[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及图像传感器领域。

背景技术

目前背照式(BSI)CMOS图像传感器(CIS)得到了越来越广泛的使用。为了不断提高该图像传感器的性能，本领域技术人员一直追求更高的满阱容量(full well capacity)、更高的量子效率(quantum efficiency)、更低的暗电流等等。

因此存在对于新的技术的需求。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种新颖的图像传感器结构及相应的制造方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种图像传感器，其包括：半导体衬底，在半导体衬底中形成有光电二极管，其中光电二极管的N型区呈倒U形，光电二极管的P型区的至少一部分被倒U形的N型区包围，并且N型区比P型区的所述至少一部分更靠近半导体衬底的正面，其中P型区的所述至少一部分是通过从半导体衬底的背面注入并且激光退火激活P型掺杂剂而形成的。

根据本公开的第二方面，提供了一种制造图像传感器的方法，其包括：从半导体衬底的正面，向半导体衬底中注入N型掺杂剂，从而在半导体衬底中形成光电二极管的N型区；从半导体衬底的背面，对半导体衬底进行减薄；从减薄后的半导体衬底的背面，向N型区的一部分中注入P型掺杂剂，从而形成光电二极管的P型区的至少一部分；以及对P型区的所述至少一部分进行激光退火，从而激活注入的P型掺杂剂。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得更为清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1示出了根据本公开示例性实施例的图像传感器的截面图。

图2A-2C示出了根据本公开示例性实施例的图像传感器的一些替代实施例的截面图。

图3示出了根据本公开示例性实施例的图像传感器制造方法的流程图。

图4A-4D分别示出了在根据本公开一个示例性实施例来制造图像传感器的一个方法示例的各个步骤处的装置截面示意图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的半导体装置及其制造方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本发明的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

本申请的发明人发现，光电二极管的满阱容量通常与其电容成正比，因此，为了提高满阱容量，可以考虑增大光电二极管的PN结的面积，从而增大电容。对此发明人提出了采用一种倒U形N型区包围部分P型区的结构(例如图1所示出的)，从而大幅增加了PN结的面积并且保证了光电二极管正常工作。因此，该结构能够增大满阱容量，从而增大暗光情况下的分辨率。

在该结构中，被倒U形N型区包围的P型区部分(下文中也称为“P型主体(P-body)区”)通常是通过在该N型区中离子注入P型掺杂剂而形成的。