影像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种影像传感器及其制造方法。影像传感器包括具有第一与第二表面的硅基体、绝缘层、第一硅层、第一隔离结构、掺杂区、第二硅层、晶体管、内连线结构、第二隔离结构、钝化层与微透镜。绝缘层与第一硅层依序位于第一表面上。第一隔离结构位于第一硅层中以界定主动区。掺杂区位于主动区中的部分第一硅层中及其下方的部分硅基体中。第二硅层位于主动区中的掺杂区之外的部分第一硅层中且延伸至硅基体中。晶体管位于主动区中的第一硅层上。内连线结构位于第一硅层上，且与晶体管电连接。第二隔离结构位于第一隔离结构下方的硅基体中，且与绝缘层连接。钝化层位于硅基体与第二隔离结构之间，且围绕硅基体并与掺杂区连接。微透镜位于第二表面上。位于第二表面上。位于第二表面上。

【技术实现步骤摘要】
影像传感器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体装置及其制造方法，且特别涉及一种影像传感器及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着数字相机、电子扫描机等产品不断地开发与成长，市场上对影像感测元件的需求持续增加。目前常用的影像感测元件包含有电荷耦合感测元件(charge coupled device，CCD)以及互补式金属氧化物半导体影像传感器(complementary metal
‑
oxide
‑
semiconductor image sensor，CMOS image sensor，CIS)两大类，其中CMOS影像传感器因具有低操作电压、低功率消耗与高操作效率、可根据需要而进行随机存取等优点，且同时具有可整合于目前的半导体技术以大量制造的优势，因此应用范围非常广泛。
[0003]为了避免高速移动的物体的影像产生变形，目前发展出一种全域快门(global shutter，GS)影像传感器，其主要包括晶体管以及光二极管(photodiode，PD)。
[0004]当来自于外部的光进入影像传感器时，影像传感器的像素表现(pixel performance)会受到进入光二极管的光量的影响。此外，相邻的光二极管之间也会容易因彼此之间的光干扰而导致电信号受到影响。如此一来，影响了影像传感器的效能。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种影像传感器，其中光二极管具有较大的受光面积，且使用绝缘体上覆硅(silicon
‑
on
‑
insulator，SOI)基底而能够具有较小的寄生电容。
[0006]本专利技术提供一种影像传感器的制造方法，其用以形成上述的影像传感器。
[0007]本专利技术的影像传感器包括第一导电型的硅基体(base)、绝缘层、第一硅层、第一隔离结构、第二导电型的第一掺杂区、第一导电型的第二硅层、晶体管、内连线结构、第二隔离结构、钝化层以及微透镜。所述第一导电型的硅基体具有彼此相对的第一表面与第二表面。所述绝缘层设置于所述硅基体的所述第一表面上。所述第一硅层设置于所述绝缘层上。所述第一隔离结构设置于所述第一硅层中，以界定第一主动区。所述第二导电型的第一掺杂区设置于所述第一主动区中的部分所述第一硅层中以及其下方的部分所述硅基体中。所述第一导电型的第二硅层设置于所述第一主动区中的所述第一掺杂区之外的部分所述第一硅层中且延伸穿过所述绝缘层至所述硅基体中。所述晶体管设置于所述第一主动区中的所述第一硅层上。所述内连线结构设置于所述第一硅层上，且与所述晶体管电连接。所述第二隔离结构位于所述第一隔离结构下方的所述硅基体中，且与所述绝缘层连接。所述钝化层设置于所述硅基体与所述第二隔离结构之间，且围绕所述硅基体并与所述第一掺杂区连接。所述微透镜设置于所述硅基体的所述第二表面上。
