光学感测器及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种光学感测器及其形成方法，该光学感测器包含：衬底、第一阱、第二阱、第三阱、深沟槽隔离结构、以及钝化层。衬底具有第一导电类型且包含感测区。第一阱位于感测区中，其具有第二导电类型以及第一深度。第二阱位于感测区中，其具有第二导电类型以及第二深度。第三阱位于感测区中，其具有第一导电类型以及第三深度。深沟槽隔离结构位于衬底中且围绕感测区，其中深沟槽隔离结构的深度大于第一深度，第一深度大于第二深度，且第二深度大于第三深度。钝化层位于衬底之上，其中钝化层包含多个突出部位于此感测区的正上方，实现提升光学感测器的量子效率。学感测器的量子效率。学感测器的量子效率。

【技术实现步骤摘要】
光学感测器及其形成方法


[0001]本专利技术是有关于一种光学元件，特别是有关于一种光学感测器及其形成方法。

技术介绍

[0002]光学感测器(例如图像感测器)是用于将聚焦在光学感测器上的光学图像转换为电子信号。光学感测器通常包含数组例如光电二极管的光检测元件，并藉由光检测元件的配置以产生相应于光检测元件上的光照射(light impinging)强度的电子信号。所产生的电子信号可进一步透过信号处理电路来处理，以呈现光学图像的信息。
[0003]光学感测器广泛应用于数字相机、保全摄影机、生医研究、医疗、汽车、及其他应用中。现今，用于制造光学感测器(例如互补型金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)图像感测器(image sensor)(CIS))的技术以及成像品质，已不断地快速发展。
[0004]虽然现有的光学感测器大致符合需求，但并非各方面皆令人满意，特别是光学感测器的光敏感性(light sensitivity)仍需进一步改善。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一些实施例提供一种光学感测器，包含：衬底、第一阱、第二阱、第三阱、深沟槽隔离结构、以及钝化层。衬底具有第一导电类型，且衬底包含感测区。第一阱位于此感测区中，其中第一阱具有不同于第一导电类型的第二导电类型以及第一深度。第二阱位于此感测区中，其中第二阱具有第二导电类型以及第二深度。第三阱位于此感测区中，其中第三阱具有第一导电类型以及第三深度。深沟槽隔离结构位于衬底中且围绕此感测区，其中深沟槽隔离结构的深度大于第一深度，第一深度大于第二深度，且第二深度大于第三深度。钝化层位于衬底之上，其中钝化层包含多个突出部位于此感测区的正上方。
[0006]本专利技术的一些实施例提供一种光学感测器的形成方法，包含：提供衬底，此衬底具有第一导电类型，其中衬底包含感测区；形成第一阱于此感测区中，其中第一阱具有不同于第一导电类型的第二导电类型以及第一深度；形成第二阱于感测区中，其中第二阱具有第二导电类型以及第二深度；形成第三阱于感测区中，其中第三阱具有第一导电类型以及第三深度；形成深沟槽隔离结构于衬底中且围绕感测区，其中深沟槽隔离结构的深度大于第一深度，第一深度大于第二深度，且第二深度大于第三深度；以及形成钝化层于衬底之上，其中钝化层包含多个突出部形成于感测区的正上方。
附图说明
[0007]以下将配合所附图式详述本专利技术实施例。应注意的是，依据在业界的标准做法，各种特征并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，可能任意地放大或缩小元件的尺寸，以清楚地表现出本专利技术实施例的特征。
[0008]图1至图5是根据本专利技术的一些实施例，绘示出形成光学感测器在各个阶段的剖面
示意图。
[0009]图6A及图6B根据本专利技术的一些实施例，绘示出光学感测器的钝化层的配置的剖面局部放大图。
[0010]图7是根据本专利技术的其他实施例，绘示出形成光学感测器的剖面示意图。
[0011]图8是根据本专利技术的其他实施例，绘示出形成光学感测器的剖面示意图。
[0012]图9至图13是根据本专利技术的另一些实施例，绘示出形成光学感测器在各个阶段的剖面示意图。
[0013]附图标号：
[0014]100A、100B、100C、100D～光学感测器
[0015]110～衬底
[0016]111～第一阱
[0017]112～第二阱
[0018]113～第三阱
[0019]114～第一重掺杂区
[0020]115～第二重掺杂区
[0021]120～深沟槽隔离结构
[0022]130～层间介电层
[0023]131～金属间介电层
[0024]131A～第一金属间介电层
[0025]131B～第二金属间介电层
[0026]131C～第三金属间介电层
[0027]140～第一金属层
[0028]141～第二金属层
[0029]142～第三金属层
[0030]143～金属导孔
[0031]150、152～钝化层
[0032]151～突出部
[0033]160～金属底层
[0034]170～保护层
[0035]D1～第一深度
[0036]D2～第二深度
[0037]D3～第三深度
[0038]DT～深度
[0039]H1、H2～高度
[0040]P～节距
[0041]R～凹陷
[0042]SR～感测区
[0043]W～宽度
[0044]θ～底角
具体实施方式
