TW201138082A - Back side defect reduction for back side illuminated image sensor - Google Patents

Description

201138082 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於半導體元件’且特別是有關於半導 體影像感測元件（semiconductor image sensor device) ° 【先前技術】 半導體影像感測器（semiconductor image sensor)用以 感測光線。互補式金氧半（CMOS)影像感測器（CIS)及電荷 _ 耦合元件（charge-coupled device，CCD)感測器廣泛地用 於許多應用，例如靜態數位相機（digital still camera)或行 動電話相機（mobile phone camara)之應用。這些裝置利用 基底中之晝素陣列（array of pixels)，包括光二極體 (photodiodes)及電晶體，其可吸收朝基底投射之光線 (radiation)，並將所感測之光線轉換為電性訊號（electrical signals)。 · 背照式（back side illuminated，BSI)影像感測元件為 φ 影像感測元件的一種型式。背照式影像感測元件之製作 一般需要薄化製程以減少基底之厚度。一般亦於薄化製 程之後進行拋光製程（或視為薄化製程之一部分）以確認 背照式影像感測元件之背側為平滑且平坦的。然而，薄 化製程及拋光製程可能導致缺陷產生於背照式影像感測 元件中，尤其是接近基底之背側處。這些缺陷可能造成 暗電流（dark currents)及白晝素（white pixels)，其降低背照 式影像感測元件之影像品質及效能。現存的背照式影像 感測元件之製作方法可能無法充足地對付這些問題。 0503-A34888TWF/jychen 3 201138082 因此，雖然現存製作背照式影像感測元件的方法一 般對於它們的預期的目的而言已足夠，但尚未在所有的 方面完全滿足。 【發明内容】 本發明一實施例提供一種影像感測元件，包括：一 基底，具有一前側及一背側；一光線感測元件，形成於 該基底中’該光線感測元件用以偵測透過該背側進入該 基底之一光波；以及一再結晶；5夕層，形成於該基底之該 背側上，該再結晶矽層具有與該基底之光激發螢光強度 不同的光激發螢光強度。 本發明一實施例提供一種影像感測元件，包括：一 基底，具有：一前表面；一背表面，與該前表面相反； 以及互相不彼此包括之一第一部分及一第二部分，該第 一部分鄰接該背表面而設置，該第一部分設置於該第二 4分與3玄背表面之間，其中該第一部分之電阻小於該第 二部分；以及一光線感測區，設置於該基底中，該光線 感測區用以感測透過該背表面而朝該光線感測區投射之 一光線。 本發明一貫施例提供一種製作影像感測元件的方 法’包括.提供一基底’具有一前侧及一背侧；於該基 底中形成-光線感測區，該光線感測區用於感測透過該 背側朝該光線感測區投射之—光線；以及在形成該光線 感測區之後’以-種方式對該基底進行—退火製程而使 該基底靠近該背側之一部分被熔化。 0503-A34888TWF/jychen 4 201138082 【實施方式】 以下將詳細說明本發明實施例之製作與使用方式。 然應注意的是，本發明提供許多可供應用的發明概^ 其可以多種特^型式實施。文中所舉例討論之特定^施 例僅為製造與❹本發明之蚊方式，非_限制本發 明之範圍。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號 或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代 •表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。 再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上或之上 時’包括第-材料層與第二材料層直接接觸或間隔有一 或更多其他材料層之情形。為了簡單與清楚化 構可能會繪成不同的尺寸。 顯示於第1圖的是用以根據本發明—實施例製作 照式影像感測元件的方法u的流程圖。