图像传感器及其制作方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，特别涉及一种图像传感器及其制作方法。
技术介绍
1、图像传感器是指将光学图像转换成像素信号输出的设备。图像传感器包括ccd（charge-coupled device，电荷耦合器件）图像传感器与cmos（complementary metal-oxide-semiconductor，互补金属氧化物半导体）图像传感器。与传统的ccd图像传感器相比，cmos图像传感器具有低功耗、低成本和与cmos工艺兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用。现在cmos图像传感器不仅应用于消费电子领域，例如微型数模相机（dsc）、手机摄像头、摄像机和数码单反（dslr）等，而且在汽车电子、监控、生物技术和医学领域也得到了广泛的应用。
2、现有的cmos图像传感器一般分为前照式（fsi）图像传感器和背照式（bsi）图像传感器两种。与传统的前照式图像传感器相比，背照式图像传感器可以允许光通过背侧进入并由光电二极管检测，由于光线无需穿过布线层，因此背照式图像传感器具有比前照式图像传感器更高的灵敏度。
3、然而，在背照式cmos图像传感器的先进制程中，需要在前段制程中进行比较深的离子注入形成光电二极管（photo diode）区域，从而形成cmos的感光区域，但是高能量的离子注入会造成衬底的严重损伤，并且会造成串扰（cross talk）。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种图像传感器及其制作方法，采用离子注入与固相扩散相结合的方式形成光电二极管区，减
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像传感器的制作方法，包括以下步骤：
3、提供一衬底，在所述衬底内形成阻挡层，所述阻挡层在所述衬底上的投影与所述衬底相重合；
4、对所述衬底进行离子注入，在所述衬底内的所述阻挡层上形成第一光电二极管区；
5、在所述衬底内形成多个隔离结构，每个所述隔离结构的底部均与所述阻挡层相接触，所述第一光电二极管区位于相邻所述隔离结构之间；
6、在所述隔离结构上形成格栅；以及
7、至少在所述衬底上形成具有掺杂元素的牺牲层，并进行快速热处理，使得所述掺杂元素扩散至所述衬底内，以在所述第一光电二极管区上形成第二光电二极管区。
8、可选的，所述隔离结构从所述衬底的顶部延伸至所述阻挡层；从所述衬底的底部进行离子注入在所述阻挡层上形成所述第一光电二极管区。
9、可选的，在所述衬底内形成阻挡层的方法包括：对所述衬底进行离子注入，所述离子注入中注入的离子包含氧离子，所述阻挡层的材料包含氧化硅；
10、离子注入之后，所述制作方法还包括：对所述衬底进行退火。
11、可选的，在所述隔离结构上形成格栅的方法包括：
12、在所述衬底上依次形成高k介质层与金属层；
13、刻蚀所述金属层与所述高k介质层至暴露出部分所述衬底，以形成位于所述隔离结构上的格栅。
14、可选的，在所述衬底上形成高k介质层之后，在形成所述金属层之前，还包括：在所述高k介质层上形成粘附层；
15、形成所述金属层之后，在对所述金属层刻蚀之前，还包括：形成第一保护层在所述金属层上。
16、可选的，暴露出的部分所述衬底的上表面低于所述隔离结构的上表面。
17、可选的，所述第一光电二极管区包含砷离子；具有掺杂元素的牺牲层包含掺杂有磷元素的硅。
18、可选的，形成所述第二光电二极管区之后，所述制作方法还包括：去除剩余的所述牺牲层；
19、去除剩余的所述牺牲层之后，所述制作方法还包括：
20、形成第二保护层在所述衬底上，所述第二保护层覆盖所述格栅的侧壁与顶部以及所述第二光电二极管区的上表面；
21、形成滤色器与微透镜，所述滤色器位于所述第二光电二极管区上方，且位于相邻所述格栅之间，所述微透镜位于所述滤色器之上。
22、可选的，采用化学气相沉积法形成所述牺牲层；采用湿法刻蚀去除剩余的所述牺牲层。
23、相应的，本专利技术还提供一种图像传感器，采用如上所述的图像传感器的制作方法制作而成。
24、综上所述，本专利技术提供的图像传感器及其制作方法中，首先在衬底内形成阻挡层，所述阻挡层在所述衬底上的投影与所述衬底相重合，之后对所述衬底进行离子注入，在所述衬底内的阻挡层上形成第一光电二极管区，接着在所述衬底内形成多个隔离结构，每个所述隔离结构的底部均与所述阻挡层相接触，所述第一光电二极管区位于相邻所述隔离结构之间，之后在所述隔离结构上形成格栅，接着至少在所述衬底上形成具有掺杂元素的牺牲层，并进行快速热处理，使得所述掺杂元素扩散至所述衬底内，以在所述第一光电二极管区上形成第二光电二极管区。本专利技术意想不到的效果是：通过采用离子注入与固相扩散相结合的方式形成光电二极管区，减小了离子注入的深度，从而能够减小由于离子注入对衬底造成的损伤，由此抑制串扰。
25、进一步的，由于格栅是通过刻蚀金属层与高k介质层形成的，至少具有双层结构，从而能够减小暗电流，最终提高图像传感器的质量。
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1.一种图像传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述隔离结构从所述衬底的顶部延伸至所述阻挡层；从所述衬底的底部进行离子注入在所述阻挡层上形成所述第一光电二极管区。
3.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述衬底内形成阻挡层的方法包括：对所述衬底进行离子注入，所述离子注入中注入的离子包含氧离子，所述阻挡层的材料包含氧化硅；
4.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述隔离结构上形成格栅的方法包括：
5.根据权利要求4所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述衬底上形成高k介质层之后，在形成所述金属层之前，还包括：在所述高k介质层上形成粘附层；
6.根据权利要求4所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，暴露出的部分所述衬底的上表面低于所述隔离结构的上表面。
7.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述第一光电二极管区包含砷离子；具有掺杂元素的牺牲层包含掺杂有磷元素的硅。
9.根据权利要求8所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，采用化学气相沉积法形成所述牺牲层；采用湿法刻蚀去除剩余的所述牺牲层。
10.一种图像传感器，其特征在于，采用如权利要求1~9中任一项所述的图像传感器的制作方法制作而成。
...【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述隔离结构从所述衬底的顶部延伸至所述阻挡层；从所述衬底的底部进行离子注入在所述阻挡层上形成所述第一光电二极管区。
3.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述衬底内形成阻挡层的方法包括：对所述衬底进行离子注入，所述离子注入中注入的离子包含氧离子，所述阻挡层的材料包含氧化硅；
4.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述隔离结构上形成格栅的方法包括：
5.根据权利要求4所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在所述衬底上形成高k介质层之后，在形成所述金属层之前，还包括：在所述高k...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈维邦，郑志成，
申请(专利权)人：合肥晶合集成电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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0来自[荷兰] 2024年02月08日 17:18e