[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

本公开的各种实施例涉及一种具有光电探测器的图像传感器，光电探测器设置在半导体衬底中。光电探测器包括具有第一掺杂类型的第一掺杂区。深阱区设置在半导体衬底内，其中深阱区从半导体衬底的背侧表面延伸到第一掺杂区的顶表面。第二掺杂区设置在半导体衬底内且毗邻第一掺杂区。第二掺杂区及深阱区包括具有第二掺杂类型的第一掺杂剂，第二掺杂类型与第一掺杂类型相反，其中第一掺杂剂包括镓。

技术领域

本揭露是涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术

v数字照相机及光学成像器件采用图像传感器。图像传感器将光学图像转换成可以数字图像形式表示的数字数据。图像传感器通常包括像素传感器阵列，像素传感器是用于将光学图像转换成电信号的单位器件。像素传感器通常呈现为电荷耦合器件(charge-coupled device，CCD)或互补金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)器件。然而，CMOS像素传感器最近已受到更多的关注。相对于CCD像素传感器来说，CMOS像素传感器提供较低的功耗、较小的大小及更快的数据处理。此外，与CCD像素传感器相比，CMOS像素传感器提供数据的直接数字输出且一般来说具有较低的制造成本。

发明内容

在一些实施例中，本申请提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：光电探测器，设置在半导体衬底中，其中所述光电探测器包括具有第一掺杂类型的第一掺杂区；深阱区，设置在所述半导体衬底内，其中所述深阱区从所述半导体衬底的背侧表面延伸到所述第一掺杂区的顶表面；以及第二掺杂区，设置在所述半导体衬底内且毗邻所述第一掺杂区，其中所述第二掺杂区及所述深阱区包括具有第二掺杂类型的第一掺杂剂，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反，其中所述第一掺杂剂包括镓。

在一些实施例中，本申请提供一种图像传感器，所述图像传感器包括第一光电探测器及第二光电探测器，设置在半导体衬底中，其中所述第一光电探测器及所述第二光电探测器分别包括具有第一掺杂类型的第一掺杂区；多个像素器件，沿着所述半导体衬底的前侧表面设置；隔离结构，延伸到所述半导体衬底中，其中所述隔离结构在侧向上环绕所述第一光电探测器及所述第二光电探测器，其中所述隔离结构包括沟槽填充层及设置在所述半导体衬底与所述沟槽填充层之间的钝化层；深阱区，设置在所述半导体衬底内且上覆在所述第一光电探测器及所述第二光电探测器上，其中所述深阱区包括与所述第一掺杂类型相反的第二掺杂类型；以及第二掺杂区，设置在所述半导体衬底内且沿着所述隔离结构的侧壁延伸，其中所述第二掺杂区包括所述第二掺杂类型且毗邻所述第一光电探测器的所述第一掺杂区及所述第二光电探测器的所述第一掺杂区，其中所述第二掺杂区设置在所述隔离结构与所述深阱区之间，且其中所述第二掺杂类型包括镓。

在一些实施例中，本申请提供一种形成图像传感器的方法，所述方法包括：对半导体衬底的前侧表面执行第一离子植入工艺，以在所述半导体衬底内形成第一掺杂区，其中所述第一掺杂区包括第一掺杂类型；在所述半导体衬底内形成第二掺杂区，使得所述第二掺杂区毗邻所述第一掺杂区，其中所述第二掺杂区包括具有第二掺杂类型的第一掺杂剂，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反，其中所述第一掺杂剂包括镓；以及沿着所述半导体衬底的所述前侧表面形成多个半导体器件。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，能最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。事实上，为论述的清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1说明包括多个光电探测器的图像传感器的一些实施例的剖视图，所述多个光电探测器具有第一掺杂区及在侧向上环绕所述第一掺杂区的第二掺杂区，其中第二掺杂区包括被配置成改善光电探测器的满阱容量的第一掺杂剂。

图2说明图像传感器的一些实施例的剖视图，所述图像传感器包括设置在第一掺杂区之间的隔离结构，其中第二掺杂区沿着隔离结构的侧壁延伸。

图3A到图3C、图4A到图4B及图5A到图5B说明根据图2所示图像传感器的一些替代实施例的图像传感器的一些实施例的剖视图。