請參照第】圖， 方法11開始於㈣13,提供具有前側及背側之基底 Φ法U繼續進行至步驟15，於基底中形成光線感測區 _如_ sensmg region)。光線感測區可用以感測自背側 朝光線感測區投射之光線。方法u繼續進行至步驟Η， 以一種方式對基底進行退火岐基織近㈣之部分溶 化0 :2_6圖顯示根據第】圖之方法u之一實施例製作 。“照式影像感測元件之裝置的一系列製程局部剖面 I發1瞭解的是，第2·6圖已簡化以更佳地了解本揭露書 0503-A34888TWF/jychen 5 201138082 請參照第2圖，影像感測元件30包括基底32，其亦 稱為元件基底（device substrate)。基底32為掺雜有P型 摻質（p-type dopant)之梦基底（例如摻雜硼），在此情形 下，基底32為P型基底（p-type substrate)。或者，基底 32可為其他適合的半導體材料。例如，基底32可為摻雜 有N型摻質（例如，磷或砷）之矽基底，在此情形下，基 底32為N型基底。基底32可包括其他的元素半導體， 例如鍺及鑽石（diamond)。基底32可選擇性包括化合物半 導體（compound semiconductor)及 / 或合金半導體（alloy semiconductor)。再者，基底32可包括磊晶層（epitaxial layer，epi layer)、可受應變以增進效能、及可包括絕緣 層上覆矽（SOI)結構。 基底32具有前側（front side)34及背侧（back side)36。為了促進接下來的討論，基底32顯示成垂直翻 轉上側在下之型式。換言之，基底32係顯示成前側34 較靠近於第2圖之底部，而背侧36較靠近第2圖之頂部。 前側34亦可稱作前表面，而背側36亦可稱作背表面。 基底32具有初始厚度38，其介於近乎ΙΟΟμηι及近乎 3000μιη之間。在一實施例中，初始厚度38近乎為700μιη。 基底32包括許多區域，其可包括畫素陣列區 (pixel-array region)、周邊區（periphery region)、接墊區 (bonding pad region)、及切割線區（scribe line region)。晝 素陣列區包含光線感測晝素之陣列（arrays of radiation-sensing pixels)。每一畫素可包括光線感測元件 (radiation-sensing device) ’其可感測或偵測具有特定波長 0503-A34888TWF/jychen 6 201138082 之光線，其可相應於不同顏色之光線。周邊區包括需被 保持光學上黑暗之元件。這些元件可為數位元件，例如 是特定應用積體電路（application-specific integrated circuit，ASIC)或單晶片系統（SyStein-〇n-chip，SOC)元件。 周邊區中之元件亦可為參考晝素（reference pixel)，其用 以建立影像感測元件30之光線強度的基線(baseline)。 接墊區為影像感測元件3 0之一或多個接墊將被形成 之位置。接墊允許電性連接建立於影像感測元件30與外 • 部裝置（external devices)之間。切割線區包括包含介於許 多相鄰半導體晶粒（dies)之間之邊界（boundaries)的區 域。在之後的製程中’切割線區被切穿以在晶粒被封裝 並以積體電路晶片作販賣之前，物理上地分離這些相鄰 的晶粒。為了簡化之目的，周邊區、接墊區、及切割線 區不顯示。第2圖僅顯示來自基底32之晝素陣列區之一 範例晝素50。然而，可了解的是，任何數量之晝素可能 於晝素陣列區中形成，且這些其他晝素可能以不同於晝 Φ 素50之方式實施。晝素50之概略邊界（approximate boundaries)係以虛線（broken curved lines)顯示於第 2 圖 中。 於基底32中形成隔離結構（isolation structures)60及 61以定義出晝素50之邊界。隔離結構60及61包括淺溝 槽絕緣結構（STI features)。或者，隔離結構60及61可包 括深溝槽絕緣結構（deep trench isolation features)或摻雜 絕緣結構（doped isolation features)。