TWI674669B - 影像感測器裝置結構及其形成方法 - Google Patents

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丁世汎
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Abstract

本發明實施例提供一種影像感測器裝置結構。所述影像感測器裝置結構包括一基板，且所述基板摻雜有一第一導電類型。所述影像感測器裝置結構包括形成於基板中的一光感測區域，且所述光感測區域摻雜有與第一導電類型不同的一第二導電類型。所述影像感測器裝置結構更包括延伸進入光感測區域的一摻雜區域，且所述摻雜區域摻雜有第一導電類型。所述影像感測器裝置結構也包括形成於摻雜區域上的複數個濾色器。

Description

影像感測器裝置結構及其形成方法
本發明實施例係關於影像感測器裝置結構及其形成方法，且特別是有關於一種光感測區域中具有摻雜層的影像感測器裝置結構。
半導體裝置已運用在各種電子應用上，像是個人電腦、手機、數位相機以及其他的電子設備。半導體裝置的製造通常會依序將材料的各絕緣層或介電層、導電層、及半導體層沉積在半導體基板上，並且利用微影製程將各材料層圖案化以形成電路元件和其上之組件。通常會將許多積體電路製造於單一的半導體晶圓上，並且晶圓上單獨的晶粒是沿著分割線(scribe line)在積體電路之間進行切割而分割。舉例而言，單獨的晶粒通常分別被封裝在多晶片模組或其他類型的封裝中。
影像感測器是用於將聚焦在影像感測器上的光學影像轉換為電子訊號。影像感測器包括數組光偵測元件，像是光二極體，且一光偵測元件被配置以產生相應於光偵測元件上光照射(light impinging)強度的電子訊號。電子訊號用於將相應的影像顯示於監控器上，或用於提供關於光學影像的資訊。
雖然現有的影像感測器裝置及其形成方法通常已 經足以達到其預期目的，但它們尚未在所有方面完全令人滿意。
根據本發明的一實施例，提供一種影像感測器裝置結構，包括：一基板，所述基板摻雜有一第一導電類型；一光感測區域，形成於基板中，其中光感測區域摻雜有與第一導電類型不同的一第二導電類型；一摻雜區域，延伸進入光感測區域，其中摻雜區域摻雜有第一導電類型；以及複數個濾色器，形成於摻雜區域上。
根據本發明的另一實施例，提供一種影像感測器裝置結構，包括：一p-型基板，其中p-型基板具有一第一表面和一第二表面；一內連線結構，形成於p-型基板的第一表面上；一n-型光感測區域，形成於基板中；一p-型摻雜區域，從基板的第二表面插入n-型光感測區域，其中p-型摻雜區域包括一p-型摻雜層和形成於p-型摻雜層之上的一氧化層；以及一深隔離環，圍繞(surrounding)n-型光感測區域，其中深隔離環包括p-型摻雜層和氧化層。
又根據本發明的另一實施例，提供一種影像感測器裝置結構的形成方法，包括：形成一內連線結構於一基板的一第一表面上；形成一光感測區域於基板中；從基板的一第二表面形成一溝槽於光感測區域中；形成一摻雜層於溝槽中；形成一氧化層於溝槽中和摻雜層上以形成一摻雜區域，其中摻雜區域插入光感測區域。
15‧‧‧光
100、200a、300a‧‧‧影像感測器裝置結構
200b、300b‧‧‧經修飾的影像感測器裝置結構
102‧‧‧基板
102a‧‧‧第一表面
102b‧‧‧第二表面/底表面
104‧‧‧光感測區域
104a‧‧‧第一部份
104b‧‧‧第二部分
106‧‧‧閘極介電層
108‧‧‧閘極電極層
110‧‧‧電晶體裝置結構
112‧‧‧閘極間隔物
114、134‧‧‧摻雜區域
116‧‧‧層間介電(ILD)層
118‧‧‧接觸結構
120‧‧‧內連線結構
122‧‧‧金屬間介電(IMD)層
124‧‧‧導線
125‧‧‧溝槽
126‧‧‧導孔插塞
128、133‧‧‧罩幕層
127‧‧‧開口
130‧‧‧摻雜層
131‧‧‧高介電常數介電層
132、138‧‧‧氧化層
135‧‧‧深溝槽
136‧‧‧深隔離環
140‧‧‧金屬網格結構
142‧‧‧介電層
144‧‧‧濾色器
146‧‧‧微透鏡結構
