图像传感装置、其形成方法及半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种图像传感装置、其形成方法及半导体装置，该图像传感装置包括：半导体基底，其具有第一类型导电性；半导体层，其具有该第一类型导电性，该半导体层在该半导体基底上方；以及多个像素，在该半导体层中；其中该半导体层包括第一深阱区及第二深阱区，该第一深阱区具有该第一类型导电性，该第一深阱区在该多个像素下方，该第二深阱区具有第二类型导电性，该第二类型导电性与该第一类型导电性不同，且该第二深阱区在该第一深阱区下方。本发明专利技术提供高效率且有成本效益的装置及其形成方法，可以降低串音干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体装置及其形成方法，且特别涉及一种图像传感装 置及其形成方法。
技术介绍
在半导体技术中，图像传感器可用来传感投射至半导体基底的光线。互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)图像传感器与电荷耦合装置(CCD)传感器已被广泛地应用在各方面，例如 数码相机(digital still camera)。这些传感器利用像素(pixel)阵列(array) 或图像传感元件来接受光能量以将图像转换为数字数据，像素阵列或图像传 感元件可包括发光二极管及MOS晶体管。然而，图像传感装置面临了串音干扰(cross-talk)的问题。以图像传感 元件为目标的光与光产生的电信号可能会散布至邻近的图像传感元件，此现 象引起了串音干扰。串音干扰会降低空间解析度(spatial resolution)及感光 度，并导致不良的分色(color separation)。因此，目前需要一种简单且具有成本效益的装置及其形成方法，用以降 低图像传感装置中的串音干扰。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种可以改善串音干扰现象的图 像传感装置及其形成方法。本专利技术提供一种图像传感装置，包括半导体基底，其具有第一类型导 电性；半导体层，其具有该第一类型导电性，该半导体层在该半导体基底上 方；以及多个像素，在该半导体层中；其中该半导体层包括第一深阱区及第 二深阱区，该第一深阱区具有该第一类型导电性，该第一深阱区在该多个像 素下方，该第二深阱区具有第二类型导电性，该第二类型导电性与该第一类型导电性不同，且该第二深阱区在该第一深阱区下方。如上所述的图像传感装置，还包括多个浅沟槽隔离元件，在该半导体 层中，其中各浅沟槽隔离元件位于该多个像素之间；以及多个防护环阱区， 其具有该第一类型导电性，其中各防护环阱区在各浅沟槽隔离元件下方。如上所述的图像传感装置，其中各像素包括感光元件及至少一个晶体管。如上所述的图像传感装置，该半导体基底具有大于该半导体层的该第一 类型导电类型的掺杂质的掺杂浓度。如上所述的图像传感装置，该第一深阱区的该第一类型导电性的掺杂质的惨杂剂量约介于1E11至1E12 atoms/cm2。如上所述的图像传感装置，该第二深阱区的该第二类型导电性的掺杂质 的掺杂剂量约介于1E11至1E13 atoms/cm2。本专利技术又提供一种图像传感装置的形成方法，包括提供半导体基底， 其具有第一类型导电性；在该半导体基底上方形成半导体层，该半导体层具 有该第一类型导电性；在该半导体层中形成第一深阱区及第二深阱区，该第 一深阱区在该第二深阱区上方；以及在该半导体层中形成多个像素，该多个 像素在该第一深阱区上方；其中该第一深阱区的形成包括使该第一深阱区具 有该第一类型导电性，该第二深阱区的形成包括使该第二深阱区具有第二类 型导电性，该第二类型导电性与该第一类型导电性不同。如上所述的图像传感装置的形成方法，其中该半导体层的形成方法包括 外延成长外延层，该外延层的该第一类型导电性的掺杂质的掺杂浓度低于该 半导体基底的该第一类型导电性的掺杂质的掺杂浓度。如上所述的图像传感装置的形成方法，其中该第一深阱区的形成方法包 括进行离子注入工艺，且注入能量约介于1000至2000 KeV，该第一类型导 电性的掺杂质的惨杂剂量约介于1E11至1E12 atoms/cm2。如上所述的图像传感装置的形成方法，其中该第二深阱区的形成方法包 括进行离子注入工艺，且注入能量约介于2000至4000 KeV，该第二类型导 电性的掺杂质的掺杂剂量约介于1E11至1E13 atoms/cm2。本专利技术另提供一 种半导体装置，包括基底，其具有第一类型掺杂质；材料层，其具有该第 一类型掺杂质，该材料层在该基底上方；以及多个传感元件，在该材料层中；其中该材料层包括第一深阱区及第二深阱区，该第一深阱区具有该第一类型 掺杂质，该第一深阱区在该多个传感元件下方，该第二深阱区具有第二类型 掺杂质，该第二类型惨杂质与该第一类型掺杂质不同，该第二深阱区在该第 一深阱区下方。如上所述的半导体装置，其中各传感元件包括光二极管及至少一个晶体管。如上所述的半导体装置，其中该基底的该第一类型掺杂质的浓度大于该 材料层的该第一类型掺杂质的浓度。如上所述的半导体装置，还包括多个隔离元件，在该材料层中以使该 多个传感元件互相隔离；以及多个防护环阱区，各防护环阱区环绕各隔离元 件。