亦可了解的是，隔離 結構60及61可包括淺溝槽絕緣結構、深溝槽絕緣結構、 0503-A34888TWF/jychen 7 201138082 及摻雜絕緣結構之適當結合。 在一實施例令，其中之隔離結構6〇及61為 絕緣結構或深溝槽絕緣結構 底、之二 料並接著於開口甲填充介電材 成。雖η物材料、氮化物材料、或前述之組合)而形 6〇及二：了簡化之目的而未顯示於圖中，但隔離結構 績潘此可由淺井（姻⑽Well)及深井（deep wel1)所圍 淺井及深村皆具有與基底32相㈣摻雜極性 ^ gpolanty)。換言之’若基底32係摻雜以p型推質， ，麼淺井及深井亦摻雜以p型摻f，反之亦然。在其他 貫施例中’隔離結構6G及61包括摻_緣結構，這些 4雜絕緣結構可藉由使用具有與光_測區Μ相反之推 雜極性的摻質自前側34摻雜基底而形成。因此，若光線 感測區9G為，用以形成摻雜絕緣結構之摻質便為p 型推質。 接著於基底32中升> 成光線感測區（或元件）9〇以作 為晝素5G之-部分。光線感測區⑽係形成於隔離結構 60與61之間。光線感測區9〇係藉由自前側％於基底 32上進行離子佈植製程（ion implantation process)100而 形成。離子佈植製程HK)對基底32佈植具有與基底32 相反之摻雜極性的摻質。例如，在一實施例中，基底Μ 為Ρ型基底，光線感測區90則摻雜以Ν型摻質。在另一 實施例中，基底32為Ν型基底，光線感測區9〇則摻雜 以Ρ型摻質。 " 在顯示於第2圖之實施例中，光線感測區9〇係鄰接 0503-A34888TWF/jychen 8 201138082 或靠近基底32之前側34而形成。在另一實施例中，取 決於所需設計及製作需求，光線感測區90可形成於離前 側34更遠的較深處。光線感測區90之方位或位置可藉 由調節離子佈植製程100之佈植能量位階（implantation energy level)而調整。例如，較高的佈植能量位階造成較 深的佈植，其指光線感測區90形成於離前侧34更遠的 較深處。相似地，較低的佈植能量位階造成光線感測區 90形成在較接近前側34處。 • 光線感測區90可用於感測或偵測透過基底32之背 側36而朝光線感測區90投射之光波（radiation wave)。在 一實施例中，光線感測區90包括固定式光二極體（pinned photodiodes)。在其他實施例中，光線感測區90可包括其 他型式的光二極體、光閘（photogates)、重置電晶體（reset transistors)、源極隨耦極電晶體（source follower transistors)、或轉換電晶體（transfer transistors)。為了簡 化之目的，光線感測區90之結構細節未於圖式中繪出。 • 在影像感測元件30運作期間，可能發生雜訊，例如 是交叉干擾（cross-talk)。例如，電性交叉干擾會發生於當 電荷載子自晝素50散佈/擴散至鄰近的晝素（未顯示）之中 時，反之亦然。作為其他例子，光學上之交叉干擾會發 生於當預設由一晝素所接收之來自光波的光子最終被非 預設的鄰近畫素所接收。若聽任其不減弱，電性或光學 上之交叉干擾將降低影像感測元件30之效能。在此，隔 離結構60及61於畫素50與相鄰晝素之間提供足夠的隔 離，因而大抵減輕電性及光學上之交叉干擾。 0503-A34888TWF/jychen 9 201138082 現清參照第3圖，於基底32之前側34上形成内連 線結構（interconnect structure)140。内連線結構140包括 複數個圖案化介電層及圖案化導電層，其於影像感測元 件30之許多摻雜結構（doped features)、電路（circuitry)、 及輸出/輸入（inout/output)之間提供内連線 (interconnections)，例如是線路(wiring)。内連線結構 14〇 包括層間介電層（ILD)及多層内連線（multUayer interconnect，MLI)結構，其形成一種結構，例如是層間 介電層分離並隔絕每一多層内連線結構與其他的多層内 連線結構。多層内連線結構包括接點（c〇ntacts)、導電插 塞（Was)、及形成於基底32上之金屬線路（metallines)。 在一實施例中，多層内連線結構可包括導電材料， 例如是鋁、鋁/矽/銅合金、鈦、氮化鈦、鎢、多晶矽、金 屬矽化物、或前述之纟子合，其可稱作鋁内連線。