图像传感器及其形成方法技术

一种图像传感器及其形成方法，其中形成方法包括：提供基底；在所述基底表面形成第一外延层；在部分第一外延层内形成第一掺杂区，所述第一掺杂区内具有第一掺杂离子；形成所述第一掺杂区之后，在所述第一外延层的表面形成第二外延层；在部分所述第二外延层内形成第二掺杂区，所述第二掺杂区与第一掺杂区相接触，所述第二掺杂区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反。所述方法形成的图像传感器能够降低暗电流。

Image sensor and its formation method

An image sensor and a forming method in which a forming method includes providing a substrate, forming a first epitaxial layer on the base surface, forming a first doping area within a part of the first epitaxial layer, having a first doping ion in the first doping area, and forming the table of the first epitaxial layer after the first doping area is formed. The surface forms the second outer layer; the second doped region is formed in the second outer layer, the second doping area is in contact with the first doping area, and the second doped region has second doping ions. The conductivity of the second doped ion is contrary to the conduction type of the first doped ion. The image sensor formed by the method can reduce the dark current.

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造和光电成像
，特别涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
近年来，由于集成电路设计技术和工艺水平的提高，CMOS图像传感器(CIS，CMOSImageSensor)因其固有的诸如像元内放大、列并行结构，集成度高、采用单电源和低电压供电、成本低和技术门槛低等特点得到更广泛地应用。同时，低成本、单芯片、低功耗和设计简单等优点使CMOS图像传感器在保安监视系统、可视电话、可拍照手机、玩具、汽车和医疗电子等低端像素产品领域中广泛应用。白色像素(WP，WhitePixel)是指在无光照条件下CIS器件输出的DN值大于64的像素数量，它是评估CIS器件性能的一个重要指标，直接反应器件成像质量。因此，提高CIS器件WP性能，即：降低白色像素点(WPCount)是CIS器件制造工艺的一个长期目标。然而，现有的CIS制程工艺中，所述白色像素点中值在565左右，晶圆边缘(WaferEdge)高值易造成良率的失效。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种图像传感器，以改善白像素现象。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供基底；在所述基底表面形成第一外延层；在部分第一外延层内形成第一掺杂区，所述第一掺杂区内具有第一掺杂离子；形成所述第一掺杂区之后，在所述第一外延层的表面形成第二外延层；在部分所述第二外延层内形成第二掺杂区，所述第二掺杂区与第一掺杂区相接触，所述第二掺杂区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反。可选的，所述第一外延层的材料包括硅；所述第一外延层的形成工艺包括第一外延生长工艺。可选的，第一掺杂区的形成方法包括：在部分所述第一外延层表面形成第一掩膜层；以所述第一掩膜层为掩膜，在第一外延层内掺入第一掺杂离子；以所述第一掩膜层为掩膜，在第一外延层内掺入第一掺杂离子的工艺包括第一离子注入工艺；所述第一离子注入工艺的参数包括：第一掺杂离子的注入剂量为1E15原子数/平方厘米～2.5E15原子数/平方厘米，注入能量为400千电子伏～1750千电子伏。可选的，所述第一外延层的厚度为2微米～4微米。可选的，所述第二外延层的材料包括硅；所述第二外延层的形成工艺包括第二外延生长工艺。可选的，所述第二掺杂区的形成方法包括：在部分所述第二外延层表面形成第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，在所述第二外延层内掺入第二掺杂离子；以所述第二掩膜层为掩膜，在所述第二外延层内掺入第二掺杂离子的工艺包括第二离子注入工艺；所述第二离子注入工艺的参数包括第三掺杂离子的注入浓度为：1E15原子数/平方厘米～2.5E15原子数/平方厘米。可选的，所述第二外延层的厚度为1.5微米～2微米。可选的，所述第一掺杂区底部到第二外延层顶部的距离为：1.8微米～3微米。可选的，所述第一掺杂区底部到第二外延层底部的距离为：0.3微米～1微米。可选的，形成所述第一掺杂区之后，形成第二外延层之前，所述形成方法还包括：在所述第一掺杂区两侧的第一外延层内形成第三掺杂区，所述第三掺杂区内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反；所述第一掺杂区与第二掺杂区和第三掺杂区之间形成光电二极管。可选的，形成第二外延层之后，形成第二掺杂区之前，所述形成还包括：在部分第二外延层内形成隔离结构；形成第二掺杂区之后，所述形成方法还包括：在所述第二外延层表面形成栅极结构，所述栅极结构包括相对的第一侧和第二侧，所述第一掺杂区和第二掺杂区位于栅极结构的第一侧；在所述栅极结构第一侧的第二外延层内形成浮置扩散区。本专利技术还提供一种图像传感器，包括：基底；位于所述基底表面的第一外延层；位于部分第一外延层内的第一掺杂区，所述第一掺杂区内具有第一掺杂离子；位于所述第一外延层的表面的第二外延层；位于部分所述第二外延层内的第二掺杂区，所述第二掺杂区与第一掺杂区相接触，所述第二掺杂区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反。可选的，所述第一外延层的材料包括硅。