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，所述基底表面具有保护层，所述基底包括光电区；形成所述保护层之后，在所述光电区内形成光电掺杂区；形成所述光电掺杂区之后，在所述光电区的基底和保护层的界面处掺入改善离子，所述改善离子与界面处的悬挂键相结合。所述方法能够降低图像传感器的暗电流。

【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
图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。以图像传感器作为关键零部件的产品成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为电荷耦合图像传感器(Charge-coupledDeviceImageSensor，简称为CCD图像传感器)、互补型金属氧化物图像传感器(ComplementaryMetalOxideSemiconductorImageSensor，简称为CMOS图像传感器)。CMOS图像传感器是一种快速发展的固态图像传感器，由于CMOS图像传感器中的图像传感器部分和控制电路部分集成于同一芯片中，因此，CMOS图像传感器的体积小、功耗低、价格低廉，相较于串通的CCD图像传感器更具优势，也更易普及。然而，现有的图像传感器的暗电流较大。所述暗电流是指器件在反向偏压的条件下，没有入射光时产生的反相直流电流，暗电流在图像传感器工作时，会深入信号电流中，造成信号干扰，导致图像传感器性能下降。
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及其形成方法，以降低图像传感器的暗电流。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供基底，所述基底表面具有保护层，所述基底包括光电区；形成所述保护层之后，在所述光电区内形成光电掺杂区；形成所述光电掺杂区之后，在所述光电区的基底和保护层的界面处掺入改善离子，所述改善离子与界面处的悬挂键相结合。可选的，所述改善离子包括氟离子。可选的，在所述光电区的基底和保护层的界面处掺入改善离子的方法包括：在部分光电区的基底表面形成第二栅极结构；在所述第二栅极结构的侧壁和基底表面形成第一介质层；去除所述第二栅极结构，在所述第一介质层内形成开口，所述开口底部暴露出保护层顶部表面；在所述开口底部形成改善层，所述改善层内具有所述改善离子；进行退火处理，使所述改善离子进入保护层和基底的界面处。可选的，所述改善层的材料包括：掺氟的氧化硅，所述改善离子包括：氟离子；所述改善层的形成工艺包括固态源掺杂工艺。可选的，所述改善层内改善离子的掺杂浓度为：1％～10％。可选的，所述退火处理的工艺包括：快速退火工艺；所述快速退火工艺的参数包括：退火温度为400摄氏度～700摄氏度，退火时间为30秒～120秒。可选的，形成所述第一介质层之前，所述形成方法还包括：在所述基底表面形成第一栅极结构；在所述第一栅极结构的一侧基底内形成浮置扩散区，且所述浮置扩散区与光电掺杂区分别位于第一栅极结构相对的两侧，所述浮置扩散区内具有第三掺杂离子；所述基底内还具有阱区，所述阱区内具有第一掺杂离子；所述光电掺杂区内具有第二掺杂离子，且所述第二掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反；所述第三掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相同。可选的，形成所述改善层之后，所述形成方法还包括：在所述开口和第一介质层表面形成第二介质膜，所述第二介质膜充满开口；平坦化所述第二介质膜，直至暴露出第一栅极结构的顶部表面，在所述开口内形成所述第二介质层；在所述第二介质层和第一栅极结构顶部形成第三介质层。可选的，形成所述第二介质膜之后，形成第二介质层之前，进行所述退火处理；或者，形成第三介质层之后，进行所述退火处理。可选的，所述基底内还具有隔离结构；形成所述光电掺杂区之后，在所述光电区的基底和保护层的界面处掺入改善离子之前，所述形成方法还包括：形成包围隔离结构和光电掺杂区顶部的隔离区，所述隔离区内具有第四掺杂离子，所述第四掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反。本专利技术还提供一种图像传感器，包括：基底，所述基底表面具有保护层，所述基底包括光电区；位于光电区的基底内的光电掺杂区；位于所述光电区的基底和保护层界面处的改善离子，所述改善离子与界面处的悬挂键相结合。可选的，所述改善离子包括氟离子。可选的，所述光电掺杂区内具有第二掺杂离子；所述基底内还具有阱区，所述阱区内具有第一掺杂离子，且所述第一掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反。可选的，所述基底内还具有隔离结构；所述图像传感器还包括：包围隔离结构和光电掺杂区顶部的隔离区，所述隔离区内具有第四掺杂离子，所述第四掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反。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，在形成光电掺杂区的过程中，所述保护层用于保护基底顶部表面。形成所述光电掺杂区之后，在所述光电区的基底和保护层的界面处掺入掺杂离子，所述掺杂离子能够与界面处的悬挂键结合，因此，所述掺杂离子能够修复光电区的基底与保护层界面处的缺陷，因此，有利于降低光电区的基底与保护层之间的暗电流。进一步，在光电区的基底和保护层的界面处掺入改善离子的过程中，在部分所述光电区的基底表面形成第二栅极结构，所述第二栅极结构用于定义后续改善层的位置，由于第二栅极结构与后续第一栅极结构相互分离，因此，所述改善层与第一栅极结构不接触，使得改善层内的改善离子不对第一栅极结构的性能造成影响。并且，所述改善层覆盖部分光电区保护层，后续通过退火处理，使改善离子扩散至光电区的基底和保护层的界面处。综上，所述方法使得改善离子对第一栅极结构的性能不造成影响的同时，还能够降低光电区的基底与保护层界面处的暗电流，且所述工艺简单。进一步，进行退火工艺，使得改善离子进入光电区的基底和保护层界面处的过程中，所述退火工艺对保护层和基底的损伤较小，有利于进一步降低暗电流。进一步，所述形成方法还包括形成包围隔离结构和光电掺杂区顶部的隔离区，所述隔离区内的第四掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反，因此，所述隔离区能够进一步降低暗电流。附图说明图1是一种图像传感器的结构示意图；图2至图11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，图像传感器的暗电流较严重。图1是一种图像传感器的结构示意图。请参考图1，提供基底100，所述基底100内具有阱区(图中未示出)，所述阱区内具有第一掺杂离子，部分阱区内具有隔离结构130；在所述基底100和隔离结构130表面形成保护层101；在所述保护层层101底部的基底100内形成光电掺杂区102，所述光电掺杂区102内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反；形成包围隔离结构130和光电掺杂区102顶部的隔离区103，所述隔离区103内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反；形成所述隔离区103之后，在所述基底100表面形成栅极结构104，且所述光电掺杂区102位于栅极结构104的一侧；在所述栅极结构104的另一侧的基底100内形成浮置扩散区105。上述图像传感器中，形成包围隔离结构130和光电二极管102顶部的隔离区103，由于所述隔离区103将光电掺杂区102与基底100表面隔离，且所述隔离区103内的第三掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反，因此，所述隔离区103能够降低光电掺杂区102顶部基底100表面与保护层101的界面处的暗电流。所述光电掺杂区102顶部基底100表面与保护层101界面处易发生暗电流的原因包括：所述基底100的材本文档来自技高网...