鋁内連 線可藉由包含物理氣相沉積（PVD)、化學氣相沉積 (CVD)、或前述之組合的製程而形成。其他形成鋁内連線 之製造技術可包括微影製程及蝕刻製程以將導電材料圖 案化’以用作垂直連接（導電插塞via及接點contact)及水 平連接（導電線路conductive line)。或者，可使用銅多層 内連線來形成金屬圖案。銅内連線結構可包括銅、銅合 金、鈦、氮化鈦、钽、氮化鈕、鎢、多晶矽、金屬矽化 物、或前述之組合。銅内連線可藉由包含化學氣相沉積、 濺鍍（sputtering)、電鍍(plating)、或其他適合製程之技術 而形成。 於内連線結構140上形成緩衝層（buffer layer)l50。 0503-A34888TWF/jychen 201138082 在一實施例中，緩衝層150包括介電材料，例如氧化矽。 或者’緩衝層150可選擇性包括氮化矽。緩衝層150藉 由C VD、P VD、或其他適合的技術而形成。藉由化學機 械研磨（CMP)製程以將緩衝層150平坦化而形成平滑表 面。 接著’將承載基板（carrier substrate)160接合至緩衝 層150，使得基底32之背側36的製程得以進行。承載基 板160藉著分子力（molecular forces)而接合至缓衝層 • 150。承載基板160可類似於基底32而包括矽材料。或 者’承載基板160可選擇性包括玻璃基板。承載基板160 對形成於基底32之前側34上之許多結構提供保護。承 載基板160還對基底32之背侧36的製程提供機械強度 (mechanical strength)及支持（support)，其將在以下作討 論。可了解的是，可選擇性進行退火製程以加強接合強 度。緩衝層150提供基底32與承載基板160之間的.電性 絕緣。 Φ 之後，進行薄化製程（thinning process或thin down process)170以自背側36薄化基底32。在一實施例中， 薄化製程170包括化學機械研磨製程。薄化製程170亦 可包括鑽石擦洗製程（diamond scrubbing process)、研磨製 程（grinding process)、或其他適合的製程。大量的材料可 藉由薄化製程170而自基底32移除。在進行薄化製程no 之後，基底32具有厚度180,其介於近乎1 μπι與近乎6μιη 之間。 薄化製程170可能造成複數個缺陷185出現在基底 0503-A34888TWF/jychen 11 201138082 32中，尤其是接近基底32之背側36處。這些缺陷185 可能相對深地延伸進基底32中，例如延伸進入基底32 約數百奈米（nm)。這些缺陷185可為物理缺陷（Physical defects)或電性缺陷（electrical defects)，且可捕捉載子 例如電子。被捕捉之載子（trapped carriers)可能產生漏電 流（leakage current) ^漏電流對於影像感測器（例如’影像 感測元件30)而言是個問題。例如，當有足夠量的漏電流 時，光線感測區90可能錯誤地偵測“光線”’即使當影 像感測元件30放置於光學上黑暗的瓖境之中。換言之’ 畫素50可能最終“感測到，，光線，即使當其不應該感測 到時（因實際上沒有光線）。在此情形下’漏電流可稱作 “暗電流（dark current)，，，而晝素5〇句"變成所谓的白 晝素（white pixel)” 。 暗電流與白畫素降低影像感測元件30之效能’因而 為不受歡迎的。先前的背照式影像感測器製程可能無法 充分地移除造成暗電流及白畫素之缺陷185 °比較地’本 揭露書之實施例提供大抵減少暗電流及白晝素之解決方 法。此技術將在之後詳細地討論。 現請參照第4圖，進行佈植製程I90以透過背側36 將摻質佈植進基底32中。摻質可為複數個摻質離子 (dopant ions)，例如棚離子、碟離子、成神離子。使用於 佈植製程190中之摻質的種類可取決於設計需求而變 化。例如，若光線感測區90之有效光線感測面積需要擴 大，那麼佈植製程190之摻質係選擇成具有與光線感測 區90相同之摻雜極性（因而具有與基底32相反之摻雜極 0503-A34888TWF/jychen 12 201138082 性）。若需要增加載子電位（carrier potential)，那麼佈植製 程190之摻質係選擇成具有與基底32相同之摻雜極性（因 而具有與光線感測區90相反之摻雜極性）。