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，所述基底包括第一区和第二区，所述第一区基底内具有光电掺杂区，所述基底包括相对的第一面和第二面；在所述第二区基底内形成第一开口，所述第一面暴露出第一开口；在所述第一开口内形成连接层，连接层包括相对的第三面和第四面，且第一开口暴露出三面；在所述第三面和第一面形成介质层，所述介质层内具有第一插塞，所述第一插塞与第三面接触；在所述第二区基底内形成第二开口，所述第二面暴露出第二开口，且所述第二开口底部暴露出连接层的第四面。所述方法能够增加量子转化效率的同时，降低形成贯穿基底的开口结构的难度。

Image sensor and its forming method

An image sensor and a forming method thereof include: providing a substrate comprising a first region and a second region, having a photoelectric doping region in the first region substrate, the substrate comprising a relative first and second faces, forming a first opening in the second region substrate, and exposing the first face. A connecting layer is formed in the first opening, and the connecting layer comprises a relative third face and a fourth face, and the first opening exposes three faces; a dielectric layer is formed on the third and first faces, the dielectric layer has a first plug in it, and the first plug contacts the third face; and the connecting layer is formed in the base of the second area. The second opening, the second side exposes the second opening, and the bottom of the second opening exposes the fourth side of the connecting layer. The method can increase the quantum conversion efficiency and reduce the difficulty of forming an open structure across the substrate.

【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领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。CMOS(互补金属氧化物半导体)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，相较于传统的CCD(电荷耦合)图像传感器更具优势，也更易普及。现有的CMOS图像传感器中包括用于将光信号转换为电信号的光电传感器，所述光电传感器为形成于硅衬底中的光电二极管。此外，在形成有光电二极管的硅衬底表面还形成有介质层，所述介质层内形成有金属互联层，所述金属互联层用于使光电二极管与外围电路电连接。对于上述CMOS图像传感器来说，所述硅衬底具有介质层和金属互联层的一面为CMOS图像传感器的正面，与正面相对的一面为CMOS图像传感器的背面，根据光线照射方向的差异，所述CMOS图像传感器能够分为前照式(Front-sideIllumination，FSI)CMOS图像传感器和后照式(Back-sideIllumination，BSI)CMOS图像传感器。对于前照式CMOS图像传感器，光线照射到CMOS图像传感器的正面，然而，由于所述光线需要穿过介质层和金属互联层之后才能够照射到光电二极管，由于光线路径中的介质层和金属互联层较多，会限制光电二极管所吸收的光量，造成量子效率降低。对于背照式CMOS图像传感器，光线自CMOS图像传感器的背面入射到光电二极管，从而消除了光线的损耗，光子到电子的转换效率提高。然而，现有的背照式CMOS图像传感器的性能仍较差。
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，以提高图像传感器的性能。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，所述基底包括第一区和第二区，所述第一区基底内具有光电掺杂区，所述基底包括相对的第一面和第二面；在所述第二区基底内形成第一开口，所述第一面暴露出第一开口；在所述第一开口内形成连接层，所述连接层包括相对的第三面和第四面，且所述第一开口暴露出第三面；在所述第三面和第一面形成介质层，所述介质层内具有第一插塞，且所述第一插塞与第三面接触；在所述第二区基底内形成第二开口，所述第二面暴露出第二开口，且所述第二开口底部暴露出连接层的第四面。可选的，形成所述第二开口之后，所述形成方法还包括：在所述第二开口的侧壁形成第一保护层；形成所述第一保护层之后，在所述第二开口内形成第二插塞，所述第二插塞充满第二开口。可选的，基底的厚度为：4微米～6微米。可选的，所述第一开口的深度为：2.4微米～2.6微米；所述第一开口的宽度为：1.0微米～1.2微米。可选的，所述第二开口的深度为2.4微米～2.6微米；所述第二开口的宽度为：0.8微米～1.0微米。可选的，所述连接层的形成方法包括：在所述第一开口内和第一面形成连接材料膜；平坦化所述连接材料膜，直至暴露出第一面；暴露出第一面之后，回刻蚀部分连接材料膜，形成连接层，所述连接层的第三面低于第一面。可选的，所述连接材料膜的材料为金属。可选的，所述连接材料膜的材料为半导体材料，所述连接材料膜内含有掺杂离子；所述掺杂离子的掺杂浓度为：1.0e19atm/cm2～1e20atm/cm2；所述掺杂离子为N型离子或者P型离子；所述连接材料膜的厚度5000埃～8000埃。可选的，所述连接材料膜的形成工艺包括化学气相沉积工艺，在所述连接材料膜内掺入掺杂离子的工艺包括原位掺杂工艺；当所述连接材料膜的材料为硅，所述掺杂离子为磷离子时，所述原位掺杂工艺的参数包括：温度为550摄氏度～750摄氏度。可选的，所述形成方法还包括：在第一区第一面基底表面形成第一栅极结构，所述光电掺杂区位于第一栅极结构的一侧；在所述第一栅极结构另一侧的基底内形成浮置扩散区，所述浮置扩散区和光电掺杂区分别位于第一栅极结构相对的两侧。可选的，所述基底还包括位于第一区和第二区之间的第三区；所述形成方法还包括：在所述第三区第一面形成第二栅极结构；在所述第二栅极结构两侧的基底内分别形成源漏掺杂区。可选的，形成所述第二栅极结构之前，所述形成方法包括：在所述连接层第三面形成缓冲层和位于缓冲层表面的第二保护层。可选的，所述缓冲层的材料包括氧化硅；所述第二保护层的材料包括氮化硅。可选的，形成所述连接层之后，形成所述介质层之前，所述形成方法还包括：在所述连接层的第三面形成金属硅化物层；所述金属硅化物层的材料包括：硅钛化合物或者硅镍化合物。相应的，本专利技术还提供一种图像传感器，包括：基底，所述基底包括第一区和第二区，所述第一区基底内具有光电掺杂区，所述基底包括相对的第一面和第二面；位于第二区基底内的第一开口，所述第一面暴露出第一开口；位于第一开口内的连接层，所述连接层包括相对的第三面和第四面，且所述第一开口暴露出第三面；位于所述第三面和第一面的介质层，所述介质层内具有第一插塞，所述第一插塞与第三面接触；位于所述第二区基底内的第二开口，所述第二面暴露出第二开口，且所述第二开口底部暴露出连接层的第四面。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，所述基底的厚度较厚，使得后续入射光难以穿透基底，则停留在基底内的入射光较多，因此，所述基底较厚有利于增加量子转化效率。尽管基底的厚度较大，但是，由于是通过两步工艺形成开口结构，所述开口结构包括相互连通的第一开口和第二开口，使得形成第一开口和第二开口的难度均降低。而所述第一开口用于容纳连接层，所述第二开口用于后续容纳第二插塞，因此，通过所述连接层，所述第二插塞与第一插塞能够实现电连接。进一步，形成所述第二栅极结构之前，所述形成方法包括：在所述连接层顶部形成缓冲层和位于缓冲层表面的第二保护层。其中，所述第二保护层用于后续形成第二栅极结构和源漏掺杂区的过程中，保护连接层的第三面。附图说明图1是一种图像传感器的结构示意图；图2至图16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，图像传感器的性能较差。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包括相对的第一面1和第二面2，所述基底100包括光电区Ⅰ和互连区Ⅱ；在所述光电区Ⅰ第一面1形成栅极结构101；在所述栅极结构101两侧的光电区Ⅰ基底100内分别形成光电掺杂区102和浮置扩散区103；在所述栅极结构101的侧壁和顶部表面、光电掺杂区102、浮置扩散区103以及基底100表面形成介质层104；在所述互连区Ⅱ介质层104内形成第一开口(图中未标出)，所述第一开口底部暴露出第一面1；在所述第一开口内形成第一插塞105；形成所述第一插塞105之后，在互连区Ⅱ形成贯穿基底100的第二开口(图中未示出)，所述第二面2暴露出第二开口，且所述第二开口底部暴露出第一插塞105；在所述第二开口内形成第二插塞106。上述图像传感器中，所述光电区Ⅰ内具有光电二极管，所述光电二极管用于吸收光子产生电子。为了增大光电二极管的量子转化效率，需使得较多的入射光3停留在基底100内，具体的，可增大基底100的厚度。由于所述基底10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，所述基底包括第一区和第二区，所述第一区基底内具有光电掺杂区，所述基底包括相对的第一面和第二面；在所述第二区基底内形成第一开口，所述第一面暴露出第一开口；在所述第一开口内形成连接层，所述连接层包括相对的第三面和第四面，且所述第一开口暴露出所述第三面；在所述第三面和第一面形成介质层，所述介质层内具有第一插塞，且所述第一插塞与第三面接触；在所述第二区基底内形成第二开口，所述第二面暴露出第二开口，且所述第二开口底部暴露出连接层的第四面。

