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，图像传感器包括：基底，所述基底包括至少两个像素区域；位于每一像素区域基底内的第一掺杂层，所述第一掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子；位于每一像素区域基底内的第二掺杂层，所述第二掺杂层覆盖所述第一掺杂层顶部表面，所述第二掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子，所述第二掺杂层的掺杂离子与第一掺杂层的掺杂离子类型不同，且位于不同像素区域的第二掺杂层的厚度不相等，所述第一掺杂层与位于第一掺杂层顶部表面的第二掺杂层构成光电二极管。本发明专利技术能够提高光电二极管的响应能力和量子效率，改善图像传感器的性能。

【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
，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是一种将光学图像转换成电子信号的设备，它被广泛的应用在如数码相机等电子光学设备中。根据数字数据传送方式的不同，图像传感器可分为电荷耦合元件(CCD，ChargeCoupledDevice)和金属氧化物半导体元件(CMOS，ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)两大类。其中，CMOS传感器由于具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点，在近几年发展迅速。填充因子是衡量图像传感器的像素灵敏度的一个重要参数，具体的，填充因子指的是感光面积占整个像素面积的比例。当今CMOS传感器的一个重要开发目标是提高填充因子大小。随着当前像素尺寸的逐渐缩小，提高填充因子越来越困难。目前流行的技术是将CMOS传感器由传统的前感光式(FSI，FrontSideIllumination)转变为背部感光式(BSI，BackSideIllumination)，在背部感光式CMOS传感器中，放大器等晶体管以及互联电路置于CMOS传感器背部，CMOS传感器前部全部留给光电二极管，从而可实现100％的填充因子。然而，背部感光式图像传感器的性能仍有待改善。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种图像传感器及其形成方法，提高图像传感器的光电二极管的响应能力和量子效率，从而改善图像传感器的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种图像传感器，包括：基底，所述基底包括至少两个像素区域；位于每一像素区域基底内的第一掺杂层，所述第一掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子；位于每一像素区域基底内的第二掺杂层，所述第二掺杂层覆盖所述第一掺杂层顶部表面，所述第二掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子，所述第二掺杂层的掺杂离子与第一掺杂层的掺杂离子类型不同，且位于不同像素区域的第二掺杂层的厚度不相等，所述第一掺杂层与位于第一掺杂层顶部表面的第二掺杂层构成光电二极管。可选的，不同像素区域的基底顶部表面齐平；所述像素区域基底内具有暴露出所述第二掺杂层顶部的凹槽，且不同像素区域的凹槽深度不相等。可选的，图像传感器还包括：填充满所述凹槽的绝缘层，所述绝缘层对单色光的吸收系数小于所述第二掺杂层对所述单色光的吸收系数。可选的，图像传感器还包括：位于所述绝缘层和所述第二掺杂层之间的界面层，所述界面层覆盖所述第二掺杂层顶部、所述凹槽侧壁以及所述基底顶部；位于所述界面层与所述绝缘层之间的高K介质层，所述高K介质层覆盖所述界面层表面。可选的，所述绝缘层的材料为氧化硅或氮化硅。可选的，所述第二掺杂层的材料为硅。可选的，所述基底包括绿光像素区域、蓝光像素区域及红光像素区域；位于所述绿光像素区域的所述第二掺杂层厚度大于所述蓝光像素区域的所述第二掺杂层厚度，且位于所述红光像素区域的所述第二掺杂层厚度大于所述绿光像素区域的所述第二掺杂层厚度。可选的，所述凹槽包括位于绿光像素区域的第一凹槽和位于蓝光像素区域的第二凹槽，所述第二凹槽深度大于所述第一凹槽深度。可选的，所述第一凹槽的深度为0.8μm～1.5μm；所述第二凹槽的深度为1μm～2μm。相应的，本专利技术还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括至少两个像素区域，每一像素区域基底内均形成有第一掺杂层，所述第一掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子；在所述第一掺杂层顶部表面形成第二掺杂层，所述第二掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子，所述第二掺杂层的掺杂离子与第一掺杂层的掺杂离子类型不同，且位于不同像素区域的第二掺杂层的厚度不相等，所述第一掺杂层与位于第一掺杂层顶部表面的第二掺杂层构成光电二极管。可选的，在形成所述第二掺杂层之前，不同像素区域的基底顶部表面齐平；所述像素区域基底内具有暴露出所述第二掺杂层顶部的凹槽，且不同像素区域的凹槽深度不相等。可选的，形成所述第二掺杂层的工艺方法包括：对位于所述第一掺杂层顶部的基底进行掺杂处理；在进行掺杂处理后，去除位于所述第一掺杂层顶部的部分厚度的基底，在所述像素区域基底内形成凹槽，位于所述凹槽与所述第一掺杂层顶部之间的基底作为所述第二掺杂层。可选的，形成所述第二掺杂层的工艺方法包括：去除位于所述第一掺杂层顶部的部分厚度的基底，在所述像素区域基底内形成凹槽；对位于所述凹槽与所述第一掺杂层顶部之间的基底进行掺杂处理，形成所述第二掺杂层。可选的，形成所述第二掺杂层后，还包括：形成填充满所述凹槽的绝缘层，所述绝缘层对单色光的吸收系数小于所述第二掺杂层对所述单色光的吸收系数。可选的，形成所述第二掺杂层后，且在形成所述绝缘层前，还包括：在所述第二掺杂层顶部、所述凹槽侧壁以及所述基底顶部形成界面层；在所述界面层表面及所述基底顶部形成高K介质层，且所述高K介质层位于所述界面层与所述绝缘层之间。可选的，提供的所述基底包括绿光像素区域、蓝光像素区域及红光像素区域；位于所述绿光像素区域的所述第二掺杂层厚度大于所述蓝光像素区域的所述第二掺杂层厚度，且位于所述红光像素区域的所述第二掺杂层厚度大于所述绿光像素区域的所述第二掺杂层厚度。