在一實施例 中，使用P型摻質，例如硼（B)或氟化硼（BF2)作為佈植製 程190之摻質。佈植能量介於近乎〇」千電子伏特（KeV) 與近乎50千電子伏特（KeV)之間。佈植劑量（implantation dosage)介於近乎ΐχΐ〇12原子/cm3與近乎ΐχΐ〇]5原子/cm3 之間。 • 現請參照第5圖，對基底32之背侧36進行退火製 程（annealing process)210。在一實施例中，退火製程210 為雷射退火製程（laser annealing process)，並可到達足夠 高的退火溫度以將基底32接近背側36之部分熔化。例 如，在一實施例中，基底32包括矽，退火製程210可到 達近乎攝氏1414度之退火溫度，其溫度高到足以熔化 * 矽。因此，基底32接近背側36之一部分230被熔化。 部分230具有熔化深度240，其量測自基底32之背 • 側36。熔化深度240 —般與使用於退火製程210中之退 火時間（duration)及退火能量大小有關。較長的退火時間 或較高的退火能量一般造成較深的熔化深度240。因此， 熔化深度240可藉由調整退火時間及能量而控制，但僅 能控制某種程度。這部分是因為熔化深度240可能被停 止於一最大熔化深度。當到達最大熔化深度時，熔化深 度240可能不會成長，即使增加退火時間或退火能量。 其中一原因是基底32中之溫度在更深入基底32處（更遠 離背側36處）會快速地衰減。在基底32之超出最大熔化 0503-A34888TWF/jychen 13 201138082 深度的區域，在這些區域之温度可能不足以高到能熔化 石夕。 再者，實際重要的是，退火時間及退火能量可能受 限於其他因素。例如，若熔化深度240過高，那麼晝素 50可能無法吸收及偵測具有相對短波長之光線，例如是 藍光（其波長介於約450nm與490nm之間）。在另一例子 中，製程可能對影像感測元件30分派熱預算（thermal budget)。熱預算定義在升溫製程期間，轉移至晶圓（其上 製造有影像感測元件30)之熱能總量。若傳送至晶圓之熱 能超出所分派的熱預算，晶圓上之元件可能被破壞且可 能變得無法運作。因此，退火時間及退火能量可能亦實 際上受限於可利用之熱預算，即使在理論最大炼化深度 可到達之前。 在此’佈植製程190(第4圖）幫助退火製程210之進 行。尤其，藉由佈植製程190而佈植進入基底32之摻質 將造成基底32具有較低的有效溶化溫度（effective melting temperature)及較高的熔化深度240。換言之，因 為基底32於接近背側36處被摻雜，實際的退火溫度可 能不需到達1414°C才能熔化接近基底32之背側36處的 石夕’其幫助降低（或符合）熱預算。亦因為佈植，炼化部分 230可達到較高的熔化深度240(相較於若佈植製程190 未曾進行之情形）。 為了提供一些範例數值，在一實施例中，退火製程 210具有介於近乎10奈秒（nanoseconds，ns)與近乎1000 奈秒（ns)之間的退火時間，及具有介於近乎0.5J/cm2與近 0503-A34888TWF/jychen 201138082 乎5 J/cm2之間的退火能量位階（annealing energy level)。 在此實施例中，最終溶化深度240介於近乎5nm與近乎 200nm之間。 退火製程210造成基底32之部分230中的矽熔化並 再結晶（recrystalize)。因此’部分230亦可稱作再結晶層 (recrystalized layer)230。基於佈植製程 190(第 4 圖），再 結晶層230相較於基底32之其他部分明顯更加地重摻 雜，例如多 了數個數量級（several orders of magnitude)， • 其中每多一數量級為多10倍。在一實施例中，再結晶層 230之摻雜濃度程度為介於近乎ΐχΐ〇18原子/cm3與近乎 lxlO21原子/cm3之間。 相較於未曾熔化之矽（例如基底32之介於再結晶層 230與光線感測區90之間的區域250)，再結晶層230還 擁有其他不同的物理特性。例如，相較於區域250，再結 晶層230具有不同程級的光激發螢光強度 (photoluminescence intensity)。