W1‧‧‧第一寬度
W2‧‧‧第二寬度
D1‧‧‧第一深度
D2‧‧‧第二深度
H1‧‧‧第一高度
S1‧‧‧間隙
P1‧‧‧節距
I-I’‧‧‧線
本發明實施例可配合圖式及詳細說明閱讀以便了解。要強調的是，依照工業上的標準實施，各個部件(feature)並未按照比例繪製。事實上，為了清楚之討論，可能任意的放大或縮小各個部件的尺寸。
第1A~1F圖為根據本發明一些實施例顯示形成影像感測器裝置結構之各階段的剖面表示圖。
第2A~2D圖為根據本發明一些實施例顯示各種影像感測器裝置結構的俯視表示圖。
第3A~3E圖為根據本發明一些實施例顯示形成影像感測器裝置結構之各階段的剖面表示圖。
第3E’圖為根據本發明一些實施例顯示經修飾的影像感測器裝置結構的剖面表示圖。
第4A~4C圖為根據本發明一些實施例顯示各種影像感測器裝置結構的俯視表示圖。
第5A~5F圖為根據本發明一些實施例顯示形成影像感測器裝置結構之各階段的剖面表示圖。
第5F’圖為根據本發明一些實施例顯示經修飾的影像感測器裝置結構的剖面表示圖。
以下揭示提供許多不同的實施例或是例子來實行本發明實施例之不同部件。以下描述具體的元件及其排列的例子以簡化本發明實施例。當然這些僅是例子且不該以此限定本發明實施例的範圍。例如，在描述中提及第一個元件形成於第二個元件之上時，其可能包括第一個元件與第二個元件直接接 觸的實施例，也可能包括兩者之間有其他元件形成而沒有直接接觸的實施例。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號及/或符號，這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明實施例，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
描述實施例的一些變型。在各種視圖和示例性實施例中，相似的元件符號用來代表相似的元件。應理解的是，可在前述方法之前、期間、及之後提供額外的操作，且對於所述方法的實施例，可置換或刪除前述的一些操作。
提供一種影像感測器裝置結構及其形成方法的實施例。第1A~1F圖為根據本發明一些實施例顯示形成影像感測器裝置結構100之各階段的剖面表示圖。影像感測器裝置結構100應用於一背照式(backside illuminated；BSI)影像感測器裝置結構。
參照第1A圖，提供一基板102。基板102具有一第一表面102a和一第二表面102b。基板102可由矽或其他半導體材料組成。在一些實施例中，基板102是一晶圓。或者/此外，基板102可包括其他元素半導體材料，像是鍺。在一些實施例中，基板102是由化合物半導體或合金半導體組成，像是碳化矽、砷化鎵、砷化銦、或磷化銦、矽鍺、碳化矽鍺、磷化鎵砷、或磷化鎵銦。在一些實施例中，基板102包括一磊晶層。舉例而言，基板102具有覆蓋塊狀(bulk)半導體的一磊晶層。
形成光感測區域104於基板102中。光感測區域104用於分別偵測紅、綠和藍光波長的強度(亮度)。在一些實施例中，光感測區域104為一光二極體(photodiode；PD)區域。光感 測區域104可摻雜有摻質。在一些實施例中，基板102摻雜有一第一導電類型，且光感測區域104摻雜有一第二導電類型。在一些實施例中，基板102摻雜有p-型摻質，像是硼(B)或鎵(Ga)，且光感測區域104摻雜有n-型摻質，像是磷(P)或砷(As)。
光感測區域104可包括具有第一摻雜濃度的第一部份104a和具有第二摻雜濃度的第二部分104b。第二部分104b比第一部份104a更接近一電晶體裝置結構110。第二部分104b的第二摻雜濃度大於第一部份104a的第一摻雜濃度。第二摻雜濃度大於第一摻雜濃度係用於促進光電子的轉移。在一些實施例中，第一部份104a的第一摻雜濃度在大約1E15至大約1E17的範圍內。在一些實施例中，第二部分104b的第二摻雜濃度在大約1E16至大約1E19的範圍內。
