终提高图像传感器的质量。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1是本发明一实施例提供的图像传感器的制作方法的流程图。
图2是本发明一实施例提供的形成阻挡层之后的结构示意图。
图3是本发明一实施例提供的形成第一光电二极管区之后的结构示意图。
图4是本发明一实施例提供的隔离结构之后的结构示意图。
图5是本发明一实施例提供的形成第一保护层之后的结构示意图。
图6是本发明一实施例提供的形成格栅之后的结构示意图。
图7是本发明一实施例提供的形成牺牲层之后的结构示意图。
图8是本发明一实施例提供的牺牲层中的掺杂元素向衬底扩散之后的结构示意图。
图9是本发明一实施例提供的形成第二光电二极管区之后的结构示意图。
图10是本发明一实施例提供的形成微透镜之后的结构示意图。
附图中：
10-衬底；11-阻挡层；12-光电二极管区；121-第一光电二极管区；122-第二光电二极管区；13-隔离结构；131-第一氧化层；132-第二氧化层；14-高k介质层；141-氧化铝层；142-氧化钽层；15-粘附层；16-金属层；17-第一保护层；18-格栅；19-牺牲层；20-第二保护层；21-滤色器；22-微透镜。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，术语“近端”通常是靠近操作者的一端，术语“远端”通常是靠近患者的一端，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。
此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明一实施例提供的图像传感器的制作方法的流程图。如图1所示，所述图像传感器的制作方法包括以下步骤：
S1：提供一衬底，在所述衬底内形成阻挡层，所述阻挡层在所述衬底上的投影与所述衬底相重合；
S2：对所述衬底进行离子注入，在所述衬底内的所述阻挡层上形成第一光电二极管区；
S3：在所述衬底内形成多个隔离结构，每个所述隔离结构的底部均与所述阻挡层相接触，所述第一光电二极管区位于相邻所述隔离结构之间；
S4：在所述隔离结构上形成格栅；以及
S5：至少在所述衬底上形成具有掺杂元素的牺牲层，并进行快速热处理，使得所述掺杂元素扩散至所述衬底内，以在所述第一光电二极管区上形成第二光电二极管区。
图2至图10是本发明一实施例提供的图像传感器的制作方法的各步骤结构示意图。接下来，将结合图1与图2至图10对本发明实施例所提供的图像传感器的制作方法进行详细说明。
在步骤S1中，请参考图2所示，提供一衬底10，在所述衬底10内形成阻挡层11，所述阻挡层11在所述衬底10上的投影与所述衬底10相重合。
其中，所述衬底10的材料可以为硅、锗、锗硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等，也可以是绝缘体上硅，绝缘体上锗；或者还可以为其它的材料，例如砷化镓等III-V族化合物。在本实施例中，所述衬底10的材料为硅。
本实施例中，请参考图2所示，在所述衬底10内形成阻挡层11，所述阻挡层11在所述衬底10上的投影与所述衬底10相重合，即所述阻挡层11在垂直于所述衬底10上表面的方向上将所述衬底10分为上下两部分，后续在上部分的所述衬底10内形成光电二极管区与隔离结构，而下部分的所述衬底10在前段制程内形成有半导体器件。可以理解的是，本实施例的所述衬底10包含的是用于形成隔离结构与光电二极管区的区域，当然，所述衬底10还可以包含形成其他半导体器件的区域，该区域内则无需形成所述阻挡层11，也就是说，所述阻挡层11仅形成于所述衬底10内后续形成有所述隔离结构与所述光电二极管区的区域内。
所述阻挡层11靠近所述衬底10的底部，后续在所述衬底10的上部分（即所述阻挡层11上的所述衬底10）内形成隔离结构与光电二极管区，所述阻挡层11用于隔离相邻所述光电二极管区，当然，在形成所述隔离结构时，所述阻挡层11还可以作为刻蚀阻挡层。
示例性的，对所述衬底10进行离子注入以形成所述阻挡层11，例如，对所述衬底10进行氧离子注入，之后对所述衬底10进行退火，使得所述氧离子与所述衬底10内的硅反应转化为氧化硅，即所述阻挡层11的材质优选为氧化硅，并且退火也能够修复由于离子注入对所述衬底10造成的损伤。所述离子注入的深度由后续形成的所述隔离结构的深度来决定。当然，也可以采用本领域技术人员已知的其他方法形成所述阻挡层11，所述阻挡层11的材质也不仅限于氧化硅。
