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，所述方法包括：提供半导体衬底；对所述半导体衬底进行碳离子注入，以在所述半导体衬底内形成碳化物层；生长外延层，所述外延层覆盖所述半导体衬底。本发明专利技术方案可以利用碳化物层对金属粒子的吸附能力，降低外延层内的金属污染，提高图像传感器的品质。

【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
目前CMOS图像传感器(CMOSImageSensors，CIS)器件在摄像头领域得到了广泛应用，为了获得更佳的拍摄效果，对于CIS器件的性能要求也越来越高。其中，白像素(WhitePixel)以及暗电流(DarkCurrent)被视为评价CIS器件性能的关键参数。具体地，在半导体制造工艺中，金属杂质污染是导致白像素数量增加的主要原因。更具体地，由于金属粒子的影响，会导致在没有光线照射到像素单元上时，像素点自身也会产生电荷，随着电荷不断增多并聚集在一起，就形成了暗电流。对于一个像素单元而言，当暗电流值超过了通过捕获光子产生的光电流后，该像素点就会被控制电路默认为白像素。由上可知，图像传感器对金属污染非常敏感，亟需一种图像传感器的形成方法，可以通过金属污染，有效的改善图像传感器的品质。
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，可以利用碳化物层对金属粒子的吸附能力，降低外延层内的金属污染，提高图像传感器的品质。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：提供半导体衬底；对所述半导体衬底进行碳离子注入，以在所述半导体衬底内形成碳化物层；生长外延层，所述外延层覆盖所述半导体衬底。可选的，所述碳化物层位于所述半导体衬底的顶部，或者所述碳化物层距离所述半导体衬底的顶部表面具有预设距离。可选的，所述半导体衬底为硅衬底，所述碳化物层的材料为碳化硅。可选的，在生长所述外延层之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：采用退火工艺对所述碳化物层进行退火。可选的，所述退火工艺的工艺参数为：退火温度为800摄氏度至1200摄氏度；退火时长为5s至60s。可选的，所述图像传感器为BSI-CIS，所述方法还包括：自所述半导体衬底的背面，刻蚀去除所述碳化物层以及所述半导体衬底的至少一部分；其中，所述外延层位于所述半导体衬底的正面。可选的，向所述半导体硅衬底内进行碳离子注入的注入参数包括：注入能量为0.5KeV至60KeV；注入剂量为1E13atom/cm2至5E16atom/cm2。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，包括：半导体衬底；碳化物层，位于所述半导体衬底内；外延层，覆盖所述半导体衬底。可选的，所述半导体衬底为硅衬底，所述碳化物层的材料为碳化硅。可选的，所述外延层的厚度为2μm至10μm。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：在本专利技术实施例中，提供半导体衬底；对所述半导体衬底进行碳离子注入，以在所述半导体衬底内形成碳化物层；生长外延层，所述外延层覆盖所述半导体衬底。采用上述方案，通过向半导体衬底内进行碳离子注入，以形成碳化物层，可以利用碳化物层对金属粒子的吸附能力，透过外延层吸附落在外延层表面的金属粒子，或者吸附进入所述外延层内的金属粒子，从而降低外延层内的金属污染，提高图像传感器的品质。进一步地，所述碳化物层可以位于所述半导体衬底的顶部，或者所述碳化物层距离所述半导体衬底的顶部表面具有预设距离，可以通过在半导体衬底的表面保留一定厚度的衬底材料，提高生成外延层的便利性。进一步地，所述半导体衬底为硅衬底，所述碳化物层的材料为碳化硅，可以通过碳-硅共价键和/或碳-碳共价键对金属粒子进行吸附，从而在外延层材料为硅时，降低外延层内的金属污染，提高图像传感器的品质。进一步地，采用退火工艺对所述碳化物层进行退火，有助于促进形成更多碳-硅共价键以及碳-碳共价键，或者形成更多碳-锗共价键以及碳-碳共价键，从而提高碳化物层对金属粒子的吸附能力，有助于更好地降低外延层内的金属污染，进一步提高图像传感器的品质。进一步地，所述图像传感器为BSI-CIS，在所述外延层的内部及表面形成逻辑器件以及像素器件之后，自所述半导体衬底的背面，刻蚀去除所述碳化物层以及所述半导体衬底的至少一部分，也即至少保留外延层，由于大多数外延层中的金属粒子均已被碳化物层吸附，有助于减小外延层中的金属粒子对BSI-CIS的影响，改善BSI-CIS的白像素以及暗电流的问题。