形成電晶體裝置結構110於基板102的第一表面102a之上。電晶體裝置結構110包括一閘極介電層106和位於閘極介電層106之上的一閘極電極層108。形成一對閘極間隔物112於電晶體裝置結構110的側壁表面上。在一些實施例中，電晶體裝置結構110為一轉移(transfer)電晶體裝置結構。
閘極介電層106是由介電材料組成，像是氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、具有高介電常數(high-k)的介電材料、或前述之組合。藉由一沉積製程形成閘極介電層106，像是化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、高密度電漿CVD(HDPCVD)、金屬有機CVD(MOCVD)、或電漿輔助CVD(PECVD)。閘極電極層108可由導電材料組成，像是鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、或另一種可應用的 材料。可藉由一沉積製程形成閘極電極層108，像是化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、或其他可應用的製程。
在一些實施例中，閘極間隔物112是由氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或其他可應用的材料組成。在一些實施例中，藉由化學氣相沉積(CVD)製程或物理氣相沉積(CVD)製程形成閘極間隔物112。
形成摻雜區域114於電晶體裝置結構110下方。電晶體裝置結構110位於光感測區域104和摻雜區域114之間。在一些實施例中，摻雜區域114為一浮動擴散(floating diffusion；FD)區域。透過實施利用電晶體裝置結構110做為罩幕的一離子植入製程而形成摻雜區域114。在一些實施例中，摻雜區域114摻雜有n-型摻質。
基板102可更包括一些隔離特徵(未顯示)，像是淺溝槽隔離(STI)特徵或局部氧化矽(LOCOS)特徵。隔離特徵可定義並隔離各種裝置元件。
在一些實施例中，形成四個n-型MOS電晶體。四個n-型MOS電晶體是用於將在光二極體收集到的光電荷轉移到浮動擴散(FD)區域的一轉移電晶體Tx、用於將浮動擴散(FD)區域的電位設定在優選級別中並在放出電荷後重設(resetting)浮動擴散(FD)區域的一重置電晶體Rx、用來做為一源極跟隨放大器(source follower buffer amplifier)的驅動電晶體Dx、和用於執行切換功能以尋址(address)像素的選擇電晶體Sx。
可於基板102之上形成其他裝置元件，其他裝置元 件包括：電晶體(例如：金氧半場效電晶體(MOSFET)、互補式金氧半(CMOS)電晶體、雙極性接面電晶體(BJT)、高電壓電晶體、高頻率電晶體、p通道及/或n通道場效電晶體(PFETs/NFETs)、等等)、二極體、及/或其他可應用的元件。實施各種製程以形成裝置元件，像是沉積、蝕刻、佈植、微影、退火、及/或其他可應用的製程。在一些實施例中，裝置元件於前端線(front-end-of-line；FEOL)製程中形成於基板102中。
之後，如第1B圖所示，根據本發明一些實施例，形成一層間介電(inter-layer dielectric；ILD)層116於基板102的第一表面102a之上。ILD層116可包括多層。ILD層116是由氧化矽(SiOx)、氮化矽(SixNy)、氮氧化矽(SiON)、或低介電常數(low-k)介電材料、另一種可應用的介電材料組成。
形成接觸結構118於ILD層116中和電晶體裝置結構110之上。接觸結構118是由導電材料組成，導電材料像是銅(Cu)、銅合金、鋁(Al)、鋁合金、鎢(W)、鎢合金、鈦(Ti)、鈦合金、鉭(Ta)、鉭合金、或另一種可應用的材料。
形成內連線結構120於ILD層116之上。內連線結構120包括一金屬間介電(inter-metal dielectric；IMD)層122、一導線124、和一導孔插塞(conductive via plug)126。IMD層122可為一單層或多層。形成導線124和導孔插塞126於IMD層122中。導線124透過導孔插塞126與另一個鄰近的導線124電性連接。內連線結構120於後端線(back-end-of-line；BEOL)製程中形成。