[0045]以下提供了各种不同的实施例或范例，用于实施所提供的半导体结构的不同元件。叙述中若提及第一部件形成于第二部件之上，可能包含形成第一和第二部件直接接触的实施例，也可能包含额外的部件形成于第一和第二部件之间，使得第一和第二部件不直接接触的实施例。另外，本专利技术实施例可能在许多范例中使用重复的元件符号。这些重复仅是为了简化和清楚的目的，而非代表所讨论各种实施例及/或配置之间有特定的关系。
[0046]再者，空间上的相关用语，例如「上方的」、「下方的」、「在
……
上方」、「在
……
下方」及类似的用词，除了包含图式绘示的方位外，也包含使用或操作中的装置的不同方位。当装置被转向至其他方位时(旋转90度或其他方位)，则在此所使用的空间相对描述可同样依旋转后的方位来解读。
[0047]在此，「约」、「大约」、「大抵」的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。应注意的是，说明书中所提供的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明「约」、「大约」、「大抵」的情况下，仍可隐含「约」、「大约」、「大抵」的含义。
[0048]虽然所述的一些实施例中的部件以特定顺序描述，这些描述方式亦可以其他合逻辑的顺序进行。本专利技术实施例中的半导体结构可加入其他的部件。在不同实施例中，可替换或省略一些部件。
[0049]本专利技术实施例所提供的光学感测器包含了围绕衬底中的感测区(或称为光电二极管区(photodiode region))的深沟槽隔离结构以及位于感测区正上方的具有多个突出部的钝化层。藉由上述深沟槽隔离结构与钝化层的配置并搭配调整钝化层的突出部的形状(例如角锥(pyramid)、圆锥(cone)、或梯形棱柱(trapezoidal prism))，在入射光经过突出部后，可使得入射光在由深沟槽隔离结构所围绕的感测区中更加分散而增加传递路径的长度，进而提升光学感测器的量子效率(quantum efficiency，QE)。
[0050]图1至图5是根据本专利技术的一些实施例，说明形成图5所示的光学感测器100A在各个阶段的剖面示意图。参照图1，光学感测器100A包含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学感测器，其特征在于，包括：一衬底，具有一第一导电类型，其中该衬底包括一感测区；一第一阱，位于该感测区中，其中该第一阱具有不同于该第一导电类型的一第二导电类型以及一第一深度；一第二阱，位于该感测区中，其中该第二阱具有该第二导电类型以及一第二深度；一第三阱，位于该感测区中，其中该第三阱具有该第一导电类型以及一第三深度；一深沟槽隔离结构，位于该衬底中且围绕该感测区，其中该深沟槽隔离结构的深度大于该第一深度，该第一深度大于该第二深度，且该第二深度大于该第三深度；以及一钝化层，位于该衬底之上，其中该钝化层包括多个突出部位于该感测区的正上方。2.根据权利要求1所述的光学感测器，其特征在于，更包括：一层间介电层，位于该衬底上；以及一第一金属层，位于该层间介电层上且邻近该感测区。3.根据权利要求2所述的光学感测器，其特征在于，更包括：一金属间介电层，位于该第一金属层上；以及一第二金属层，位于该金属间介电层上且邻近该感测区，其中该钝化层位于该第二金属层上。4.根据权利要求2所述的光学感测器，其特征在于，更包括：一金属间介电层，位于该第一金属层上；以及一第二金属层，位于该金属间介电层上且邻近该感测区，其中该钝化层直接位于该层间介电层上且该钝化层所包括的该些突出部低于该第二金属层的底面。5.根据权利要求1所述的光学感测器，其特征在于，更包括：一第一重掺杂区，具有该第一导电类型，位于该衬底中，其中该第一重掺杂区位于该感测区的外侧且邻近该衬底的一顶面；以及一第二重掺杂区，具有该第二导电类型，位于该感测区中，其中该第二重掺杂区位于该感测区的内侧且邻近该衬底的该顶面。6.根据权利要求1所述的光学感测器，其特征在于，该深沟槽隔离结构的深度在12微米至25微米的范围。7.根据权利要求1所述的光学感测器，其特征在于，该钝化层的该些突出部的形状为一角锥、一圆锥、或一梯形棱柱。8.根据权利要求1所述的光学感测器，其特征在于，在剖面图中，该钝化层的该些突出部的形状的底角在-38度至65度的范围。9.根据权利要求3所述的光学感测器，其特征在于，更包括：多个金属导孔，位于该第一金属层与该第二金属层之间且埋置于该金属间介电层中，其中该些金属导孔紧邻该感测区的边界。10.根据权利要求1所述的光学感测器，其特征在于，更包括：一金属底层，位于该衬底的一底面下，其中该感测区的底面在该衬底的该底面的投影不超出该金属底层。11.一种光学感测器的形成方法，其特征在于，包括：提供一衬底，该衬底具有一第一导电类型，其中该衬底包括一感测区；
形成一第一阱于该感测区中，其中该第一阱具有不同于该第一导电类型的一第二导电类型以及一第一深...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘士豪，罗宗仁，廖志成，吕武羲，罗明城，钟伟纶，林志威，
申请(专利权)人：世界先进积体电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：