[发明专利]影像感测器及其制造方法

说明书

本揭露提供一种影像感测器及其制造方法。影像感测器包括半导体基板、第一环形掺杂区、第二环形掺杂区、环形隔离区、光电转换区、电压转换区以及栅极结构。第一环形掺杂区设置在半导体基板中，并且包括第一类型掺杂物。第二环形掺杂区设置在半导体基板中，并且在第一环形掺杂区上方，第二环形掺杂区包括第二类型掺杂物。环形隔离区设置在半导体基板中，并且在第二环形掺杂区上方。光电转换区设置在环形隔离区内的半导体基板中。电压转换区设置在环形隔离区内的半导体基板中。栅极结构设置在半导体基板上。

技术领域

本揭露是关于一种影像感测器及其制造方法，特别是可以减少高光溢出(blooming)和电性串扰(electrical crosstalk)的影像感测器。

背景技术

在半导体技术中，影像感测器被用来感测照射至半导体基板的光线。习知的影像感测器包括互补式金氧半(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)影像感测器和电荷耦合装置(charge coupled device，CCD)影像感测器。这些影像感测器被广泛地应用在用来撷取影像或拍摄影片的电子装置，例如数位相机。

影像感测器中有多个像素，当光线照射在影像感测器的像素时，会在影像感测器中激发出电子，并且电子会累积在像素的光二极管(photodiode，PD)中。具体来说，电子会累积在光二极管形成的电容中。然而，如果激发出的电子靠近像素的边缘，电子可能会跨越至另一个像素，并且累积在另一个像素的光二极管中，这种现象称为电性串扰(electricalcrosstalk)。另外，如果累积在像素的光二极管中的电子超过光二极管能累积的量(即光二极管可以储存的电子量，亦称为电子满载量(full well capacity))，电子亦会跨越至另一个像素，这种现象称为高光溢出(blooming)。电性串扰和高光溢出都会影响电子装置(例如，数位相机)所呈现的影像。

为了预防高光溢出，在一些在影像感测器中会形成溢位栅极(overflow gate)或表面溢位漏极(surface overflow drain)。然而，溢位栅极或表面溢位漏极会降低影像感测器的电子满载量，并且不能改善电性串扰。因此，在现有的技术中，会在影像感测器中形成垂直溢位漏极(vertical overflow drain，VOD)，来将多余的电子导出(或吸收)，从而预防电性串扰和高光溢出。然而，垂直溢位漏极通常会牺牲影像感测器的量子效率(quantumefficiency，QE)，并且不能完全改善高光溢出。因此，需要具有新结构的影像感测器。

发明内容

本揭露提供一种影像感测器。影像感测器包括半导体基板、第一环形掺杂区、第二环形掺杂区、环形隔离区、光电转换区、电压转换区以及栅极结构。第一环形掺杂区设置在半导体基板中，并且包括第一类型掺杂物。第二环形掺杂区设置在半导体基板中，并且在第一环形掺杂区上方，第二环形掺杂区包括第二类型掺杂物。环形隔离区设置在半导体基板中，并且在第二环形掺杂区上方。光电转换区设置在环形隔离区内的半导体基板中。电压转换区设置在环形隔离区内的半导体基板中。栅极结构设置在半导体基板上。

本揭露提供一种影像感测器的制造方法。影像感测器的制造方法包括：在半导体基板中形成第一环形掺杂区，第一环形掺杂区包括第一类型掺杂物；在半导体基板中形成第二环形掺杂区，第二环形掺杂区包括第二类型掺杂物；在半导体基板中形成环形隔离区；在半导体基板上形成栅极结构；在半导体基板中形成光电转换区；以及在半导体基板中形成电压转换区，其中光电转换区和电压转换区被环形隔离区围绕。

本揭露提供一种影像感测器的制造方法。影像感测器的制造方法包括：在半导体基板中形成环形隔离区；在环形隔离区中形成沟槽区；在半导体基板中形成第一环形掺杂区，第一环形掺杂区包括第一类型掺杂物；在半导体基板中形成第二环形掺杂区，第二环形掺杂区包括第二类型掺杂物；在沟槽区中形成隔离结构；在半导体基板上形成栅极结构；在半导体基板中形成光电转换区；以及在半导体基板中形成电压转换区。

附图说明