图像传感器及其形成方法技术

一种图像传感器及其形成方法，其中图像传感器包括：衬底，所述衬底内具有第一光电掺杂区，所述第一光电掺杂区内具有第一类型离子；传输栅极，位于所述衬底上，所述传输栅极覆盖部分所述第一光电掺杂区；第一钉扎层，位于所述传输栅极暴露出的所述第一光电掺杂区上，所述第一钉扎层内具有第二类型离子，所述第二类型离子与所述第一类型离子的导电类型相反，在垂直于所述传输栅极的延伸方向上，所述第一钉扎层的长度与所述第一光电掺杂区的长度的比值为0.55～0.65。本发明专利技术实施例提供的图像传感器，可以降低光电二极管和传输栅极边缘之间的势磊，有利于改善图像滞后现象，提高图像传感器的性能。器的性能。器的性能。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法


[0001]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

[0002]图像传感器中，接触式图像传感器(contact image sensor，CIS)是采用CMOS器件制作的图像传感器，由于其具有集成度高、供电电压低和技术门槛低等优势，广泛应用于摄影摄像、安防系统、智能便携电话以及医疗电子等领域。
[0003]接触式图像传感器通常包括由众多像素排布而成的像素阵列，其中每个像素具有光感应元件，通常为光电二极管(Photo Diode，PD)，其接受入射光线并产生与入射光量相应的载流子。现有技术中，光电二极管产生的载流子被传输至位于半导体基底横向方向上另一位置的浮动扩散部(Floating Diffusion，FD)，其中，在光电二极管和浮动扩散部之间会设置传输晶体管，传输晶体管被传输栅极控制。
[0004]但是，由于一些缺陷或制备工艺原因在光电二极管及传输栅极之间造成掺杂浓度或陷阱水平的差异，会在光电二极管及传输栅极之间存在一个潜在的势磊，导致载流子在转移的过程中一部分留在光电二极管中，残存的电子在后续帧中被传递，造成图像滞后现象。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以显著降低光电二极管与传输栅极边缘的势磊，有利于提高图像传感器的性能。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器，包括：衬底，所述衬底内具有第一光电掺杂区，所述第一光电掺杂区内具有第一类型离子；传输栅极，位于所述衬底上，所述传输栅极覆盖部分所述第一光电掺杂区；第一钉扎层，位于所述传输栅极暴露出的所述第一光电掺杂区上，所述第一钉扎层内具有第二类型离子，所述第二类型离子与所述第一类型离子的导电类型相反，在垂直于所述传输栅极的延伸方向上，所述第一钉扎层的长度与所述第一光电掺杂区的长度的比值为0.55～0.65。
[0007]可选的，所述第一类型离子为N型离子，所述第二类型离子为P型离子。
[0008]可选的，在垂直于所述衬底表面的方向上，所述第一光电掺杂区的深度为0.46～0.69微米。
[0009]可选的，在垂直于所述衬底表面的方向上，所述第一钉扎层的深度为0.09～0.14微米。
[0010]可选的，还包括：像素隔离结构，所述像素隔离结构位于所述第一光电掺杂区的一侧，所述像素隔离结构内具有第二类型离子。
[0011]可选的，还包括：阱区，位于所述衬底内，所述第一光电掺杂区位于所述阱区内，所述阱区内具有第一类型离子。
[0012]可选的，所述传输栅极包括位于所述衬底表面的栅介质层以及位于所述栅介质层
表面的栅电极层。
[0013]本专利技术实施例还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底内形成第一光电掺杂区，所述第一光电掺杂区内具有第一类型离子；在所述衬底上形成传输栅极，所述传输栅极覆盖部分所述第一光电掺杂区；在所述传输栅极暴露出的所述第一光电掺杂区上形成第一钉扎层，所述第一钉扎层内具有第二类型离子，所述第二类型离子与所述第一类型离子的导电类型相反，沿垂直于所述传输栅极的延伸方向上，所述第一钉扎层的长度与所述第一光电掺杂区的长度的比值为0.55～0.65。
[0014]可选的，所述第一类型离子为N型离子，所述第二类型离子为P型离子。
[0015]可选的，在垂直于所述衬底表面的方向上，所述第一光电掺杂区的深度为0.46～0.69微米。
[0016]可选的，在垂直于所述衬底表面的方向上，所述第一钉扎层的深度为0.09～0.14微米。
[0017]可选的，在形成所述第一光电掺杂区之前，还包括：在所述衬底内形成像素隔离结构，所述第一光电掺杂区位于所述像素隔离结构的一侧，所述像素隔离结构内具有第二类型离子。
[0018]可选的，在形成所述像素隔离结构之后，形成所述第一光电掺杂区之前，还包括：在所述衬底内形成阱区，所述阱区位于所述像素隔离结构的一侧，所述第一光电掺杂区位于所述阱区内，所述阱区内具有第一类型离子。
[0019]可选的，形成所述第一钉扎层的方法包括：在所述传输栅极上形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出未被所述传输栅极覆盖的所述第一光电掺杂区；以所述第一掩膜层为掩膜，向所述衬底注入第二类型离子，在所述第一光电掺杂区上形成第一钉扎层；去除所述第一掩膜层。
