图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种图像传感器及其制造方法，所述图像传感器的制造方法包括：提供一衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；对所述隔离区执行第二次离子注入；以及，对所述衬底执行高温退火处理，以在所述隔离区形成隔离层。本发明专利技术的技术方案使得在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其制造方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种图像传感器及其制造方法。
技术介绍
图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置。按照其依据的原理不同，可以区分为CCD(ChargeCoupledDevice，电荷耦合元件)图像传感器以及CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器。由于CMOS图像传感器是采用传统的CMOS电路工艺制作，因此可将图像传感器以及其所需要的外围电路加以整合，从而使得CMOS图像传感器具有更广的应用前景。按照接收光线的位置的不同，CMOS图像传感器可以分为前照式图像传感器和背照式图像传感器。其中，前照式图像传感器从正面接收光线；背照式图像传感器将感光层的元件入射光路调转方向，让光线能从背面直射进去，避免了在前照式图像传感器中，光线会受到透镜和光电二极管之间的结构和厚度的影响，提高了光线接收的效能。图像传感器中光的转换效率是最主要的性能参数，不同的像素点之间经常以浅沟槽隔离结构(STI)作为隔离或以反型的离子注入(IMP)形成的掺杂区作为隔离，以降低像素点之间的串扰，反型的离子注入例如为P型或N型。但是，STI作为隔离会因为刻蚀工艺对衬底带来很多的损伤和电荷聚集，进而带来暗电流源；而反型的IMP为了防止衬底方向的暗电流，通常注入的离子较深，以增加器件的耐压性，形成的掺杂区作为隔离则效率不高，会存在漏电的问题。因此，如何对现有的图像传感器中的不同像素点之间的隔离结构进行改进，以在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图像传感器及其制造方法，使得在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。为实现上述目的，本专利技术提供了一种图像传感器的制造方法，包括：提供一衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；对所述隔离区执行第二次离子注入；以及，对所述衬底执行高温退火处理，以在所述隔离区形成隔离层。可选的，在对所述衬底执行高温退火处理之前，还对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入，以使得所述隔离层还形成在所述像素单元区的底部，所述隔离区的隔离层和所述像素单元区底部的隔离层连接。可选的，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入的深度为所述像素单元区中的掺杂区的深度的1.1倍～1.2倍。可选的，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入以及对所述隔离区执行所述第二次离子注入的步骤包括：形成保护层于所述衬底上；对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入；形成图案化的光刻胶层于所述保护层上，所述图案化的光刻胶层暴露出所述隔离区上的保护层；以所述图案化的光刻胶层为掩膜，从所述隔离区的底部至所述隔离区的顶部依次执行第二次离子注入，以在所述隔离区注入不同梯度的离子；以及，去除所述图案化的光刻胶层；或者，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入以及对所述隔离区执行所述第二次离子注入的步骤包括：形成保护层于所述衬底上；形成图案化的光刻胶层于所述保护层上，所述图案化的光刻胶层暴露出所述隔离区上的保护层；以所述图案化的光刻胶层为掩膜，从所述隔离区的底部至所述隔离区的顶部依次执行第二次离子注入，以在所述隔离区注入不同梯度的离子；去除所述图案化的光刻胶层；以及，对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入。可选的，不同梯度的离子的间距为0.1μm～0.3μm。可选的，所述第一次离子注入和所述第二次离子注入的离子种类包括氮和/或氧。可选的，在对所述衬底执行高温退火处理之后，还对所述衬底执行低温退火处理。可选的，所述高温退火处理的温度为1000℃～1100℃，时间为3s～5s；所述低温退火处理的温度为550℃～650℃，时间为25min～40min。可选的，所述图像传感器的制造方法还包括：形成掺杂区于所述像素单元区中；形成器件层覆盖于所述衬底上；以及，提供一承载晶圆，将所述器件层与所述承载晶圆通过一键合层进行键合。本专利技术还提供了一种图像传感器，包括：衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；以及，隔离层，形成于所述隔离区，所述隔离层是通过对所述隔离区执行离子注入以及对离子注入后的所述衬底执行高温退火处理形成的。可选的，所述隔离层还形成在所述像素单元区的底部，所述隔离区的隔离层和所述像素单元区底部的隔离层连接。可选的，所述隔离层的材质包括氧化硅、氮化硅或氮氧硅。可选的，所述图像传感器还包括：掺杂区，形成于所述像素单元区中；器件层，覆盖于所述衬底上；以及，承载晶圆，通过一键合层与所述器件层键合。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术的图像传感器的制造方法，通过对位于像素单元区之间的隔离区执行第二次离子注入；以及，对所述衬底执行高温退火处理，以在所述隔离区形成隔离层，使得在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。2、本专利技术的图像传感器，由于位于像素单元区之间的隔离区中形成有隔离层，且所述隔离层是通过对所述隔离区执行离子注入以及对离子注入后的所述衬底执行高温退火处理形成的，使得在降低图像传感器中的暗电流的同时，还提高隔离效率。附图说明图1a～图1b是现有的图像传感器的剖面示意图；图2是本专利技术一实施例的图像传感器的制造方法的流程图；图3a～图3i是图2所示的图像传感器的制造方法中的器件示意图。其中，附图1a～图3i的附图标记说明如下：11-承载晶圆；12-键合层；13-器件晶圆；131-衬底；132-像素单元区；1331-浅沟槽隔离结构；1332-隔离掺杂区；134-介质层；135-晶体管结构；136-金属互连结构；137-深沟槽隔离结构；20-器件晶圆；21-衬底；211-像素单元区；212-隔离区；22-保护层；23-图案化的光刻胶层；24-隔离层；25-晶体管结构；26-第一介质层；27-第二介质层；28-金属互连结构；30-承载晶圆；40-键合层。具体实施方式以图1a～图1b所示的现有的图像传感器的结构为例，且图1a～图1b所示的为背照式图像传感器的结构，其中，图1a所示的图像传感器中的各个像素点之间采用浅沟槽隔离结构隔离，图1b所示的图像传感器中的各个像素点之间采用反型的离子注入形成的掺杂区隔离。从图1a和图1b中可看出，承载晶圆11与器件晶圆13的正面通过键合层12键合，器件晶圆13包括衬底131、位于衬底131正面的多个像素单元区132(即像素点)、形成于像素单元区132上的介质层134和形成于介质层134中的晶体管结构135和金属互连结构136，器件晶圆13背面的衬底131中还形成有深沟槽隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：/n提供一衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；/n对所述隔离区执行第二次离子注入；以及，/n对所述衬底执行高温退火处理，以在所述隔离区形成隔离层。/n