IMD層122是由氧化矽(SiOx)、氮化矽(SixNy)、氮 氧化矽(SiON)、具有低介電常數(low-k)的介電材料、或前述之組合組成。在一些實施例中，IMD層122是由具有小於約2.5的介電常數(k)的極低介電常數(extreme low-k；ELK)介電材料組成。在一些實施例中，ELK介電材料包括碳摻雜氧化矽、無定形氟化碳(amorphous fluorinated carbon)、聚對二甲苯(parylene)、雙苯並環丁烯(bis-benzocyclobutenes；BCB)、聚四氟乙烯(PTFE)(特氟隆)、或矽碳氧化物聚合物(SiOC)。在一些實施例中，ELK介電材料包括現有介電材料的一多孔版本，像是氫矽倍半氧烷(hydrogen silsesquioxane；HSQ)、多孔甲基矽倍半氧烷(porous methyl silsesquioxane；MSQ)、多孔聚芳醚(porous polyarylether；PAE)、多孔SiLK、或多孔氧化矽(SiO2)。在一些實施例中，藉由一電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)製程或一旋塗製程沉積IMD層122。
導線124和導孔插塞126各自獨立地由銅(Cu)、銅合金、鋁(Al)、鋁合金、鎢(W)、鎢合金、鈦(Ti)、鈦合金、鉭(Ta)、或鉭合金組成。在一些實施例中，藉由一沉積方法形成導線124和導孔插塞126。
之後，如第1C圖所示，根據本發明一些實施例，將基板102倒置且基板102的底表面102b朝上。接下來，形成溝槽125於光感測區域104中。透過移除基板102中一部份的光感測區域104而形成溝槽125。
藉由一圖案化製程形成溝槽125是。圖案化製程包括一微影製程和一蝕刻製程。微影製程包括光阻塗佈(例如：旋塗式塗佈)、軟烤(soft baking)、光罩對準、曝光、曝光後烘 烤、光阻顯影、沖洗、乾燥(例如：硬烤)。蝕刻製程包括一乾蝕刻製程或一濕蝕刻製程。
溝槽125具有一第一寬度W1，其係沿著水平方向測量，且所述水平方向平行於基板102的第二表面102b。溝槽125具有一第一深度D1，其係從基板102的第二表面102b測量。基板102具有一第一高度H1，其係第一表面102a和第二表面102b之間沿著垂直方向的距離。在一些實施例中，第一寬度W1在大約0.1μm至大約0.4μm的範圍內。在一些實施例中，第一深度D1在大約0.5μm至大約3μm的範圍內。在一些實施例中，第一高度H1在大約2μm至大約6μm的範圍內。如果溝槽125的第一深度D1太小，具有摻雜區域134的光感測區域104的接觸區域(如第1E圖所示)可能會不夠。如果溝槽125的第一深度D1太深，光感測區域104的面積(area)會被摻雜區域134佔據(如第1E圖所示)，且光感測區域104的面積會太小而無法儲存光電子。
接下來，如第1D圖所示，根據本發明一些實施例，形成摻雜層130於一部分的溝槽125中和基板102的第二表面102b之上。形成摻雜層130於溝槽125的側壁表面上，但摻雜層130並未完全填滿溝槽125。摻雜層130與光感測區域104的第一部分104a直接接觸。
摻雜層130摻雜有第一導電類型。在一些實施例中，光感測區域104摻雜有n-型摻質，且摻雜層130摻雜有p-型摻質。在一些實施例中，摻雜層130為一硼(B)-摻雜Si層。在一些實施例中，摻雜層130具有在大約1E16至大約1E20範圍內的一摻雜濃度。
可藉由一磊晶製程、一電漿摻雜製程、或一原子層沉積(ALD)製程形成摻雜層130。在一些實施例中，藉由一磊晶製程形成摻雜層130，且所述磊晶製程是在大約400度至大約500度之較低溫度範圍中進行操作。磊晶製程的優點是電晶體裝置結構110不會在磊晶製程實施期間被低溫損傷。在一些其他實施例中，藉由一電漿摻雜製程形成摻雜層130。
