图像传感器及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器及其形成方法，其中，图像传感器的形成方法包括：提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及位于相邻感光区之间的隔离区，各感光区衬底中分别具有感光元件，所述第二面暴露出所述感光元件；在隔离区衬底中形成沟槽，所述第一面暴露出所述沟槽；对所述沟槽底部和侧壁进行掺杂处理，在所述沟槽底部和侧壁的衬底中形成掺杂区；形成所述掺杂区之后，在所述沟槽中形成隔离结构。所述方法形成的图像传感器的暗电流较小。

【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
随着半导体技术的不断提高，图像传感器(ImageSensor)作为目前信息获取的一种基础器件在现代社会中得到越来越广泛的应用。根据元件不同可以将图像传感器分为CCD(ChargeCoupledDevice，电荷耦合元件)图像传感器和CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器两大类。随着半导体技术的发展，CMOS晶体管的性能逐渐提高，分辨率逐渐赶超CCD图像传感器。而CMOS图像传感器具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点。CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成。CMOS图像传感器根据结构可以分为：正照式CMOS图像传感器、背照式CMOS图像传感器和堆叠式CMOS图像传感器。在正照式CMOS图像传感器中，光电二极管位于电路晶体管后方，进光量会因遮挡受到影响。背照式CMOS图像传感器就是将光电二极管与电路晶体管的位置互换。堆叠式CMOS图像传感器由背照式CMOS图像传感器发展而来。堆叠式CMOS图像传感器将原本需紧靠感光组件的电路部分置于感光组件的下方，使得设备内部拥有更多的空间。在实现功能多样化的同时，还做到了小型化。背照式CMOS图像传感器和堆叠式CMOS图像传感器均让光线首先进入光电二极管从而增大感光量，能够显著提高低光照条件下的拍摄效果，从而被广泛应用于照相机、电子玩具、电视会议和保安系统的摄像结构中。然而，现有的CMOS图像传感器存在暗电流较大、图像质量较差的缺点。
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，能够减小图像传感器的暗电流。为解决上述问题，本专利技术技术方案提供一种图传感器的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及位于相邻感光区之间的隔离区，各感光区衬底中分别具有感光元件，所述第二面暴露出所述感光元件；在隔离区衬底中形成沟槽，所述第一面暴露出所述沟槽；对所述沟槽底部和侧壁进行掺杂处理，在所述沟槽底部和侧壁的衬底中形成掺杂区；形成所述掺杂区之后，在所述沟槽中形成隔离结构。可选的，所述掺杂处理的方法包括：在所述沟槽底部和侧壁表面形成掺杂层，所述掺杂层中具有隔离离子；对所述掺杂层进行退火处理，使隔离离子进入所述沟槽底部和侧壁的衬底中形成掺杂区。可选的，所述衬底中具有第一掺杂离子，所述隔离离子与第一掺杂离子的导电类型相同；所述隔离离子为P型离子，所述掺杂层的材料为硼酸盐玻璃或含有硼离子的氮化硅；或者，所述隔离离子为N型离子，所述掺杂层的材料为磷酸盐玻璃或含有磷离子的氮化硅。可选的，所述掺杂层的厚度为50埃～200埃，所述掺杂层中隔离离子的原子百分浓度为5％～10％，所述退火处理的温度为400℃～500℃。可选的，所述隔离结构包括：位于所述沟槽中的隔离层，所述隔离层中具有孔洞。可选的，形成所述隔离层的工艺包括常压化学气相沉积工艺或次大气压化学气相沉积工艺。可选的，所述隔离结构还包括：覆盖所述沟槽底部和侧壁的介电层，所述介电层位于所述隔离层与衬底之间，所述介电层的材料为高k介质材料。相应的，本专利技术技术方案还提供一种图像传感器，包括：衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及位于相邻感光区之间的隔离区，各感光区衬底中分别具有感光元件，所述第二面暴露出所述感光元件；位于隔离区衬底中的沟槽，所述第一面暴露出所述沟槽；位于所述沟槽底部和侧壁的衬底中的掺杂区；位于所述沟槽中的隔离结构。可选的，所述隔离结构包括位于所述沟槽中的隔离层，所述隔离层中具有孔洞。可选的，所述隔离结构还包括：覆盖所述沟槽底部和侧壁的介电层，所述介电层位于所述隔离层与衬底之间，所述介电层的材料为高k介质材料。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的图像传感器的形成方法中，所述掺杂区位于所述沟槽底部和侧壁中，所述掺杂区能够抑制所述沟槽底部和侧壁的缺陷产生的复合中心俘获衬底中的光生载流子，从而能够抑制衬底中光生载流子与复合中心的电荷复合，进而能够减少暗电流和白像素。进一步，所述隔离结构包括介电层，所述介电层为高k介质材料，所述介电层能够减小所述图像传感器的暗电流。进一步，所述隔离结构包括隔离层，所述隔离层中具有孔洞。由于所述孔洞的折射率较低，从而有利于使入射到所述衬底感光区的光线在所述孔洞与掺杂层的界面上发生全反射，进而能够减少相邻感光区之间的光学串扰。本专利技术技术方案提供的图像传感器中，所述掺杂区位于所述沟槽底部和侧壁中，所述掺杂区能够抑制衬底中的光生载流子与所述复合中心的电荷复合，进而能够减少暗电流和白像素。附图说明图1和图2是一种CMOS图像传感器的形成方法各步骤的结构示意图；图3至图9是本专利技术的图像传感器的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。具体实施方式图像传感器存在诸多问题，例如：图像传感器的暗电流较大。现结合一种CMOS图像传感器，分析所述CMOS图像传感器的暗电流较大的原因：图1和图2是一种CMOS图像传感器的形成方法各步骤的结构示意图。请参考图1，所述CMOS图像传感器包括：衬底100，所述衬底100包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区A以及位于相邻感光区A之间的隔离区B，所述衬底100感光区A第一面表面具有栅极结构；所述栅极结构两侧的感光区A衬底100中分别具有光电二极管101和扩散区102，所述第一面表面具有覆盖栅极结构的介质层120。继续参考1，对所述衬底100第二面进行离子注入，在所述隔离区B和感光区A衬底100中形成掺杂层111；在所述隔离区B衬底100和掺杂层111中形成沟槽110。请参考图2，形成覆盖所述沟槽110底部和侧壁的介电层112；形成介电层112之后，在所述沟槽110中形成隔离层113；分别形成覆盖所述感光区A掺杂层111的滤波片140；在所述滤波片140表面形成微透镜150。其中，所述沟槽110用于容纳介电层112和隔离层113，实现相邻感光区之间的电隔离，从而减少相邻感光区A衬底100中载流子的相互干扰。在形成所述沟槽110的过程中，所述沟槽110侧壁和底部容易产生缺陷，从而形成复合中心，所述衬底100中的载流子容易与所述复合中心的电荷复合，形成暗电流，影响图像传感器的质量。所述掺杂层111能够阻挡衬底中的光生载流子与复合中心复合，从而能够减小暗电流。然而，所述离子注入不容易控制所述掺杂层111的深度，容易导致所述掺杂层111暴露出所述沟槽110底部，进而导致所述图像传感器的暗电流仍然较大。为解决所述技术问题，本专利技术提供了一种图像传感器的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及位于相邻感光区之间的隔离区；在隔离区衬底中形成沟槽，所述第一面暴露出所述沟槽；对所述沟槽底部和侧壁进行掺杂处理，在所述沟槽底部和侧壁的衬底中形成掺杂区；形成所述掺杂区之后，在所述沟槽中形成隔离结构。所述方法形成的图像本文档来自技高网...