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，所述衬底包含多个像素单元区以及位于所述像素单元区之间的隔离区；
对所述隔离区执行第二次离子注入；以及，
对所述衬底执行高温退火处理，以在所述隔离区形成隔离层。


2.如权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，在对所述衬底执行高温退火处理之前，还对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入，以使得所述隔离层还形成在所述像素单元区的底部，所述隔离区的隔离层和所述像素单元区底部的隔离层连接。


3.如权利要求2所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入的深度为所述像素单元区中的掺杂区的深度的1.1倍～1.2倍。


4.如权利要求2所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入以及对所述隔离区执行所述第二次离子注入的步骤包括：
形成保护层于所述衬底上；
对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入；
形成图案化的光刻胶层于所述保护层上，所述图案化的光刻胶层暴露出所述隔离区上的保护层；
以所述图案化的光刻胶层为掩膜，从所述隔离区的底部至所述隔离区的顶部依次执行第二次离子注入，以在所述隔离区注入不同梯度的离子；以及，
去除所述图案化的光刻胶层；
或者，对所述像素单元区的底部执行所述第一次离子注入以及对所述隔离区执行所述第二次离子注入的步骤包括：
形成保护层于所述衬底上；
形成图案化的光刻胶层于所述保护层上，所述图案化的光刻胶层暴露出所述隔离区上的保护层；
以所述图案化的光刻胶层为掩膜，从所述隔离区的底部至所述隔离区的顶部依次执行第二次离子注入，以在所述隔离区注入不同梯度的离子；
去除所述图案化的光刻胶层；以及，
对所述像素单元区的底部执行第一次离子注入。


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【专利技术属性】
技术研发人员：薛广杰，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42