图像感测装置及其形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种图像感测装置，包括：半导体基底，其具有第一型杂质；半导体层，其具有第二型杂质，所述第二型杂质不同于所述第一型杂质，所述半导体层在所述半导体基底上方；以及图像感测器，在所述半导体层中。本发明专利技术可以改善串音干扰现象。

【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感测装 置及其形成方法。
技术介绍
在半导体技术中，图像感测器可用来感测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) 图像感测装置己被广泛地应用在各方面，例如数码相机(digital still camera)。 这些装置利用有源像素(pixel)阵列(army)或图像感测单元(cell)来接 受光能量以将图像转换为数字数据，有源像素阵列或图像感测单元可包括光 二极管或MOS晶体管。然而，图像感测装置面临了串音干扰(electrical cross-talk)的问题。如数码相机等光学应用通常需要低串音干扰的高成像品质、低噪音 (noise)及优良的光学性能。具有光二极管及MOS晶体管的图像感测装置 可利用于此类的光学应用。光二极管及MOS晶体管形成在P-硅半导体层中， P-硅半导体层形成在P+硅基底上方，入射光在P-硅层中产生电子-空穴对。 在耗尽(depletion)区之外产生的电子将扩散至邻近的二极管，因此产生了 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)。以图像感测元件为目标的光的电信号可 能会散布至其他图像感测元件，此现象亦引起串音干扰。因此，目前需要一种改善的图像感测装置和/或其基底。
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 像感测装置。本专利技术提供一种图像感测装置，包括半导体基底，其具有第一型杂质；一半导体层，其具有第二型杂质，所述第二型杂质不同于所述第一型杂质， 所述半导体层在所述半导体基底上方；以及图像感测器，在所述半导体层中。根据本专利技术的图像感测装置，其中所述半导体层的厚度约介于1至20μm.根据本专利技术的图像感测装置，其中所述图像感测器包括第一掺杂区， 其具有所述第一型杂质，所述第一掺杂区在所述半导体层中；以及第二掺杂区，其具有所述第二型杂质，所述第二掺杂区在所述半导体层中且在所述第 一掺杂区上方。根据本专利技术的图像感测装置，还包括多个微电子单元在所述半导体层 中，其中所述多个微电子单元从由传导栅极晶体管、复位栅极晶体管、源极跟随晶体管、行选择晶体管、NMOS晶体管、PMOS晶体管及其组合所组成 的群组中选出。根据本专利技术的图像感测装置，其中所述半导体层的电阻率约介于1至50 ohm-cm 。根据本专利技术的图像感测装置，其中所述半导体层的掺杂浓度约介于10 to the power of 14 至10 to the power of 16 cm-3。根据本专利技术的图像感测装置，其中所述半导体基底的电阻率约介于0.002 至50 ohm-cm。根据本专利技术的图像感测装置，其中所述半导体基底的掺杂浓度约介于 10 to the power of 14 至10 to the power of 20 cm-3。本专利技术又提供一种图像感测装置，包括半导体基底，其具有第一型杂 质，且所述半导体基底可在偏压下操作；半导体层，其具有第二型杂质，所述第二型杂质不同于所述第一型杂质，所述半导体层在所述半导体基底上方；以及光二极管，在所述半导体层中，其中所述光二极管包括第一掺杂区 及第二掺杂区，所述第一掺杂区具有所述第一型杂质，所述第二掺杂区具有 所述第二型杂质且在所述第一掺杂区上方。根据本专利技术的图像感测装置，其中所述第一掺杂区是N型区，所述第二 掺杂区是P型固定层。本专利技术再提供一种图像感测装置的形成方法，包括提供半导体基底， 其具有第一型杂质；在所述半导体基底上方形成半导体层，所述半导体层具有第二型杂质，其中所述第二型杂质不同于所述第一型杂质；形成多个阱区并在所述多个阱区中形成多个微电子单元；以及在所述半导体层中形成图像 感测器。根据本专利技术的图像感测装置的形成方法，还包括在所述半导体层上形 成多层内连线结构；在所述多层内连线结构上方形成彩色滤光片，且所述彩 色滤光片与所述图像感测器垂直地对准；以及在所述彩色滤光片上方形成微 透镜，且所述微透镜与所述图像感测器垂直地对准。根据本专利技术的图像感测装置的形成方法，其中所述半导体层的厚度约介 于2至8pm，且其利用外延成长形成，所述半导体层具有P型杂质。根据本专利技术的图像感测装置的形成方法，所述半导体层的形成方法包括 利用硅烷气体进行的外延成长，其中硅烷气体压力约介于40至760Torr，成 长温度约为1000℃。