【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：提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及位于相邻感光区之间的隔离区，各感光区衬底中分别具有感光元件，所述第二面暴露出所述感光元件；在隔离区衬底中形成沟槽，所述第一面暴露出所述沟槽；对所述沟槽底部和侧壁进行掺杂处理，在所述沟槽底部和侧壁的衬底中形成掺杂区；形成所述掺杂区之后，在所述沟槽中形成隔离结构。

【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：提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括多个分立的感光区以及位于相邻感光区之间的隔离区，各感光区衬底中分别具有感光元件，所述第二面暴露出所述感光元件；在隔离区衬底中形成沟槽，所述第一面暴露出所述沟槽；对所述沟槽底部和侧壁进行掺杂处理，在所述沟槽底部和侧壁的衬底中形成掺杂区；形成所述掺杂区之后，在所述沟槽中形成隔离结构。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，所述掺杂处理的方法包括：在所述沟槽底部和侧壁表面形成掺杂层，所述掺杂层中具有隔离离子；对所述掺杂层进行退火处理，使隔离离子进入所述沟槽底部和侧壁的衬底中形成掺杂区。3.如权利要求2所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述衬底中具有第一掺杂离子，所述隔离离子与第一掺杂离子的导电类型相同；所述隔离离子为P型离子，所述掺杂层的材料为硼酸盐玻璃或含有硼离子的氮化硅；或者，所述隔离离子为N型离子，所述掺杂层的材料为磷酸盐玻璃或含有磷离子的氮化硅。4.如权利要求2所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述掺杂层的厚度为50埃～200埃，所述掺杂层中隔离离子的原子百分浓度为5％～10％，所述退火处理的...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆钰平，周艮梅，黄晓橹，陈世杰，吕相南，
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