電漿摻雜製程包括實施一沉積製程並同時實施一擊返(knock-on)製程。沉積製程被配置以在溝槽125中形成摻質層。擊返製程被配置以將摻雜層130的摻質驅動至溝槽125中。擊返製程可包括注入一擊返氣體。利用包括氫(H2)、氮(N2)、氦(He)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氖(Ne)、或前述之組合的氣體實施擊返製程。在一些實施例中，可藉由原子層沉積(ALD)製程形成摻雜層130，並形成一硼(B)-摻雜氧化層。在一些實施例中，摻雜層130具有在大約5nm至大約100nm範圍內的一厚度。
隨後，如第1E圖所示，根據本發明一些實施例，形成氧化層132於溝槽125中和摻雜層130之上。因此，摻雜區域134是由摻雜層130和氧化層132所形成。摻雜區域134插入或延伸至光感測區域104。更具體地說，摻雜區域134與光感測區域104的第一部分104a直接接觸。
在一些實施例中，光感測區域104具有n-型導電性，而基板102具有p-型導電性。第一p-n接面位於光感測區域104和基板102之間。此外，摻雜區域134和光感測區域104具有不同的摻雜導電類型。在一些實施例中，光感測區域104具有n- 型導電性，而摻雜區域134具有p-型導電性。因此，第二p-n接面位於摻雜區域134和光感測區域104之間。透過添加額外的p-n接面可快速地消耗(depleted)光感測區域104。更具體地說，由於光感測區域104和摻雜區域134的接觸面積增加，因此摻雜區域134被配置以增加光感測區域104的消耗能力(depleted ability)。
之後，如第1F圖所示，根據本發明一些實施例，形成數個金屬網格結構140於氧化層132之上。
金屬網格結構140是用於將光引導至對應的光感測區域104。金屬網格結構140是由具有反射性質的材料組成，使它們具有反射光的能力。在一些實施例中，金屬網格結構140是由銅(Cu)、鎢(W)、鋁(Al)、或另一種金屬材料組成。介電層142形成於金屬網格結構140上和氧化層132上。介電層142是由氮化矽、氮氧化矽、氧化矽、或前述之組合組成。介電層142可具有一單層或多層。
形成數個濾色器144於介電層142中。每一個金屬網格結構140形成於兩個鄰近的濾色器144之間的一界面區域下方。與光感測區域104對齊的濾色器144被配置以過濾可見光，並允許在紅(R)、綠(G)、或藍(B)波長中的光通過而到達光感測區域104。濾色器144是由用於過濾掉特定頻率帶(例如：所需的光波長)的染料基(或顏料基)聚合物組成。在一些其他實施例中，濾色器144是由樹脂或其他具有彩色顏料的有機-基材料組成。
形成數個微透鏡結構146於濾色器144之上。取決 於用於微透鏡結構146的材料之折射率，微透鏡結構146可具有各種形狀和尺寸。光15設置於基板102的第二表面102b之上。微透鏡結構146將光15引導至對應的濾色器144。接著，光15通過濾色器144而到達相應的光感測區域104。
摻雜區域134延伸至光感測區域104中以形成額外的p-n接面且增加與光感測區域104的接觸面積，並因此提升光感測區域104的消耗能力。
如果抗拱頂(anti-dome；AD)植入層或差層(stratification)植入層在前端線(FEOL)製程中形成於基板102中，數個植入層被形成以形成一釘紮層(pinning layer)。然而，影像感測器裝置結構的最大阱容(full well capacity；FWC)受限於植入輪廓(implant profile)。最大阱容(FWC)是在電荷溢流之前，影像感測裝置中可儲存多少電荷的度量。最大阱容(FWC)決定影像感測器裝置結構的動態範圍。高的最大阱容意味著各影像感測器裝置結構可能在感測訊號的最亮級別和最暗級別之間具有很大的差異。
與在一前端線(FEOL)製程中形成的植入區域不同，本實施例的摻雜區域134是在一後端線(BEOL)製程中形成。比起基板的第一表面102a，摻雜區域134更接近基板的第二表面102b。換句話說，摻雜區域134是形成於基板102的背側而不是基板102的前側。因此，影像感測器裝置結構的最大阱容(FWC)因為基板102的第一表面102a上沒有形成數個植入層而增加。此外，可減少於前端線(FEOL)製程中使用的植入製程。