【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，所述基底表面具有保护层，所述基底包括光电区；形成所述保护层之后，在所述光电区内形成光电掺杂区；形成所述光电掺杂区之后，在所述光电区的基底和保护层的界面处掺入改善离子，所述改善离子与界面处的悬挂键相结合。

【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，所述基底表面具有保护层，所述基底包括光电区；形成所述保护层之后，在所述光电区内形成光电掺杂区；形成所述光电掺杂区之后，在所述光电区的基底和保护层的界面处掺入改善离子，所述改善离子与界面处的悬挂键相结合。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，所述改善离子包括氟离子。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，在所述光电区的基底和保护层的界面处掺入改善离子的方法包括：在部分光电区的基底表面形成第二栅极结构；在所述第二栅极结构的侧壁和基底表面形成第一介质层；去除所述第二栅极结构，在所述第一介质层内形成开口，所述开口底部暴露出保护层顶部表面；在所述开口底部形成改善层，所述改善层内具有所述改善离子；进行退火处理，使所述改善离子进入保护层和基底的界面处。4.如权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述改善层的材料包括：掺氟的氧化硅，所述改善离子包括：氟离子；所述改善层的形成工艺包括固态源掺杂工艺。5.如权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述改善层内改善离子的原子百分比浓度为：1％～10％。6.如权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述退火处理的工艺包括：快速退火工艺；所述快速退火工艺的参数包括：退火温度为400摄氏度～700摄氏度，退火时间为30秒～120秒。7.如权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述第一介质层之前，所述形成方法还包括：在所述基底表面形成第一栅极结构；在所述第一栅极结构的一侧基底内形成浮置扩散区，且所述浮置扩散区与光电掺杂区分别位于第一栅极结构相对的两侧，所述浮置扩散区内具有第三掺杂离子；所述基底内还具有阱区，所述阱区内具有第一掺杂离子；所述光电掺杂区内具有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：何延强，林宗德，黄仁德，李晓明，何玉坤，
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