根据本专利技术的图像感测装置的形成方法，所述半导体层的形成方法包括 利用所述第二型杂质进行离子注入。附图说明图1至图7示出本专利技术实施例的。其中，附图标记说明如下100 半导体装置；110 半导体基底；115 半导体层；120 隔离元计；125 牺牲层；130 光致抗蚀剂；135、 140 阱区;145a、 145b、 145c、 145d、 145e、 145f、 145g、 145h 晶体管；150 光二极管；150a、 150b 掺杂区;160a、 160b、 160c、 160d 金属层;160e、 160f 插塞；165 介电层； 17n ^:在、〉由AiA tK175 微透镜；180 开口。具体实施例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。在图式或描述中，相似或相同的部分将使 用相似或相同的标号。在图式中，元件的形状或厚度可扩大或縮小。图中未 示出或描述的元件，可为本领域技术人员所知的形式。此外，当叙述一层位 于基板或另一层上时，此层可直接位于基板或是另一层上，或是其间亦可以 有中介层。本专利技术实施例的将伴随图1至图7说明如 下。请参阅图1，半导体装置100具有半导体基底110，半导体基底110具 有第一型杂质。较佳者，半导体基底110为硅。半导体基底110可包括其他 元素半导体，如锗。或者，半导体基底110可包括其他化合物半导体，如碳 化硅、砷化镓、砷化铟或磷化铟。在一个例子中，第一型杂质为N型杂质。 可通过对半导体基底IIO掺杂磷或砷以形成N型的半导体基底110。半导体 基底110的掺杂浓度和电阻率可经过适当的调整，以减少因内部扩散(bulk diffusion)引起对光二极管接面(junction)轮廓(profile)的影响。基底110 可为重掺杂或轻掺杂。在一个例子中，半导体基底110的掺杂浓度约介于1014 至102G cnT3。半导体基底110的电阻率约介于0.002至50 ohm-cm。可通过 离子注入或扩散工艺对半导体基底U0进行掺杂。请参照图2，在半导体基底110上方形成半导体层115，半导体层115 具有第二型杂质，其中第一型杂质不同于第二型杂质。例如，当半导体基底 U0为N型，则半导体层U5为P型。可通过对半导体层U5掺杂硼或氟化 硼以形成P型的半导体层115。若半导体基底110是硅基底，则半导体层115 也可以是硅层。半导体层115的厚度及掺杂浓度可经过适当的调整，以获得 性能良好的图像感测装置。举例而言，半导体层115的厚度约介于1至20 较佳者，半导体层115的厚度约介于l至10nm;更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像感测装置，包括：　　　　半导体基底，其具有第一型杂质；　　　　半导体层，其具有第二型杂质，所述第二型杂质不同于所述第一型杂质，所述半导体层在所述半导体基底上方；以及　　　　图像感测器，在所述半导体层中。

【技术特征摘要】
US 2006-11-3 60/864,271;US 2007-3-6 11/682,3501.一种图像感测装置，包括半导体基底，其具有第一型杂质；半导体层，其具有第二型杂质，所述第二型杂质不同于所述第一型杂质，所述半导体层在所述半导体基底上方；以及图像感测器，在所述半导体层中。2. 如权利要求1所述的图像感测装置，其中所述半导体层的厚度约介于 1至20 ,。3. 如权利要求1所述的图像感测装置，其中所述图像感测器包括.-第一惨杂区，其具有所述第一型杂质，所述第一掺杂区在所述半导体层中；以及第二掺杂区，其具有所述第二型杂质，所述第二掺杂区在所述半导体层 中且在所述第一惨杂区上方。4. 如权利要求1所述的图像感测装置，还包括多个微电子单元，在所 述半导体层中，其中所述多个微电子单元从由传导栅极晶体管、复位栅极晶 体管、源极跟随晶体管、行选择晶体管、NMOS晶体管、PMOS晶体管及其 组合所组成的群组中选出。5. 如权利要求1所述的图像感测装置，其中所述半导体层的电阻率约介 于1至50 ohm-cm。6. 如权利要求1所述的图像感测装置，其中所述半导体层的掺杂浓度约 介于10至10cm-3。7. 如权利要求1所述的图像感测装置，其中所述半导体基底的电阻率约 介于0.002至50 ohm-cm。8. 如权利要求1所述的图像感测装置，其中所述半导体基底的掺杂浓度 约介于1014至1020 cm-3。9. 一种图像感测装置，包括.-半导体基底，其具有第一型杂质，且所述半...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中玮，刘汉琦，柯钧耀，伍寿国，
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]