可选的，所述凹槽包括位于绿光像素区域的第一凹槽和位于蓝光像素区域的第二凹槽，所述第二凹槽深度大于所述第一凹槽深度；形成所述第一凹槽及第二凹槽的工艺方法包括：在所述蓝光像素区域及红光像素区域基底顶部形成第一光刻胶层，所述第一光刻胶层露出部分所述绿光像素区域基底顶部；去除部分厚度第一光刻胶层露出的绿光像素区域基底，形成所述第一凹槽；去除所述第一光刻胶层；形成填充满所述第一凹槽的抗反射涂层；在所述抗反射涂层顶部及红光像素区域基底顶部形成第二光刻胶层，所述第二光刻胶层露出部分所述蓝光像素区域基底顶部；去除部分厚度第二光刻胶层露出的蓝光像素区域基底，形成所述第二凹槽；去除所述第二光刻胶层；去除所述抗反射涂层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的图像传感器的技术方案中，基底包括至少两个像素区域；每一像素区域基底内均具有第一掺杂层及第二掺杂层，所述第二掺杂层覆盖所述第一掺杂层顶部表面，且所述第二掺杂层的掺杂离子与第一掺杂层的掺杂离子类型不同，不同像素区域的入射光的波长具有差异，由于所述第二掺杂层对不同波长的光的吸收系数不同，因此不同波长的光在所述第二掺杂层内的透入深度不同，使位于不同像素区域的第二掺杂层的厚度不相等，有助于增强部分数量个像素区域的入射光到达第一掺杂层顶部附近区域的强度，从而提高光电二极管的响应能力和量子效率，改善图像传感器的性能。可选方案中，图像传感器还包括填充满所述凹槽的绝缘层，相较于在所述绝缘层的空间位置处填充第二掺杂层材料，由于所述绝缘层对单色光的吸收系数小于所述第二掺杂层对所述单色光的吸收系数，因而单色光经所述绝缘层传输，光强衰减量小，有助于提高单色光到达第一掺杂层顶部附近区域的强度，进而能够提高光电二极管的响应能力和量子效率。此外，所述绝缘层还能够防止所述凹槽露出的第二掺杂层顶部表面发生漏电，并有助于提高所述图像传感器的器件表面平整度。可选方案中，所述第一凹槽的深度为0.8μm～1.5μm；所述第二凹槽的深度为1μm～2μm，所述第一凹槽及所述第二凹槽深度适当，使得绿光像素区域及蓝光像素区域的第二掺杂层厚度均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：基底，所述基底包括至少两个像素区域；位于每一像素区域基底内的第一掺杂层，所述第一掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子；位于每一像素区域基底内的第二掺杂层，所述第二掺杂层覆盖所述第一掺杂层顶部表面，所述第二掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子，所述第二掺杂层的掺杂离子与第一掺杂层的掺杂离子类型不同，且位于不同像素区域的第二掺杂层的厚度不相等，所述第一掺杂层与位于第一掺杂层顶部表面的第二掺杂层构成光电二极管。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：基底，所述基底包括至少两个像素区域；位于每一像素区域基底内的第一掺杂层，所述第一掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子；位于每一像素区域基底内的第二掺杂层，所述第二掺杂层覆盖所述第一掺杂层顶部表面，所述第二掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子，所述第二掺杂层的掺杂离子与第一掺杂层的掺杂离子类型不同，且位于不同像素区域的第二掺杂层的厚度不相等，所述第一掺杂层与位于第一掺杂层顶部表面的第二掺杂层构成光电二极管。2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，不同像素区域的基底顶部表面齐平；所述像素区域基底内具有暴露出所述第二掺杂层顶部的凹槽，且不同像素区域的凹槽深度不相等。3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，还包括：填充满所述凹槽的绝缘层，所述绝缘层对单色光的吸收系数小于所述第二掺杂层对所述单色光的吸收系数。4.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，还包括：位于所述绝缘层和所述第二掺杂层之间的界面层，所述界面层覆盖所述第二掺杂层顶部、所述凹槽侧壁以及所述基底顶部；位于所述界面层与所述绝缘层之间的高K介质层，所述高K介质层覆盖所述界面层表面。5.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述绝缘层的材料为氧化硅或氮化硅。6.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第二掺杂层的材料为硅。7.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述基底包括绿光像素区域、蓝光像素区域及红光像素区域；位于所述绿光像素区域的所述第二掺杂层厚度大于所述蓝光像素区域的所述第二掺杂层厚度，且位于所述红光像素区域的所述第二掺杂层厚度大于所述绿光像素区域的所述第二掺杂层厚度。8.如权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述凹槽包括位于绿光像素区域的第一凹槽和位于蓝光像素区域的第二凹槽，所述第二凹槽深度大于所述第一凹槽深度。9.如权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述第一凹槽的深度为0.8μm～1.5μm；所述第二凹槽的深度为1μm～2μm。10.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括至少两个像素区域，每一像素区域基底内均形成有第一掺杂层，所述第一掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子；在所述第一掺杂层顶部表面形成第二掺杂层，所述第二掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子，所述第二掺杂层的掺杂离子与第一掺杂层的掺杂离子类型不同，且位于不同像素区域的第二掺杂层的厚度不相等，所述第一掺杂层与位于第一掺杂层顶部表面的第二掺杂层构成光电二极管。11.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王连红，黄晓橹，
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