可选的，所述第一外延层的厚度为：2微米～4微米。可选的，所述第二外延层的材料包括硅。可选的，所述第二外延层的厚度为：1.5微米～2微米。可选的，所述第一掺杂区两侧的第一外延层内还具有第三掺杂区，所述第三掺杂区内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反；所述第一掺杂区与第二掺杂区和第三掺杂区之间形成光电二极管。可选的，所述图像传感器还包括：位于第二外延层表面的栅极结构，所述第一掺杂区和第二掺杂区位于栅极结构的一侧；位于所述栅极结构相对另一侧的第二外延层内的浮置扩散区；位于部分所述第二外延层内的隔离结构。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：本专利技术技术方案提供的图像传感器的形成方法中，部分第一外延层用于形成第一掺杂区，部分第二外延层用于形成第二掺杂区。第一掺杂区内的第一掺杂离子的导电类型与第二掺杂区内的第二掺杂离子的导电类型相反，因此，所述第一掺杂区和第二掺杂区形成光电二极管。形成所述第二外延层之前，在所述第一外延层内形成所述第一掺杂区，使得形成所述第一掺杂区的过程中，第一掺杂离子无需穿过第二外延层，而只需穿过部分第一外延层，即：所述第一掺杂离子的路径较小，使得形成所述第一掺杂区所需能量较小，则有利于减少第一掺杂离子路径周围的缺陷，进而降低暗电流，改善白像素现象。附图说明图1至图2是一种图像传感器的形成方法各步骤的结构示意图；图3至图10是本专利技术图像传感器的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，图像传感器的白像素的现象较严重。图1至图2是一种图像传感器的形成方法各步骤的结构示意图。请参考图1，提供基底100；在所述基底100表面形成外延层101。请参考图2，在部分所述外延层101内形成第一掺杂区102、位于第一掺杂区102两侧的第二掺杂区103、以及位于第一掺杂区102和第二掺杂区103表面的第三掺杂区104，所述第一掺杂区102内具有第一掺杂离子，第二掺杂区103内具有第二掺杂离子，第三掺杂区104内具有第三掺杂离子，第二掺杂离子与第三掺杂离子的导电类型相同，第一掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反。上述方法中，所述第二掺杂离子与第三掺杂离子的导电类型相同，第一掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反，因此，所述第一掺杂区102与第二掺杂区103和第三掺杂区104之间形成光电二极管。由于所述第一掺杂区102被第二掺杂区103和第三掺杂区104环绕，因此，第一掺杂区102与第二掺杂区103和第三掺杂区104之间的接触面积较大，则有利于提高光电二极管的满阱容量。所述第一掺杂区102的形成工艺包括：离子注入工艺。然而，由于所述第一掺杂区102位于外延层101内，且所述第一掺杂区102底部到外延层101表面的距离较大，使得形成第一掺杂区102所需的注入能量较高，具体的，注入能量为1000千电子伏～3000千电子伏。在所述离子注入工艺过程中，由于注入能量较高，因此，第一掺杂离子路径上产生的缺陷较多，而所述缺陷在后续退火处理过程也难以修复，所述缺陷容易引起暗电流，导致白像素现象较严重，不利于提高图像传感器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底表面形成第一外延层；在部分第一外延层内形成第一掺杂区，所述第一掺杂区内具有第一掺杂离子；形成所述第一掺杂区之后，在所述第一外延层的表面形成第二外延层；在部分所述第二外延层内形成第二掺杂区，所述第二掺杂区与第一掺杂区相接触，所述第二掺杂区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底表面形成第一外延层；在部分第一外延层内形成第一掺杂区，所述第一掺杂区内具有第一掺杂离子；形成所述第一掺杂区之后，在所述第一外延层的表面形成第二外延层；在部分所述第二外延层内形成第二掺杂区，所述第二掺杂区与第一掺杂区相接触，所述第二掺杂区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反。2.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一外延层的材料包括硅；所述第一外延层的形成工艺包括第一外延生长工艺。3.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，第一掺杂区的形成方法包括：在部分所述第一外延层表面形成第一掩膜层；以所述第一掩膜层为掩膜，在第一外延层内掺入第一掺杂离子；以所述第一掩膜层为掩膜，在第一外延层内掺入第一掺杂离子的工艺包括第一离子注入工艺；所述第一离子注入工艺的参数包括：第一掺杂离子的注入剂量为1E15原子数/平方厘米～2.5E15原子数/平方厘米，注入能量为400千电子伏～1750千电子伏。4.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一外延层的厚度为2微米～4微米。5.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第二外延层的材料包括硅；所述第二外延层的形成工艺包括第二外延生长工艺。6.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第二掺杂区的形成方法包括：在部分所述第二外延层表面形成第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，在所述第二外延层内掺入第二掺杂离子；以所述第二掩膜层为掩膜，在所述第二外延层内掺入第二掺杂离子的工艺包括第二离子注入工艺；所述第二离子注入工艺的参数包括：第二掺杂离子的注入浓度为1E15原子数/平方厘米～2.5E15原子数/平方厘米。7.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第二外延层的厚度为1.5微米～2微米。8.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一掺杂区底部到第二外延层顶部的距离为：1.8微米～3微米。9.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一掺杂区底部到第二外延层底部的距离为：0.3微米～1微米。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：何延强，林宗德，杨龙康，黄仁德，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32