光激發營光 鲁 （photoluminescence)是一種過程，其中一物質（例如，矽） 將光子吸收進物質中，並接著自物質重新放射（re_emit) 光子。在量子力學的觀點中，此現象可視為激發至較高 能量狀態’並接著回到較低的能量狀態。回到較低能量 狀態的過程造成光子自物質放射。在一實施例中，再結 晶層230較區域250具有較高的光激發螢光強度。 在另一例子中’相較於未熔化之矽（例如’區域250)， 再結晶層230具有大抵較低的電阻（片電阻型式）。再結晶 層230之電阻可能低了區域250之電阻數個數量級。在 0503-A34888TWF/jychen 15 201138082 一些實施例中，再結晶層230之電阻可能甚至低於光線 感測區90之電阻。 在此所敘述之實施例相較於習知背照式影像感測器 製造方法提供許多優點。然而，可了解的是，其他實施 例可能提供不同的優點，且對於任何實施例而言，沒有 特定的優點是必須的。其中一優點是在不犧牲熱預算的 情形下，可達到較深的溶化深度。如以上所討論，可能 有達到預定的熔化深度之需求，其可能需要某種程度之 退火時間與能量。退火時間與能量的大小可能造成熱預 算超出。在此，由於藉由佈植製程190之摻質佈植減低 矽之熔化溫度及增加熔化深度，可能完成更深的再結晶 層230(再結晶矽層），即使僅使用小能量的雷射一段較短 的時間。因此，不會超出熱預算。 另一好處是熔化的矽釋放許多被捕捉之載子，其與 缺陷185有關。因此，再結晶層230中之缺陷185大抵 減少。在此所敘述之實施例的另一優點是相對深的熔化 深度240大抵減少基底32中之缺陷185。因此，影像感 測元件3 0之暗電流的數量與白晝素的數目亦被減少。 現請參照第6圖，於再結晶層230上形成抗反射層 (anti-reflective layer)260。抗反射層260用來減少朝背側 36投射之光波（radiation wave)的反射。之後，於抗反射 層260上形成彩色滤光層（color filter)270。彩色i慮光層 270可幫助具有特定範圍之波長的光波（其可相應於特定 的光色，例如紅、綠、或藍）之過濾·。因此，彩色濾光層 270可用來僅允許具有特定顏色之光線到達光線感測區 0503-A34888TWF/jychen 16 201138082 90。同時，其他相似於畫素50之晝素（未顯示）可具有濾 光層，其經設計而使不同顏色之光線可由它們的相應光 線感測區所彳貞測。為了達成特定波長帶（specific wavelength bands)之過濾、，彩色遽光詹270可包括染料基 (dye-based)(或顏料基(pigment-based))之高分子或樹脂。 在形成彩色濾光層270之後，於彩色濾光層270上 形成微透鏡280，用以導引朝光感測區90投射之光線。 微透鏡280可以許多排列方式放置，且具有許多形狀， • 其取決於微透鏡280所採用之材質的折射係數（refractive index)及與影像感測元件30之表面間的距離。亦可了解 的是，可對每一其他未顯示之晝素採用相似於微透鏡280 之微透鏡。 再者，雖然為了簡化之目的而未顯示於圖中，可了 解的是，影像感測元件3〇 $包括電荷耦合元件（CCD)、 >· « 互補式金氧半（CMOS)影像感測器（CIS)、主動晝素感測器 (active-pixel sensor)、或被動晝素感測器（passive-pixel 鲁 sensor)。影像感測元件3〇可更包括附加的電路及輸出/ 輸入，其鄰接晝素（例如，畫素50)而提供，用以提供畫 素之可操作環境及支援對晝素之外部通信（external communication)。 第7圖為圖解圖表29〇,其顯示摻質濃度程度如何隨 進入基底之深度而變化，真隨退火能量之數量而變化。 第7圖還參照第4-5圖作救述。請參照第7圖’圖表290 之X軸代表不同的進入基底之深度（dePth int0 the substrate)，其中每一深度係輩/則自基底之背侧。圖表290 0503-A34888TWF/jychen 17 201138082 之Y轴代表不同的掺質濃度程度（dopant concentration level)。 在圖表290中顯示有三個曲線300、301、及302。 曲線300-302之數值係取自使用不同製作方法所製作之 背照式影像感測元件樣品。每一曲線300-302皆包括複數 個數值點，其中每一數值點係關於其進入基底之深度（X 軸之數值）及其相應的摻質濃度程度（Y軸之數值）。 