附图说明图1是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；图2至图7是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。具体实施方式在现有技术中，为了提高图像传感器性能，需要对部分参数进行优化，例如需要改进关键参数白像素以及暗电流的结果。具体而言，在半导体制造工艺中，金属杂质污染是导致白像素数量增加的主要原因。更具体地，由于金属粒子的影响，会导致在没有光线照射到像素单元上时，像素点自身也会产生电荷，随着电荷不断增多并聚集在一起，就形成了暗电流。对于一个像素单元而言，当暗电流值较大，甚至超过了通过捕获光子产生的光电流后，该像素点就会被控制电路默认为白像素。本专利技术的专利技术人经过研究发现，在现有技术中，通常采用对金属粒子的源头进行改进的方法，例如改进离子注入机器结构，对离子注入的能量、剂量进行调整等等，花费成本较高却难以达到理想效果。亟需一种图像传感器的形成方法，可以采用较小成本的方式降低金属污染，有效的改善图像传感器的品质。在本专利技术实施例中，提供半导体衬底；对所述半导体衬底进行碳离子注入，以在所述半导体衬底内形成碳化物层；生长外延层，所述外延层覆盖所述半导体衬底。采用上述方案，通过向半导体衬底内进行碳离子注入，以形成碳化物层，可以利用碳化物对金属粒子的吸附能力，透过外延层吸附落在外延层表面的金属粒子，或者吸附进入所述外延层内的金属粒子，从而降低外延层内的金属污染，提高图像传感器的品质。为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参照图1，图1是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图。所述图像传感器的形成方法可以包括步骤S11至步骤S13：步骤S11：提供半导体衬底；步骤S12：对所述半导体衬底进行碳离子注入，以在所述半导体衬底内形成碳化物层；步骤S13：生长外延层，所述外延层覆盖所述半导体衬底以及所述碳化物层。下面结合图2至图7对上述各个步骤进行说明。图2至图7是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。参照图2，提供半导体衬底100，对所述半导体衬底100进行碳离子注入，以在所述半导体衬底100内形成碳化物层110。在具体实施中，所述半导体衬底100可以为硅衬底，或者所述半导体衬底100的材料还可以为锗、锗化硅、砷化镓或镓化铟等适当的应用于图像传感器，例如图像传感器的材料。进一步地，所述半导体衬底100可以为硅衬底，所述碳化物层110的材料可以为碳化硅。在本专利技术实施例中，采用最常规的硅材料作为半导体衬底100，有助于降低半导体制造工艺中的原材料成本，且可以复用现有的工艺技术，降低制造工艺及其参数的研发难度。在本专利技术实施例中，所述半导体衬底100为硅衬底，所述碳化物层110的材料为碳化硅，可以通过碳-硅共价键和/或碳-碳共价键对金属粒子进行吸附，从而在外延层材料为硅时，降低外延层内的金属污染，提高图像传感器的品质。进一步地，向所述半导体硅衬底100内进行碳离子注入的注入参数可以包括：注入能量为1KeV至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：提供半导体衬底；对所述半导体衬底进行碳离子注入，以在所述半导体衬底内形成碳化物层；生长外延层，所述外延层覆盖所述半导体衬底。

【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：提供半导体衬底；对所述半导体衬底进行碳离子注入，以在所述半导体衬底内形成碳化物层；生长外延层，所述外延层覆盖所述半导体衬底。2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述碳化物层位于所述半导体衬底的顶部，或者所述碳化物层距离所述半导体衬底的顶部表面具有预设距离。3.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底为硅衬底，所述碳化物层的材料为碳化硅。4.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在生长所述外延层之前，还包括：采用退火工艺对所述碳化物层进行退火。5.根据权利要求4所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述退火工艺的工艺参数为：退火温度为800摄氏度至1200摄氏度；退火时长为5s至60s。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：田成俊，洪纪伦，倪明明，吴孝哲，吴宗祐，林宗贤，
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