本专利技术提供高效率且有成本效益的装置及其形成方法，可以降低串音干扰。附图说明图1显示本专利技术实施例的图像传感器的俯视图；图2显示公知遭受串音干扰的图像传感器的剖面图；图3显示本专利技术实施例的可降低串音干扰的图像传感器的制作方法流程图；及图4A至图4D显示本专利技术实施例的图像传感器的制造工艺剖面图；以图5显示本专利技术实施例的图像传感器沿着其深度测量的电位图表。 其中，附图标记说明如下 10、 100、 205 图像传感器； 120、 215 半导体基底; 140、 235 隔离元件； 160 发光二极管；162 重掺杂p型区；171、 281 栅电极； 180、 290 光电子； 190'50、 110、 271 130 p型外延层； 150 防护环p型阱区； 161 n型掺杂区； 170、 280 传导栅极晶体管; 172、 282 间隙壁；处 '百IJ头;200 方法；210、 220、 230、 240、 250236 有源区；246、 256 深阱区；275 发光二极管；277 固定层；410 纵轴；430、 450 耗尽区；225 半导体层； 260、 270 步骤；245、 255 离子注入; 265 防护环阱区； 276 掺杂区；400 图表； 420 横轴；440 较深的像素区。具体实施方式以下将通过实施例说明本专利技术的概念，各个实施例仅作为举例说明的用 途，并非用以限定本专利技术的范围。在附图或描述中，相似或相同的部分将使 用相似或相同的标号。在附图中，元件的形状或厚度可扩大或縮小。图中未 显示或描述的元件，可为本领域普通技术人员所知的形式。此外，当叙述一 个层位于基板或另一层上时，此层可直接位于基板或是另一层上，或是其间 也可以有中介层。请参照图1，其显示本专利技术实施例的图像传感器的俯视图。图像传感器 IO包括以格栅(grid)或阵列排列的像素50，像素50也可被称为图像传感 元件。可在邻近像素50的阵列之处提供额外的电路及输入/输出，用以提供 这些像素操作环境与对外的连接。图像传感器10可包括电荷耦合装置(CCD) 传感器、互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、有源像素传感器、 无源像素传感器。图像传感器IO可以是正面或背面照光型传感器。请参照图2，其显示公知遭受串音干扰的图像传感器100的剖面图。为 了说明上的清楚与简明易懂，图中仅显示图像传感器100的一个像素单元 110。图像传感器IOO包括半导体基底120。半导体基底120可包括结晶硅基 底。在本例中，半导体基底120是重掺杂的p型硅基底。图像传感器100还 包括轻掺杂的p型外延层130， p型外延层130形成在p型硅基底120上方。 图像传感器100还包括多个隔离元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感装置，包括：半导体基底，其具有第一类型导电性；半导体层，其具有该第一类型导电性，该半导体层在该半导体基底上方；以及多个像素，在该半导体层中；其中该半导体层包括第一深阱区及第二深阱区，该第一深阱区具有该第一类型导电性，该第一深阱区在该多个像素下方，该第二深阱区具有第二类型导电性，该第二类型导电性与该第一类型导电性不同，且该第二深阱区在该第一深阱区下方。

【技术特征摘要】
US 2007-3-6 11/682,4281.一种图像传感装置，包括半导体基底，其具有第一类型导电性；半导体层，其具有该第一类型导电性，该半导体层在该半导体基底上方；以及多个像素，在该半导体层中；其中该半导体层包括第一深阱区及第二深阱区，该第一深阱区具有该第一类型导电性，该第一深阱区在该多个像素下方，该第二深阱区具有第二类型导电性，该第二类型导电性与该第一类型导电性不同，且该第二深阱区在该第一深阱区下方。2. 如权利要求l所述的图像传感装置，还包括多个浅沟槽隔离元件，在该半导体层中，其中各浅沟槽隔离元件位于该 多个像素之间；以及多个防护环阱区，其具有该第一类型导电性，其中各防护环阱区在各浅 沟槽隔离元件下方。3. 如权利要求2所述的图像传感装置，其中各像素包括感光元件及至少 一个晶体管。4. 如权利要求1所述的图像传感装置，该半导体基底具有大于该半导体 层的该第一类型导电类型的掺杂质的掺杂浓度。5. 如权利要求1所述的图像传感装置，该第一深阱区的该第一类型导电 性的掺杂质的掺杂剂量约介于lEll至1E12atoms/cm2。6. 如权利要求1所述的图像传感装置，该第二深阱区的该第二类型导电 性的掺杂质的掺杂剂量约介于1E11至1E13 atoms/cm2。7. —种图像传感装置的形成方法，包括 提供半导体基底，其具有第一类型导电性；在该半导体基底上方形成半导体层，该半导体层具有该第一类型导电性；在该半导体层中形成第一深阱区及第二深阱区，该第一深阱区在该第二 深阱区上方；以及在该半导体层中形成多个像素，该多个像素在该第一深阱区上方；其中该第一深阱区的形成包括使该第一深阱区具有该第一类型导电性，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉琦，张中玮，伍寿国，翁烔城，柯钧耀，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]