图像传感器及其形成方法技术

本发明专利技术技术方案公开了一种图像传感器及其形成方法，其方法包括：包括：提供第一衬底，所述第一衬底具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述第二表面是相对面；在所述第一衬底内形成分立排列的光电三极管；在所述第一表面上形成滤光层，每个所述滤光层分别与所述光电三极管对应设置。本发明专利技术增强光信号，提高灵敏度。

Image Sensor and Its Formation Method

【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信号的器件。随着计算机和通信产业的发展，对高性能图像传感器的需求不断增长，这些高性能图像传感器广泛用于诸如数字照相机、摄像录像机、个人通信系统(PCS)、游戏机、安防摄像机、医用微型照相机之类的各种领域。图像传感器通常为两种类型，电荷藕合器件(CCD)传感器和CMOS图像传感器(CMOSImageSensors，CIS)。相比于CCD图像传感器，CMOS图像传感器具有集成度高、功耗小、生成成本低等优点。传统的图像传感器，无论是CMOS图像传感器还是CCD图像传感器，都是以光电二极管作为感光元件完成将入射光线到光生电子的转换工作。现有采用光电二极管作为感光元件，对于外来光信号的增强能力不够，且灵敏度一般。
技术实现思路
本专利技术技术方案要解决的技术问题是：针对现有图像传感器中光电二极管灵敏度不高。提供一种图像传感器及其形成方法，增强光信号，提高灵敏度。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供第一衬底，所述第一衬底具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述第二表面是相对面；在所述第一衬底内形成分立排列的光电三极管；在所述第一表面上形成滤光层，每个所述滤光层分别与所述光电三极管对应设置。可选的，形成所述光电三极管的步骤包括：在所述第一衬底的第二表面形成具有集电极图形的第一光刻胶层；以所述第一光刻胶层为掩膜，向所述第一衬底内注入第一离子，形成集电极；去除所述第一光刻胶层后，在所述第二表面上形成具有基极图形的第二光刻胶层；以所述第二光刻胶层为掩膜，向所述第一衬底内注入第二离子，形成基极；去除所述第二光刻胶层后，在所述第一衬底的第二表面形成具有发射极图形的第三光刻胶层；以所述第三光刻胶层为掩膜，向所述第一衬底内注入第三离子，形成发射极。可选的，所述集电极的注入深度大于所述基极的注入深度，所述基极的注入深度大于所述发射极的注入深度。可选的，所述第一离子为N型离子，所述第二离子为P型离子，所述第三离子为N型离子；或者，所述第一离子为P型离子，所述第二离子为N型离子，所述第三离子为P型离子。可选的，所述第一离子的注入能量为160keV～240keV，注入剂量为2e13/cm2～5e15/cm2；所述第二离子的注入能量为120keV～180keV，注入剂量为2e13/cm2～5e15/cm2；所述第三离子的注入能量为60keV～140keV，注入剂量为2e13/cm2～5e15/cm2。可选的，所述集电极包绕所述基极，所述基极包绕所述发射极。可选的，所述的图像传感器的形成方法，还包括：提供第二衬底，所述第二衬底包括传输区域、复位区域、源跟随与行选择区域，每个区域由隔离区分隔；在所述复位区域、所述源跟随与行选择区域的所述第二衬底内形成N阱，在所述传输区域的所述第二衬底内形成P阱；在所述复位区域的所述第二衬底上形成复位栅，在所述传输区域的所述第二衬底上形成传输栅，在所述源跟随与行选择区域的所述第二衬底上分别形成源跟随栅和行选择栅；在各个栅的两侧的所述第二衬底内形成相应的深掺杂区；在所述第二衬底上形成介质叠层；在所述介质叠层内形成分别与各个栅及各个深掺杂区连接的金属插塞；形成与各个所述金属插塞连接金属互连线。可选的，所述的图像传感器的形成方法，还包括：在所述第二表面上形成绝缘叠层；在所述绝缘叠层内形成与所述发射极连接的金属插塞及金属互连线；将所述第一衬底上的绝缘叠层与所述第二衬底上的介质叠层进行键合，使传输栅一侧的深掺杂区与所述发射极电连接。通过上述的形成方法得到的图像传感器，包括：第一衬底，所述第一衬底具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述第二表面是相对面；光电三极管，分立排列于所述第一衬底内；滤光层，位于所述第一衬底上，且每个所述滤光层分别与所述光电三极管对应设置。可选的，所述光电三极管包括集电极、基极和发射极；所述集电极包绕所述基极，所述基极包绕所述发射极。可选的，所述图像传感器包括红色光吸收区、绿色光吸收区和蓝色光吸收区；所述绿色光吸收区的光电三极管的吸收深度小于所述红色光吸收区的光电三极管的吸收深度，所述蓝色光吸收区的光电三极管的吸收深度小于所述绿色光吸收区的光电三极管的吸收深度。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下有益效果：采用光电三极管作为感光元件，由于光电三极管本身具有的放大功能可以一定程度上增强外来光信号，并且它的灵敏度也比二极管高。另外，采用光电三极管作为感光元件可以得到信号增强的图像传感器，即使在光线较差的环境条件下，也可以得到较好的图像。附图说明图1是采用光电二极管的图像传感器形成工艺对应的结构示意图；图2至图4是本专利技术实施例的图像传感器中感光元件形成过程中各步骤对应的截面结构示意图；图5至图10是本专利技术实施例的采用光电三极管的图像传感器形成过程中各步骤对应的截面结构示意图；图11是本专利技术实施例的图像传感器形成过程中两衬底键合前俯视图；图12是本专利技术实施例的图像传感器的电路原理图。具体实施方式目前，图像传感器工作时，先通过滤光片将入射光过滤为红蓝绿三种单色光，然后对应的光电二极管分别收集相应的光信号，输出电信号，并通过差值计算还原出图像。由于光电二极管只具备光电转换的功能，在光线较弱的情况下，光敏感度不够，影响图像传感器的成像效果。图1是图像传感器形成工艺对应的结构示意图。参照图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底内形成有分立的光电二极管110，所述分立的光电二极管110之间由深沟槽隔离结构120进行隔离，所述深沟槽隔离结构120的深度比所述光电二极管110深，从而获得更好的隔离效果，避免在不同像素区域之间发生光生载流子扩散的问题。然后继续参考图1，在所述半导体衬底100的上形成滤光层130，所述滤光层130分为红色、绿色和蓝色；在所述滤光层130上形成微透镜140。使用过程中，入射光先通过微透镜140进行会聚进入所述滤光层130；所述滤光层130对入射光进行滤色，不同的所述滤光层130分别过滤出红光、绿光和蓝光；各单元区的光电二极管110接收对应的滤色光进行光电转换处理。专利技术人经过研究发现，目前的图像传感器中光电二极管只具备光电转换的功能，无法满足更高的需求。针对上述问题，形成一种图像传感器，采用光电三极管替代光电二极管，光电三极管本身不但可以进行光电转换，而且具有信号放大功能，尤其在光线较差的环境条件下，增强外来光信号，可以得到信号增强的图像；并且光电三极管作为感光元件，灵敏度也比二极管高。下面结合实施例和附图对本专利技术技术方案进行详细说明。图2至图4是本专利技术图像传感器中感光元件形成过程中各步骤对应的截面结构示意图。如图2所示，提供第一衬底200，所述第一衬底200具有第一表面201和第二表面202，所述第一表面201与所述第二表面202为相对表面；通过所述第二表面202向所述第一衬底200内注入第一离子211，形成光电三极管的集电极210。本实施例中，所述集电极210的形成方法如下：首先在所述第一衬底200的所述第二表面202上形成第一光刻胶层(未示出)；对所述第一光刻胶层进行光刻工艺，形成集电极图形；以所述第一光本文档来自技高网...