【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，所述基底包括第一区和第二区，所述第一区基底内具有光电掺杂区，所述基底包括相对的第一面和第二面；在所述第二区基底内形成第一开口，所述第一面暴露出第一开口；在所述第一开口内形成连接层，所述连接层包括相对的第三面和第四面，且所述第一开口暴露出所述第三面；在所述第三面和第一面形成介质层，所述介质层内具有第一插塞，且所述第一插塞与第三面接触；在所述第二区基底内形成第二开口，所述第二面暴露出第二开口，且所述第二开口底部暴露出连接层的第四面。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，形成所述第二开口之后，所述形成方法还包括：在所述第二开口的侧壁形成第一保护层；形成所述第一保护层之后，在所述第二开口内形成第二插塞，所述第二插塞充满第二开口。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，所述基底的厚度为：4微米～6微米。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，所述第一开口的深度为：2.4微米～2.6微米；所述第一开口的宽度为：1.0微米～1.2微米。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，所述第二开口的深度为2.4微米～2.6微米；所述第二开口的宽度为：0.8微米～1.0微米。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，所述连接层的形成方法包括：在所述第一开口内和第一面形成连接材料膜；平坦化所述连接材料膜，直至暴露出第一面；暴露出第一面之后，回刻蚀部分连接材料膜，形成连接层，所述连接层的第三面低于第一面。7.如权利要求6所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述连接材料膜的材料为金属。8.如权利要求6所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述连接材料膜的材料为半导体材料，所述连接材料膜内含有掺杂离子；所述掺杂离子的掺杂浓度为：1.0e19atm/cm2～1e20atm/cm2；所述掺杂离子为N型离子或者P型离子；所述连接材料膜的厚度5000埃～8000埃。9.如权利要求8所述的图...

【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