在步骤S2中，请参考图3所示，对所述衬底10进行离子注入，在所述衬底10内的所述阻挡层11上形成第一光电二极管区121。
对所述衬底10进行离子注入，示例性的，注入的离子包含砷离子（As），在所述衬底10内形成第一光电二极管区121。所述第一光电二极管区121位于上部分的所述衬底10内，所述第一光电二极管区121位于所述阻挡层11之上，可以与所述阻挡层11接触，也可以不与所述阻挡层11接触。
示例性的，将图3中朝上的一面作为所述衬底10的顶部，将朝下的一面作为所述衬底10的底部，可以从衬底10的底部进行离子注入形成所述第一光电二极管区121。在上述形成所述阻挡层11时，也可以从所述衬底10的底部进行离子注入。
在一实施例中，所述第一光电二级管区121可以仅形成于预订形成光电二极管的区域内，即位于后续形成的隔离结构之间的区域内，如图3所示。在另一实施例中，所述第一光电二极管区121可以形成于所述阻挡层11上的区域内，即所述第一光电二极管121也可以将所述衬底10分为上下两部分，即所述第一光电二极管区121在所述阻挡层11上的投影与所述阻挡层11相重合，在后续形成隔离结构的过程中，会去除隔离结构所在区域内的所述第一光电二极管区121，使得剩余的所述第一光电二极管121仅位于图3所示的区域内。
在步骤S3中，请参考图4所示，在所述衬底10内形成多个隔离结构13，每个所述隔离结构13的底部均与所述阻挡层11相接触，所述第一光电二极管区121位于相邻所述隔离结构13之间。
所述隔离结构13用于隔离光电二极管区。本实施例中，所述隔离结构13从所述衬底10的顶部向底部延伸至所述阻挡层11，所述隔离结构13的底部与所述阻挡层11相接触。也就是说，相邻所述隔离结构13与所述阻挡层11将所述衬底10分为多个区域，所述多个区域作为光电二极管区。
所述隔离结构13可以为深沟槽隔离结构，或者是深沟槽隔离结构与浅沟槽隔离结构相结合组成的隔离结构，本实施例中，以所述隔离结构13为深沟槽隔离结构为例进行说明。
示例性的，首先在所述衬底10上形成掩膜层，对所述掩膜层进行图形化处理形成图形化的掩膜层；接着，以所述图形化的掩膜层为掩膜，对所述衬底10进行刻蚀，在所述衬底10内形成多个深沟槽（未图示），所述深沟槽暴露出所述阻挡层11（即所述阻挡层11作为所述深沟槽的刻蚀停止层）；接着，去除所述图形化的掩膜层；之后，在所述深沟槽内填充绝缘材料，例如氧化硅或氮化硅，所述绝缘材料填满所述深沟槽并覆盖所述衬底10；之后，对所述绝缘层进行平坦化至暴露出所述衬底10，从而形成所述深沟槽隔离结构13。
一实施例中，在所述深沟槽内形成第一氧化层131，所述第一氧化层131形成于所述深沟槽的侧壁及底部，以及所述衬底10的上表面，例如可以采用ISSG（In-Situ SteamGeneration，原位水气生成）工艺形成所述第一氧化层131，所述第一氧化层131的材质优选为氧化硅，采用该方法可以对由于刻蚀对所述衬底10造成的损伤进行修复。接着，在所述深沟槽内填充第二氧化层132，所述第二氧化层132填满所述沟槽并覆盖所述第一氧化层131，例如可以采用化学气相沉积工艺形成所述第二氧化层132，所述第二氧化层132的材质优选为氧化硅。之后对所述第二氧化层132进行平坦化至暴露出所述第一氧化层131，形成如图4所示的结构，所述第一氧化层131与所述第二氧化层132构成所述隔离结构13，并且所述衬底10上也形成有所述第一氧化层131。当然，在其他实施例中，也可以采用其他方法形成所述隔离结构13，所述隔离结构13也可以是其他任意已知的结构，本发明对此不作限定。
在步骤S4中，请参考图5与图6所示，在所述隔离结构13上形成格栅18。
请参考图5所示，在所述衬底10上依次形成高k介质层14与金属层16。
首先在所述衬底10上形成高k介质层14，所述高k介质层14覆盖所述衬底10与所述隔离结构13（本实施例中，具体为覆盖所述衬底10上的所述第一氧化层131与所述隔离结构13）。所述高k介质层14包括氧化铝层（Al2O3）141与氧化钽层（TaO）142，但不限于此。所述高k介质层14可以通过一种或多种薄膜沉积工艺形成，包括但不限于化学气相沉积（ChemicalVapor Deposition，CVD）、物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）、原子层沉积（Atomic layer deposition，ALD）、热氧化、电镀、化学镀或其任何组合。