第2A~2D圖為根據本發明一些實施例顯示各種影 像感測器裝置結構100的俯視表示圖。第2A~2D圖顯示沿著第1F圖的線II’的俯視表示圖。
如第2A圖所示，當從俯視圖來看，由摻雜層130和氧化層132構成的摻雜區域134具有圓形(circle-shaped)結構。
如第2B圖所示，摻雜區域134可具有環形(ring-shaped)結構。如第2C圖所示，摻雜區域134可具有加號形狀(plus-shaped)的結構。如第2D圖所示，摻雜區域134可具有叉形(cross-shaped)結構。
第3A~3E圖為根據本發明一些實施例顯示形成影像感測器裝置結構200a之各階段的剖面表示圖。影像感測器裝置結構200a應用於背照式(BSI)影像感測器裝置結構。用於形成影像感測器裝置結構200a的一些製程和材料與用於形成影像感測器裝置結構100的製程和材料相似或相同，故不在此贅述。第3A~3E圖中的第二實施例和第1A~1F圖中的第一實施例之間的差異在於額外的深隔離環136圍繞摻雜區域134。
如第3A圖所示，基板102具有第一表面102a和第二表面102b。電晶體裝置結構110形成於基板102的第一表面102a之上，且內連線結構120形成於電晶體裝置結構110之上。溝槽125形成於基板102的光感測區域104中。因此，暴露出一部分的光感測區域104。
之後，如第3B圖所示，根據本發明一些實施例，形成罩幕層128於基板102的第二表面102b之上，並接著將罩幕層128圖案化以形成一圖案化罩幕層128。因此，圖案化罩幕層128具有數個開口127以暴露基板的第二表面102b。
接下來，如第3C圖所示，根據本發明一些實施例，移除一部分的基板102以形成一深溝槽135。利用蝕刻製程移除該部分的基板102並利用圖案化罩幕層128做為罩幕。深溝槽135圍繞溝槽125。深溝槽135是用於隔離鄰近的光感測區域114。當從俯視圖來看，深溝槽135具有一環形結構，而當從剖視圖來看，深溝槽135具有兩個部分。在深溝槽135的兩個部分之間有一個節距P1。在一些實施例中，節距P1在大約1μm至大約3μm的範圍內。
深溝槽135具有一第二寬度W2，其係沿著水平方向測量，且所述水平方向平行於基板102的第二表面102b。深溝槽135具有一第二深度D2，其係從基板102的第二表面102b測量。第二深度D2大於第一深度D1。在一些實施例中，第二寬度W2在大約0.1μm至大約0.4μm的範圍內。在一些實施例中，第二深度D2在大約1μm至大約5μm的範圍內。如果深溝槽135的第二深度D2太小，深隔離環136(顯示於第3D圖)的隔離效果可能會減弱。如果深溝槽135的第二深度D2太深，深隔離環136可能會與摻雜區域114接觸。
在一些實施例中，一部分的深溝槽135直接位於摻雜區域114上方。在深溝槽135的底表面和摻雜區域114的頂表面之間有一個間隙S1。在一些實施例中，間隙S1在大約0.8μm至大約3μm的範圍內。
隨後，如第3D圖所示，根據本發明一些實施例，形成摻雜層130於溝槽125和深溝槽135的側壁表面上，並形成氧化層132於摻雜層130上。因此，摻雜區域134是由摻雜層130 和氧化層132填充溝槽125所形成。此外，深隔離環136是由摻雜層130和氧化層132填充深溝槽135而形成。深隔離環136圍繞摻雜區域134。深隔離環136將鄰近的光感測區域104隔離並分離。
在一些實施例中，摻雜層130摻雜有p-型摻質，且光感測區域104摻雜有n-型摻質。在一些實施例中，摻雜層130是透過摻雜有摻雜濃度在大約1E19至大約1E20範圍內的硼(B)而形成。基板102摻雜有p-型摻質，且深隔離環136的摻雜層130的摻雜濃度大於基板102的摻雜濃度。
接下來，如第3E圖所示，根據本發明一些實施例，形成金屬網格結構140於氧化層132之上，並形成介電層142於氧化層132和金屬網格結構140之上。形成濾色器144於介電層142中，並形成微透鏡結構146於濾色器144之上。