更詳細地，曲線300顯示摻質濃度數值對進入基底 之深度的關係，其中未曾進行退火製程210。曲線301顯 示摻質濃度數值對進入基底之深度的關係，其中退火製 程係使用近乎1.85 J/cm2之退火能量而進行。曲線302顯 示摻質濃度數值對進入基底之深度的關係，其中退火製 程係使用近乎2.05 J/cm2之退火能量而進行。對於曲線 300-302而言，進行了大抵相似之佈植製程。 如可見於第7圖者，對於曲線300而言，摻質濃度 程度隨著進入基底之深度的增加而快速地下降。由於未 曾進行退火製程210,基底之接近背側的部分未熔化。對 基底之背側所進行之佈植製程可對基底佈植進高濃度之 摻質，尤其是基底之靠近背側的部分。但是，隨後之退 火製程不進行表示這些摻質離子被“困（stuck)”於它們 所被佈植之區域中。這解釋為何摻質濃度程度在接近背 側處（進入基底之深度小的位置）係非常高。事實上，當進 入基底之深度小於近乎l〇nm時，曲線300之摻質濃度程 度可能甚至超出正常的飽和摻質濃度程度（normal saturation dopant concentration level) ° 0503-A34888TWF/jychen 18 201138082 作為比較地’曲線301及302皆具有稍微平坦的“平 臺⑼atf刪)，，區（平坦帶，flat band)，其係分別以標號^ ι 及322標示。在每一這些平臺區321及322中，摻質濃 度程度皆看㈣與進人基底之深度不具有任何關聯。反 而’在每一平臺區321及322 _，摻質漠度程度皆不大 幅度地變化。如第7圖所示，在平臺區32】中之推質濃 度程度看起來在平臺區321中僅以—個數量級之其他換 質濃度程度作變化。同樣的情形亦發生於平臺區322。 平臺區321及322之相對平坦係因為再結晶層中之 石夕的熔化與再結晶。切純而呈現㈣型式，先前所 被捕捉之摻質離子現溶解㈣中，並可以非常快的速度 在液_中自由移動。在此方式中’摻質離子可從靠近 背側之較重摻雜區重新分配至離背侧較遠之低推雜區。 因此’摻質漠度程度可在跨過—定的距離（其可為再結晶 層之熔化深度）巾仍保持相對穩定。超過此距離，對於推 質離子要到達這些更深的區域可能更為困難。因此，摻 質濃度程度開始隨著進人基底之深度的增加而快速地下 降。換5之’超出再結晶層之後，摻質濃度程度係與進 入基底之沐度反向相關（inversely c〇rrelated)。可了解的 疋基於平臺區321及322之相對高的摻質濃度程度， 這些平臺區係與大抵較低之電阻有關，相較於曲線3〇ι 及302之其他部分而言。 。亦可看出曲線302之平臺區322較曲線301之平臺 區321還長。這點至少部分是因為曲線302對應於較高 的退火能量（2.05J/cm2# 185J/cm2)。因此，相較於曲線 0503-A34888TWF/jychen 201138082 301，曲線302可相應於較大的熔化深度240。 實驗結果已顯示，對於相應於曲線301之背照式影 像感測元件而言，其所測得之暗電流近乎9.62電子/秒 (electrons/second)，而其白晝素之數目近乎9415個。對 於相應於曲線302之背照式影像感測元件而言，其所測 得之暗電流近乎5.14電子/秒（electrons/second)，而其白 晝素之數目近乎6291個。因此，如上所討論，藉由在此 所揭露之實施例所達到之較大熔化深度可大抵減少導致 暗電流與白晝素問題之缺陷。 鲁 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並 非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識 者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作任意之更 動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利 範圍所界定者為準。 0503-A34888TWF/jychen 20 201138082 【圖式簡單說明】 第1圖顯示用以根據本發明一 像感測元件的方法流程圖。 貫施例製作背 照式影 第2-6圖顯示根據第1圖之方法之一脊 _ 貫施例製作包令 煮照式影像感測元件之裝置的一系列製程巧部為 · 第7圖顯示一圖表，其顯示摻質濃度裎度^ 基 底之深度之間的關係，其中顯示所量測之摻f濃度程^。