接着，在所述高k介质层14上形成金属层16。所述金属层16可以包含铝，但不限于此。所述金属层16可以采用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、电镀、化学度等工艺形成。
本实施例中，在形成所述高k介质层14之后，在形成所述金属层16之前，还可以在所述高k介质层14上形成粘附层15。所述粘附层15的材质包含但不限于氧化硅，可以采用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积等沉积方法形成。所述粘附层15用于提高所述金属层16与所述高k介质层14之间的粘附力。
在形成所述金属层16之后，还可以在所述金属层16上形成第一保护层17，所述第一保护层17覆盖所述金属层16。所述第一保护层17的材质包含但不限于氧化硅，可以采用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积等沉积方法形成。所述第一保护层17用于保护所述金属层16与所述高k介质层14，并且可以通过调整所述第一保护层17的厚度来调整后续形成的格栅的厚度。
请参考图6所示，刻蚀所述金属层16与所述高k介质层14至暴露出部分所述衬底10，以形成位于所述隔离结构13上的格栅18。
本实施例中，刻蚀去除光电二极管区所对应的所述金属层16与所述高k介质层14，保留所述隔离结构13所对应的所述金属层16与所述高k介质层14，以在所述隔离结构13上形成格栅18。本实施例中意想不到的效果是：所述格栅18至少具有双层结构，本实施例中，所述格栅18具体为四层结构，从而能够减小暗电流，提高图像传感器的质量。
具体的，依次对所述第一保护层17、所述金属层16、所述粘附层15以及所述高k介质层14进行刻蚀，本实施例中，还需要继续对所述衬底10上的第一氧化层131进行刻蚀，至暴露出所述衬底10，即暴露出所述第一光电二极管区121上方的所述衬底10。可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀对上述材料层进行刻蚀，当然可以采用本领域技术人员已知的其他刻蚀方法。
由于需要暴露出所述衬底10的表面，因此可以进行过刻蚀，保证所述隔离结构13之间的所述衬底10上的材料层被全部刻蚀，暴露出的所述衬底10的上表面可以低于所述隔离结构13的上表面。
在步骤S5中，请参考图7至图9所示，至少在所述衬底10上形成具有掺杂元素的牺牲层19，并进行快速热处理，使得所述掺杂元素扩散至所述衬底10内，以在所述第一光电二极管区121上形成第二光电二极管区122。
本实施例中，采用的是固相扩散（SPD，solid phase diffusion）的方法形成所述第二光电二极管区122。所述固相扩散通过进行热处理升高温度，使具有掺杂元素的牺牲层19中的掺杂元素扩散至所述衬底10内。
首先，请参考图7所示，在暴露出的所述衬底10上形成具有掺杂元素的牺牲层19，所述牺牲层19覆盖暴露出的所述衬底10，并覆盖所述格栅18的侧壁及顶部。示例性的，可以采用化学气相沉积法形成所述牺牲层19。
接着，进行快速热处理，使得所述牺牲层19内的所述掺杂元素扩散至所述衬底10内，在所述第一光电二极管区121上形成第二光电二极管区122。所述第一光电二极管区121与所述第二光电二极管区122共同构成图像传感器的光电二极管区12，形成如图8所示的结构。
本实施例中，具有掺杂元素的牺牲层19为磷化硅（SiP），即掺杂有磷的硅层。其中磷扩散至所述衬底10内，形成掺杂有磷元素的所述第二光电二极管区122。
请参考图8与图9所示，最后去除剩余的所述牺牲层19。示例性的，可以采用湿法刻蚀的方法去除剩余的所述牺牲层19，例如采用氢氟酸去除所述牺牲层19。
本实施例中意想不到的效果是：通过采用离子注入与固相扩散相结合的方式形成光电二极管区12，减小了离子注入的深度，从而能够减小由于离子注入对衬底10造成的损伤，由此抑制串扰。另外，采用离子注入与固相扩散相结合的方式形成两个光电二极管区，与完全采用固相扩散的方式形成两个光电二极管区相比，减少了固相扩散的次数，可以节约生产成本，并且减少了快速热处理的次数，从而避免对所述衬底10底部内的半导体器件造成影响。