[0008]在本专利技术的影像传感器的实施例中，所述第二硅层的底面不低于所述硅基体中的所述第一掺杂区的底面。
[0009]在本专利技术的影像传感器的实施例中，进一步包括第二导电型的第二掺杂区，设置
于所述第二硅层的表面处。
[0010]在本专利技术的影像传感器的实施例中，所述钝化层包括第二导电型的第三掺杂区。
[0011]在本专利技术的影像传感器的实施例中，所述钝化层包括氧化铝(Al2O3)层、氧化铪(HfO2)层或其组合。
[0012]在本专利技术的影像传感器的实施例中，进一步包括抗反射层以及彩色滤光层。所述抗反射层设置于所述硅基体与所述微透镜之间。所述彩色滤光层设置于所述抗反射层与所述微透镜之间。
[0013]在本专利技术的影像传感器的实施例中，进一步包括遮光层。所述遮光层设置于所述硅基体与所述微透镜之间，且与所述硅基体部分重叠。
[0014]在本专利技术的影像传感器的实施例中，所述内连线结构包括介电层以及线路结构。所述介电层设置于所述第一硅层上，且覆盖所述晶体管与所述第一隔离结构。线所述路结构设置于所述介电层中，且与所述晶体管电连接。
[0015]在本专利技术的影像传感器的实施例中，所述第一隔离结构进一步界定第二主动区，且所述影像传感器进一步包括第二导电型的第四掺杂区、第二导电型的第三硅层以及第三隔离结构。所述第二导电型的第四掺杂区设置于所述第二主动区下方的部分所述硅基体中。所述第二导电型的第三硅层设置于所述第二主动区中的所述第一硅层中且延伸穿过所述绝缘层而与所述第四掺杂区连接，且所述第三硅层的底面不低于所述硅基体中的所述第四掺杂区的底面。所述第三隔离结构位于界定所述第二主动区的所述第一隔离结构下方的所述硅基体中，且与所述绝缘层连接。所述钝化层进一步设置于所述硅基体与所述第三隔离结构之间，且围绕所述硅基体并与所述第四掺杂区连接。
[0016]在本专利技术的影像传感器的实施例中，所述内连线结构进一步与所述第三硅层电连接。
[0017]本专利技术的影像传感器的制造方法包括以下步骤。提供半导体基底，其中所述半导体基底包括具有彼此相对的第一表面与第二表面的第一导电型的硅基体、位于所述第一表面上的绝缘层以及位于所述绝缘层上的第一硅层。在部分所述第一硅层中以及其下方的部分所述硅基体中形成第二导电型的第一掺杂区。在所述第一硅层中形成第一隔离结构，以界定第一主动区，其中所述第一硅层中的所述第一掺杂区位于所述第一主动区中。在所述第一主动区中的所述第一掺杂区之外的部分所述第一硅层中形成第一导电型的第二硅层，其中所述第二硅层延伸穿过所述绝缘层至所述硅基体中。在所述第一主动区中的所述第一硅层上形成晶体管。在所述第一硅层上形成内连线结构，其中所述内连线结构与所述晶体管电连接。在所述第一隔离结构下方的所述硅基体中形成第二隔离结构，其中所述第二隔离结构与所述绝缘层连接。在所述硅基体与所述第二隔离结构之间形成钝化层，其中所述钝化层围绕所述硅基体并与所述第一掺杂区连接。在所述硅基体的所述第二表面上形成微透镜。
[0018]在本专利技术的影像传感器的制造方法的实施例中，所述第二硅层的底面不低于所述硅基体中的所述第一掺杂区的底面。
[0019]在本专利技术的影像传感器的制造方法的实施例中，在形成所述第二硅层之后以及在形成所述晶体管之前，进一步包括于所述第二硅层的表面处形成第二导电型的第二掺杂区。
[0020]在本专利技术的影像传感器的制造方法的实施例中，所述钝化层包括第二导电型的第三掺杂区。
[0021]在本专利技术的影像传感器的制造方法的实施例中，所述钝化层包括氧化铝层、氧化铪层或其组合。