【主要元件符號說明】 11〜方法； 30〜影像感測元件； 34〜前側； 38〜厚度； 60、6匕隔離結構； 100〜離子佈植製程； 150〜緩衝層； 170〜薄化製程； 185〜缺陷； 210〜退火製程； 230〜部分（或再結晶層）； 2 5 0〜區域； 270〜彩色濾光層； 290〜圖表； 321、322〜平臺區。 13、15 ' π〜步驟； 〜基底； 36〜背側； 50〜晝素； 90〜光線感測區； 140〜内連線結構； 160〜承载基板； 180〜厚度； 190〜佈植製程； 240〜炫化深度； 260〜抗反射層； 280〜微透鏡； 300、301、302〜曲線； 0503-A34888TWF/jychen 21

Claims (1)

1. 201138082 七、申請專利範圍： 1. 一種影像感測元件，包括： 二基底，具有一前側及一背側； 光線感測元件’形成於該基底中，該光線感測元 ㈣^貞=過該背侧進人該基底之-光波；以及 再結aa石夕層，形成於該基底之該背側上，該再結 曰曰石夕層具有與該基底之光激發㈣強度不同的光激發榮 光強度。 2. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件，其 中$再# Μ層相較於該基底更重摻雜了至少 一個數量 級。 3. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件，其 中： ν、 該再結晶梦層之不同區域具有相應的摻雜濃度程 度，該些摻雜濃度程度之間的差異在一個數量級之内； 以及 Ik著進入該基底之一深度增加，該基底具有逐漸減 少之摻雜濃度程度，該進入該基底之該深度係量測自該 背侧。 4· 一種影像感測元件，包括： 一基底，具有： 一前表面； 一背表面，與該前表面相反；以及 互相不彼此包括之一第一部分及一第二部分，該第 一部分鄰接該背表面而設置，該第一部分設置於該第二 0503-A34888TWF/jychen 22 201138082 部分與該背表面之間，其中該第一部分之電阻小於該第 一部分；以及 一光線感測區，設置於該基底中，該光線感測區用 以感測透過該背表面而朝該光線感測區投射之一光線。 5. 如申請專利範圍第4項所述之影像感測元件，其 中該基底之該第一部分的光激發螢光強度不同於該基底 之該第二部分的光激發螢光強度。

   6. 如申請專利範圍第4項所述之影像感測元件，其 中該基底之該第-部分的電阻小於該光線感測區的電 7.如申凊專利範圍第4項所述之影像感測元件，其 中： ’、 該基底之該第一部分具有一第一範圍的摻質濃度 值； .該基底之該第二部分具有一第二範圍的摻質濃度 該第範圍中之每一摻質濃度值大於該第二範圍中 之每一摻質濃度值。. ^ ，π專利範圍第7項所述之影像感測元件，其 中該第辄圍的摻質濃度值及該第二範圍的摻質濃度值 係量測於(且相關於)離該背表面之一相應距離；以及其 中. “基底之該第一部分的每一該些摻質濃度值皆與該 些相應距離無關，* Q以 /' ^ ^ Μ- ΛΑ Γ 並且該第一部分的每一該些摻質濃度 值彼此間的差里，丨、~ -、j於一個數量級之内；以及 0503-A34888TWF/jychen 23 201138082 該基底之該第二部分的每一該些掺質濃度值皆與該 些相應距離反向相關。 9. 一種製作影像感測元件的方法，包括： 提供一基底’具有一前側及一背側； 於該基底中形成一光線感測區，該光線感測區用於 感測透過該背側朝該光線感測區投射之一光線；以及 在形成該光線感測區之後，以一種方式對該基底進 行一退火製程而使該基底靠近該背側之一部分被熔化。 10. 如中請專利範圍帛9項所述之製作影像感測元 件的方法，更包括： 在該退火製程之前，自該背側將—掺f佈植進該基 底之中，其中該佈植與該退火製程係以一種方式進行而 使得： 該基底被熔化之該部分為一第一部分，並具有第一 範圍的摻質濃度值； · « 該基底之-第二部分係與該第—部分互相不彼此包 括，且該第二部分具有—第二範圍的摻質濃度值；以及 該第-範圍中之每-摻質濃度值大㈣第二範圍中 之每一摻質濃度值。 0503-A34888TWF/jychen 24