并且，本实施例中，通过离子注入形成掺杂有砷的第一光电二极管区121，通过固相扩散形成掺杂有磷的第二光电二极管区122，最终形成具有浓度梯度的光电二极管区12，从而能够增加光线的反射和折射，提高所述光电二极管区12的光电反应效率。
接着，请参考图10所示，形成所述光电二极管区12之后，所述制作方法还包括：形成第二保护层20在所述衬底10上，所述第二保护层20覆盖所述格栅18的侧壁与顶部以及所述第二光电二极管区122的上表面。
形成所述第二保护层20之后，还可以在所述第二保护层20上形成滤色器21与微透镜22，所述滤色器21位于所述第二光电二极管区122上方，且位于相邻所述格栅18之间，所述微透镜22位于所述滤色器21之上。
本发明提供的图像传感器的制作方法中，首先在衬底10内形成阻挡层11，所述阻挡层11在所述衬底10上的投影与所述衬底10相重合，之后对所述衬底10进行离子注入，在所述衬底10内的所述阻挡层11上形成第一光电二极管区121，接着在所述衬底10内形成多个隔离结构13，每个所述隔离结构13的底部均与所述阻挡层11相接触，所述第一光电二极管区121位于相邻所述隔离结构13之间，之后在所述衬底10上依次形成高k介质层14与金属层16，接着刻蚀所述金属层16与所述高k介质层14至暴露出部分所述衬底10，以在所述隔离结构13上形成格栅18，接着至少在暴露出的所述衬底10上形成具有掺杂元素的牺牲层19，并进行快速热处理，使得所述掺杂元素扩散至所述衬底10内，以在所述第一光电二极管区121上形成第二光电二极管区122。本发明意想不到的效果是：通过采用离子注入与固相扩散相结合的方式形成光电二极管区12，减小了离子注入的深度，从而能够减小由于离子注入对衬底10造成的损伤，由此抑制串扰。并且，由于格栅18是通过刻蚀金属层16与高k介质层14形成的，具有双层结构，从而能够减小暗电流，提高图像传感器的质量。
相应的，本发明还提供一种图像传感器，采用如上所述的图像传感器的制作方法制作而成。图10是本发明一实施例提供的形成微透镜之后的结构示意图，请参考图10所示，所述图像传感器包括：
衬底10；
阻挡层11，位于所述衬底10内，所述阻挡层11在所述衬底10上的投影与所述衬底10相重合；
隔离结构13，位于所述衬底10内，每个所述隔离结构13的底部均与所述阻挡层11相接触；
光电二极管区12，位于所述隔离结构13之间的所述阻挡层11上的所述衬底10内，所述光电二极管区12包括位于所述阻挡层11上的第一光电二极管区121与位于所述第一光电二极管区121上的第二光电二极管区122；
格栅18，位于所述隔离结构13上方，所述格栅18包括高k介质层14与位于所述高k介质层14上的金属层16。
进一步的，所述第一光电二极管区121内掺杂有砷离子，所述第二光电二极管区122内掺杂有磷元素，但不限于此。
进一步的，所述隔离结构13包括位于深沟槽侧壁与底部的第一氧化层131以及填满所述深沟槽的第二氧化层132。所述第一氧化层131与所述第二氧化层132的材质均包含但不限于氧化硅。
进一步的，所述格栅18还包括位于所述高k介质层14与所述金属层16之间的粘附层15，以及位于所述金属层16上的第一保护层17。所述高k介质层14依次包括氧化铝层141与氧化钽层142，但不限于此。本实施例中，所述格栅18具有多层结构，能够减小暗电流，从而提高图像传感器的质量。
进一步的，所述图像传感器还包括第二保护层20、滤色器21与微透镜22，所述第二保护层20覆盖所述格栅18的侧壁与顶部以及所述第二光电二极管区122的上表面，所述滤色器21位于所述第二光电二极管区122上方，且位于相邻所述格栅18之间，所述微透镜22位于所述滤色器21之上。
综上所述，本发明提供的图像传感器及其制作方法中，首先在衬底内形成阻挡层，所述阻挡层在所述衬底上的投影与所述衬底相重合，之后对所述衬底进行离子注入，在所述衬底内的阻挡层上形成第一光电二极管区，接着在所述衬底内形成多个隔离结构，每个所述隔离结构的底部均与所述阻挡层相接触，所述第一光电二极管区位于相邻所述隔离结构之间，之后在所述隔离结构上形成格栅，接着至少在所述衬底上形成具有掺杂元素的牺牲层，并进行快速热处理，使得所述掺杂元素扩散至所述衬底内，以在所述第一光电二极管区上形成第二光电二极管区。本发明意想不到的效果是：通过采用离子注入与固相扩散相结合的方式形成光电二极管区，减小了离子注入的深度，从而能够减小由于离子注入对衬底造成的损伤，由此抑制串扰。