第二實施例的優點是可同時形成摻雜區域134和深隔離環136。用於形成摻雜區域134的製程與用於形成深隔離環136的製程相容。因此，可降低製造時間和成本。
第3E’圖為根據本發明一些實施例顯示經修飾的影像感測器裝置結構200b的剖面表示圖。第3E’圖和第3E圖之間的差異在於，額外的高介電常數(high-k)介電層131位於摻雜層130和氧化層132之間。由於基板102可能在形成溝槽125和深溝槽135的期間損傷，故利用高介電常數介電層131來修復基板102的損傷。因此，摻雜區域134具有三層結構。
第4A~4C圖為根據本發明一些實施例顯示各種影像感測器裝置結構100的俯視表示圖。第4A~4C圖顯示沿著第 3E圖的線II’的俯視表示圖。
如第4A圖所示，當從俯視圖來看，由摻雜層130和氧化層132構成的摻雜區域134具有一圓形結構。深隔離環136圍繞摻雜區域134。如第4B圖所示，摻雜區域134可具有一加號形狀的結構。如第4C圖所示，摻雜區域134可具有一叉形結構。
第5A~5F圖為根據本發明一些實施例顯示形成影像感測器裝置結構300a之各階段的剖面表示圖。影像感測器裝置結構300a應用於背照式(BSI)影像感測器裝置結構。用於形成影像感測器裝置結構300a的一些製程和材料與用於形成影像感測器裝置結構100的製程和材料相似或相同，故不在此贅述。
如第5A圖所示，基板102具有第一表面102a和第二表面102b。電晶體裝置結構110形成於基板102的第一表面102a之上，且內連線結構120形成於電晶體裝置結構110之上。
之後，如第5B圖所示，根據本發明一些實施例，深溝槽135形成於基板102中。當從俯視圖來看，深溝槽135具有環形結構。
接下來，如第5C圖所示，根據本發明一些實施例，將氧化層132形成於深溝槽135中以形成深隔離環136。深隔離環136圍繞光感測區域104。
隨後，如第5D圖所示，根據本發明一些實施例，形成罩幕層133於氧化層132之上，且將罩幕層133圖案化以形成圖案化罩幕層133。圖案化罩幕層133用於定義溝槽125的位置。利用圖案化罩幕層133做為罩幕來移除一部分的基板102以 形成溝槽125。
接下來，如第5E圖所示，根據本發明一些實施例，形成摻雜層130和氧化層138於溝槽125中。因此，摻雜層130和氧化層138構成摻雜區域134。此外，深隔離環136圍繞摻雜區域134。摻雜層130位於氧化層132和氧化層138之間。
接下來，如第5F圖所示，根據本發明一些實施例，形成金屬網格結構140於氧化層之上，並形成介電層142於氧化層132和金屬網格結構140之上。形成濾色器144於介電層142中，並形成微透鏡結構146於濾色器144之上。
第5F’圖為根據本發明一些實施例顯示經修飾的影像感測器裝置結構300b的剖面表示圖。第5F’圖和第5F圖之間的差異在於氧化層132位於摻雜層130和額外的高介電常數介電層131之間。由於基板102可能在形成溝槽125和深溝槽135的期間損傷，故利用高介電常數介電層131修復基板102的損傷。因此，摻雜區域134具有三層結構。
透過在光感測區域中形成摻雜區域而增加光感測區域104的消耗能力。因此，提升了光感測區域104的敏感度。此外，摻雜區域134在基板的第一表面上未形成複雜的光二極體植入區域的情況下形成於BEOL中。因此，提升了影像感測器裝置結構的最大阱容(FWC)。
提供形成一種影像感測器裝置結構的實施例。影像感測器裝置結構應用於背照式(BSI)影像感測器裝置結構。具有第二導電類型的光感測區域形成於具有第一導電類型的基板中以形成一第一p-n接面。藉由將具有第一導電類型的摻 雜區域插入具有第二導電類型的光感測區域而形成一額外的p-n接面。透過額外的p-n接面提升了光感測區域的消耗能力。此外，深隔離環圍繞光感測區域以隔離鄰近的光感測區域。同時形成摻雜區域和深隔離環以減少製造步驟。因此，影像感測器裝置結構的敏感度和效能透過在光感測區域中形成摻雜區域而提升。
