[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

本发明提供了一种图像传感器及形成方法，所述图像传感器包括：绝缘体上硅(SOI)衬底，所述SOI衬底包括：晶圆背面吸收层；底层衬底；位于底层衬底上方的埋氧层；位于埋氧层上方的顶层衬底。所述顶层衬底包括像素区和位于所述像素区外围的吸收区；所述像素区包括光电二极管PD和晶体管单元。所述吸收区中有吸收结构，所述吸收结构包括多晶层和位于多晶层表面的覆盖层，所述吸收层为多晶层和覆盖层交替排列的叠层结构。所述覆盖层用于抑制多晶层的再结晶，所述吸收结构能有效吸收顶层衬底中的金属杂质，降低暗电流，提高图像质量。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器是将光信号转换为电信号的装置，在数字电视、可视通信市场中有着广泛的应用。

CMOS图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)是一种利用光电技术原理所制造的图像传感元件。其感光像素的构成是阵列式结构，主要由MOS电容或是p-n结感光二极管组成。CIS是将光敏感光单元阵列(光电二极管)、传输晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管以及选择晶体管等部分采用传统的芯片工艺集成在一块硅片板上形成的。

采用绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator，SOI)衬底制造CMOS图像传感器，能够有效减少半导体器件的漏电流，在半导体技术领域具有重要应用。SOI衬底包括：晶圆背面吸收层，作为支撑层的底层衬底、位于底层衬底表面的埋氧层；位于埋氧层表面的顶层衬底。在SOI衬底制备过程中，顶层衬底中不可避免地会引入金属杂质，顶层衬底中的金属杂质对图像传感器性能有巨大的负面影响。

由于绝缘体上硅衬底包括埋氧层，埋氧层容易阻挡顶层衬底中金属杂质向晶圆背面吸收层扩散，晶圆背面吸收层很难对顶层衬底中的金属杂质起到吸收作用。顶层衬底中的金属杂质在热处理过程中很容易扩散到像素区的半导体器件中，并被捕获形成金属杂质能级，产生暗电流，影响图像质量。

由此可见，现有技术中利用绝缘体上硅衬底形成的CIS具有暗电流较大、图像传感器性能差的缺点。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种图像传感器及其形成方法，能够减小图像传感器的暗电流，增加图像传感器的性能。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供一种图像传感器的形成方法，包括：

叠层衬底，所述叠层衬底包括：底层衬底；位于底层衬底表面的埋氧层；位于埋氧层表面的顶层衬底，所述叠层衬底包括像素区和位于所述像素区外围的吸收区；

位于所述像素区的半导体器件单元；

位于吸收区叠层衬底中的吸收结构，所述吸收结构包括吸收层，所述吸收层包括多晶层。

可选的，所述吸收层还包括：位于多晶层表面的覆盖层。

可选的，所述吸收结构包括一层吸收层或多层重叠吸收层。

可选的，所述多晶层的材料为多晶硅；所述覆盖层的材料为氧化硅。

可选的，所述吸收层平行于衬底表面的截面为环绕所述像素区的环形。

可选的，所述覆盖层的厚度为10埃～100埃；所述多晶层的厚度为100埃～1000埃。

可选的，所述吸收结构与所述埋氧层接触。

可选的，所述叠层衬底为绝缘体上硅衬底；所述顶层衬底和底层衬底的材料为硅；所述埋氧层的材料为氧化硅；

或者所述叠层衬底为绝缘体上锗衬底；所述顶层衬底和底层衬底的材料为锗；所述埋氧层的材料为氧化锗；

相应的，本发明还提供一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：