[0022]在本专利技术的影像传感器的制造方法的实施例中，在形成所述钝化层之后以及在形成所述微透镜之前，进一步包括以下步骤。在所述硅基体的所述第二表面上形成抗反射层。在所述抗反射层上形成彩色滤光层。
[0023]在本专利技术的影像传感器的制造方法的实施例中，在形成所述钝化层之后以及在形成所述微透镜之前，进一步包括于所述硅基体的所述第二表面上形成遮光层，且所述遮光层与所述硅基体部分重叠。
[0024]在本专利技术的影像传感器的制造方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种影像传感器，包括：第一导电型的硅基体，具有彼此相对的第一表面与第二表面；绝缘层，设置于所述硅基体的所述第一表面上；以及第一硅层，设置于所述绝缘层上；第一隔离结构，设置于所述第一硅层中，以界定第一主动区；第二导电型的第一掺杂区，设置于所述第一主动区中的部分所述第一硅层中以及其下方的部分所述硅基体中；第一导电型的第二硅层，设置于所述第一主动区中的所述第一掺杂区之外的部分所述第一硅层中且延伸穿过所述绝缘层至所述硅基体中；晶体管，设置于所述第一主动区中的所述第一硅层上；内连线结构，设置于所述第一硅层上，且与所述晶体管电连接；第二隔离结构，位于所述第一隔离结构下方的所述硅基体中，且与所述绝缘层连接；钝化层，设置于所述硅基体与所述第二隔离结构之间，且围绕所述硅基体并与所述第一掺杂区连接；以及微透镜，设置于所述硅基体的所述第二表面上。2.如权利要求1所述的影像传感器，其中所述第二硅层的底面不低于所述硅基体中的所述第一掺杂区的底面。3.如权利要求1所述的影像传感器，进一步包括第二导电型的第二掺杂区，设置于所述第二硅层的表面处。4.如权利要求1所述的影像传感器，其中所述钝化层包括第二导电型的第三掺杂区。5.如权利要求1所述的影像传感器，其中所述钝化层包括氧化铝层、氧化铪层或其组合。6.如权利要求1所述的影像传感器，进一步包括：抗反射层，设置于所述硅基体与所述微透镜之间；以及彩色滤光层，设置于所述抗反射层与所述微透镜之间。7.如权利要求1所述的影像传感器，其中进一步包括遮光层，设置于所述硅基体与所述微透镜之间，且与所述硅基体部分重叠。8.如权利要求1所述的影像传感器，其中所述内连线结构包括：介电层，设置于所述第一硅层上，且覆盖所述晶体管与所述第一隔离结构；以及线路结构，设置于所述介电层中，且与所述晶体管电连接。9.如权利要求1所述的影像传感器，其中所述第一隔离结构进一步界定第二主动区，且所述影像传感器进一步包括：第二导电型的第四掺杂区，设置于所述第二主动区下方的部分所述硅基体中；第二导电型的第三硅层，设置于所述第二主动区中的所述第一硅层中且延伸穿过所述绝缘层而与所述第四掺杂区连接，且所述第三硅层的底面不低于所述硅基体中的所述第四掺杂区的底面；以及第三隔离结构，位于界定所述第二主动区的所述第一隔离结构下方的所述硅基体中，且与所述绝缘层连接，其中所述钝化层进一步设置于所述硅基体与所述第三隔离结构之间，且围绕所述硅基
体并与所述第四掺杂区连接。10.如权利要求9所述的影像传感器，其中所述内连线结构进一步与所述第三硅层电连接。11.一种影像传感器的制造方法，包括：提供半导体基底，其中所述半导体基底包括具有彼此相对的第一表面与第二表面的第一导电型的硅基体、位于所述第一表面上的绝缘层以及位于所述绝缘层上的第一硅层；在部分所...

【专利技术属性】
技术研发人员：锺志平，何明祐，毕嘉慧，
申请(专利权)人：力晶积成电子制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：