【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：提供第一衬底，所述第一衬底具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述第二表面是相对面；在所述第一衬底内形成分立排列的光电三极管；在所述第一表面上形成滤光层，每个所述滤光层分别与所述光电三极管对应设置。

【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：提供第一衬底，所述第一衬底具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述第二表面是相对面；在所述第一衬底内形成分立排列的光电三极管；在所述第一表面上形成滤光层，每个所述滤光层分别与所述光电三极管对应设置。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，形成所述光电三极管的步骤包括：在所述第一衬底的第二表面形成具有集电极图形的第一光刻胶层；以所述第一光刻胶层为掩膜，向所述第一衬底内注入第一离子，形成集电极；去除所述第一光刻胶层后，在所述第二表面上形成具有基极图形的第二光刻胶层；以所述第二光刻胶层为掩膜，向所述第一衬底内注入第二离子，形成基极；去除所述第二光刻胶层后，在所述第一衬底的第二表面形成具有发射极图形的第三光刻胶层；以所述第三光刻胶层为掩膜，向所述第一衬底内注入第三离子，形成发射极。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，所述集电极的注入深度大于所述基极的注入深度，所述基极的注入深度大于所述发射极的注入深度。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，所述第一离子为N型离子，所述第二离子为P型离子，所述第三离子为N型离子；或者，所述第一离子为P型离子，所述第二离子为N型离子，所述第三离子为P型离子。5.如权利要求2所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述第一离子的注入能量为160keV～240keV，注入剂量为2e13/cm2～5e15/cm2；所述第二离子的注入能量为120keV～180keV，注入剂量为2e13/cm2～5e15/cm2；所述第三离子的注入能量为60keV～140keV，注入剂量为2e13/cm2～5e15/cm2。6.如权利要求2所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述集电极包绕所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮亮，陈伯廷，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