[0020]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：
[0021]本技术方案提供的图像传感器，传输栅极一侧的衬底内具有第一光电掺杂区，以及位于所述第一光电掺杂区上的第一钉扎层，第一光电掺杂区和第一钉扎层的掺杂类型相反，在垂直于传输栅极的延伸方向上，所述第一钉扎层和所述第一光电掺杂区的长度的比值为0.55～0.65。通过控制控制光电二极管的第一光电掺杂区和第一钉扎层长度的合适比例，可以显著降低光电二极管和传输栅极边缘的势磊，从而改善图像传感器的图像滞后现象。
[0022]本技术方案提供的图像传感器的形成方法，在衬底内形成第一光电掺杂区，第一光电掺杂区内具有第一类型离子；在衬底上形成传输栅极，传输栅极覆盖部分所述第一光电掺杂区；在传输栅极暴露出的第一光电掺杂区上形成第一钉扎层，第一光电掺杂区和第一钉扎层的掺杂类型相反，且在垂直于传输栅极的延伸方向上，所述第一钉扎层和所述第一光电掺杂区的长度的比值为0.55～0.65。通过控制光电二极管的第一光电掺杂区和第一钉扎层长度的合适比例，可以显著降低光电二极管和传输栅极边缘的势磊，从而改善图像传感器的图像滞后现象。
附图说明
[0023]图1至图13是本专利技术一实施例中图像传感器形成过程各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
[0024]如
技术介绍
所述，目前的接触式图像传感器，由于光电二极管和传输栅极之间存在潜在势磊，导致光电二极管的信号电子在转移的过程中一部分电子留在光电二极管中，残存的电子在后续帧中被传递，造成图像滞后现象。
[0025]为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种图像传感器及其形成方法，其中，形成方法包括：在衬底内形成第一光电掺杂区；在衬底上形成传输栅极，所述传输栅极覆盖部分所述第一光电掺杂区；在所述传输栅极暴露出的第一光电掺杂区上形成第一钉扎层，且第一光电掺杂区和第一钉扎层的掺杂类型相反，在垂直于所述传输栅极的延伸方向上，所述第一钉扎层的长度与所述第一光电掺杂区的长度的比值为0.55～0.65。所述第一光电掺杂区和第一钉扎层构成光电二极管，形成传输栅极时，通过控制传输栅极的宽度，从而控制第一钉扎层和第一光电掺杂区的长度处于合适的比例，避免第一钉扎层和第一光电掺杂区的长度比例过大导致势磊过大，也避免比例过小导致像素区域漏电，从而可以改善图像传感器的图像滞后现象，提高图像传感器的性能。
[0026]为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0027]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底内具有第一光电掺杂区，所述第一光电掺杂区内具有第一类型离子；传输栅极，位于所述衬底上，所述传输栅极覆盖部分所述第一光电掺杂区；第一钉扎层，位于所述传输栅极暴露出的所述第一光电掺杂区上，所述第一钉扎层内具有第二类型离子，所述第二类型离子与所述第一类型离子的导电类型相反，在垂直于所述传输栅极的延伸方向上，所述第一钉扎层的长度与所述第一光电掺杂区的长度的比值为0.55～0.65。2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一类型离子为N型离子，所述第二类型离子为P型离子。3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，在垂直于所述衬底表面的方向上，所述第一光电掺杂区的深度为0.46～0.69微米。4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，在垂直于所述衬底表面的方向上，所述第一钉扎层的深度为0.09～0.14微米。5.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：像素隔离结构，所述像素隔离结构位于所述第一光电掺杂区的一侧，所述像素隔离结构内具有第二类型离子。6.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，还包括：阱区，位于所述衬底内，所述第一光电掺杂区位于所述阱区内，所述阱区内具有第一类型离子。7.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述传输栅极包括位于所述衬底表面的栅介质层以及位于所述栅介质层表面的栅电极层。8.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底内形成第一光电掺杂区，所述第一光电掺杂区内具有第一类型离子；在所述衬底上形成传输栅极，所述传输栅极覆盖部分所述第一光电掺杂区；在所述传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：何亚川，郭振强，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：