进一步的，由于格栅是通过刻蚀金属层与高k介质层形成的，至少具有双层结构，从而能够减小暗电流，最终提高图像传感器的质量。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种图像传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一衬底，在所述衬底内形成阻挡层，所述阻挡层在所述衬底上的投影与所述衬底相重合；
对所述衬底进行离子注入，在所述衬底内的所述阻挡层上形成第一光电二极管区，所述第一光电二极管区仅位于预订形成所述第一光电二极管的区域内；
在所述衬底内形成多个隔离结构，每个所述隔离结构的底部均与所述阻挡层相接触，所述第一光电二极管区位于相邻所述隔离结构之间；
在所述隔离结构上形成格栅；以及
至少在所述衬底上形成具有掺杂元素的牺牲层，并进行快速热处理，使得所述掺杂元素扩散至所述衬底内，以在所述第一光电二极管区上形成第二光电二极管区；
其中，形成所述隔离结构的方法包括：在所述衬底内形成多个深沟槽，所述深沟槽暴露出所述阻挡层；采用ISSG工艺在所述深沟槽的侧壁及底部形成第一氧化层；在所述深沟槽内填充第二氧化层，所述第二氧化层填满所述深沟槽；所述第一氧化层与所述第二氧化层构成所述隔离结构。
2.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述隔离结构从所述衬底的顶部延伸至所述阻挡层；从所述衬底的底部进行离子注入在所述阻挡层上形成所述第一光电二极管区。
3.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述衬底内形成阻挡层的方法包括：对所述衬底进行离子注入，所述离子注入中注入的离子包含氧离子，所述阻挡层的材料包含氧化硅；
离子注入之后，所述制作方法还包括：对所述衬底进行退火。
4.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述隔离结构上形成格栅的方法包括：
在所述衬底上依次形成高k介质层与金属层；
刻蚀所述金属层与所述高k介质层至暴露出部分所述衬底，以形成位于所述隔离结构上的格栅。
5.根据权利要求4所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述衬底上形成高k介质层之后，在形成所述金属层之前，还包括：在所述高k介质层上形成粘附层；
形成所述金属层之后，在对所述金属层刻蚀之前，还包括：形成第一保护层在所述金属层上。
6.根据权利要求4所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，暴露出的部分所述衬底的上表面低于所述隔离结构的上表面。
7.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述第一光电二极管区包含砷离子；具有掺杂元素的牺牲层包含掺杂有磷元素的硅。
8.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，形成所述第二光电二极管区之后，所述制作方法还包括：去除剩余的所述牺牲层；
去除剩余的所述牺牲层之后，所述制作方法还包括：
形成第二保护层在所述衬底上，所述第二保护层覆盖所述格栅的侧壁与顶部以及所述第二光电二极管区的上表面；
形成滤色器与微透镜，所述滤色器位于所述第二光电二极管区上方，且位于相邻所述格栅之间，所述微透镜位于所述滤色器之上。
9.根据权利要求8所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，采用化学气相沉积法形成所述牺牲层；采用湿法刻蚀去除剩余的所述牺牲层。
10.一种图像传感器，其特征在于，采用如权利要求1~9中任一项所述的图像传感器的制作方法制作而成。
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