前述內文概述了許多實施例的部件，以使本技術領域中具有通常知識者可以從各個方面更佳地了解本發明實施例。本技術領域中具有通常知識者應可理解，且可輕易地以本發明實施例為基礎來設計或修飾其他製程及結構，並以此達到相同的目的及/或達到與在此介紹的實施例等相同之優點。本技術領域中具有通常知識者也應了解這些相等的結構並未背離本發明的精神與範圍。在不背離本發明的精神與範圍之前提下，可對本發明實施例進行各種改變、置換或修改。
雖然本發明實施例已以數個實施例揭露如上，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內，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。

Claims (10)

  1. 一種影像感測器裝置結構，包括：一基板，其中該基板摻雜有一第一導電類型；一光感測區域，形成於該基板中，其中該光感測區域摻雜有與該第一導電類型不同的一第二導電類型；一摻雜區域，延伸進入該光感測區域，其中該摻雜區域摻雜有該第一導電類型，並且該摻雜區域包括一內部氧化層以及一外部摻雜層，該外部摻雜層位於該內部氧化層和該光感測區域之間；以及複數個濾色器，形成於該摻雜區域上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器裝置結構，其中該基板摻雜有p-型導電性，該光感測區域摻雜有n-型導電性，且該摻雜區域摻雜有p-型導電性。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之影像感測器裝置結構，其中該光感測區域包括具有一第一摻雜濃度的一第一部份和具有一第二摻雜濃度的一第二部分，該第二摻雜濃度高於該第一摻雜濃度，且該摻雜區域與該第一部份直接接觸，其中該摻雜區域具有一第三摻雜濃度，且該第三摻雜濃度高於該第二摻雜濃度。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之影像感測器裝置結構，更包括：一深隔離環，圍繞(surrounding)該光感測區域，其中該摻雜區域具有一第一深度，且該深隔離環具有大於該第一深度的一第二深度；其中該深隔離環包括： 一摻雜層，其中該摻雜層摻雜有該第一導電類型，且該摻雜層與該基板直接接觸；以及一氧化層，位於該摻雜層之上；其中該深隔離環更包括一高介電常數(high-k)介電層，位於該摻雜層和該氧化層之間。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之影像感測器裝置結構，更包括：複數個金屬網格結構，位於一氧化層和該光感測區域之上。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之影像感測器裝置結構，更包括：一電晶體裝置，形成於該基板之上；以及一內連線結構，形成於該電晶體裝置上。
  7. 一種影像感測器裝置結構的形成方法，包括：形成一內連線結構於一基板的一第一表面上；形成一光感測區域於該基板中；從該基板的一第二表面形成一溝槽於該光感測區域中；形成一摻雜層於該溝槽中；以及形成一氧化層於該溝槽中和該摻雜層上以形成一摻雜區域，其中該摻雜區域插入該光感測區域。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像感測器裝置結構的形成方法，更包括：形成複數個濾色器於該氧化層上；以及形成複數個微透鏡(microlens)結構於該些濾色器上。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之影像感測器裝置結構的形成方法，更包括：從該基板的該第二表面形成一深溝槽於該基板中，其中該深溝槽具有一第二深度，該第二深度大於該溝槽的一第一深度；形成該摻雜層於該深溝槽中；以及形成該氧化層於該深溝槽中和該摻雜層上以形成一深隔離環，其中該深隔離環圍繞該摻雜區域。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之影像感測器裝置結構的形成方法，更包括：形成一高介電常數(high-k)介電層於該摻雜層和該氧化層之間。
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