具有背侧扩散掺杂的背侧照明（ＢＳＩ）图像传感器制造技术

本申请案涉及一种具有背侧扩散掺杂的背侧照明图像传感器。一方法的实施例包含：在衬底的前侧上形成像素；将所述衬底薄化；在所述经薄化衬底的背侧上沉积经掺杂硅层；以及使掺杂剂从所述经掺杂硅层扩散到所述衬底中。一种设备的实施例包含：形成于经薄化衬底的前侧上的像素；形成于所述经薄化衬底的背侧上的经掺杂硅层；以及在所述经薄化衬底中且在所述背侧附近的区域，其中掺杂剂已从所述经掺杂硅层扩散到所述经薄化衬底中。揭示并主张其它实施例。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及图像传感器，且具体来说但非排他地，涉及具有改进的背侧掺杂的背侧照明图像传感器。
技术介绍
背侧照明(BSI)成像传感器包括制造于半导体衬底的前侧上的像素阵列，然而却 可使用通过衬底的背侧接收的光来捕捉图像。在制造期间，必须通过从衬底的背侧移除材 料来将硅质BSI传感器的背侧薄化以允许附近的收集光电二极管产生和收集相关电荷。为 了减少色彩串扰并改进像素阵列中的像素的量子效率(QE)，经常将衬底厚度减小到几微 米。 在衬底薄化之后，使用清洁步骤来从背侧移除粒子和其它污染物。当前在衬底薄 化之后使用某些工艺来改进传感器性能，例如背侧掺杂剂植入，之后是经施加以活化植入 的掺杂剂的激光/热退火。这些工艺造成若干难题。所述难题尤其在于(1)植入的掺杂剂 可能进入过深且危害像素的短波长量子效率(QE)， (2)难以活化所有背侧掺杂剂并避免未 活化的缺陷，以及(3)高能激光退火的使用可导致例如熔化衬底表面的缺陷。与当前制造 工艺相关联的这些问题可引起所得图像传感器中不合意的问题，例如高的暗电流和高的白 像素计数。
技术实现思路
根据一个方面，一种方法包含 在衬底的前侧上形成像素； 将所述衬底薄化； 在所述经薄化衬底的背侧上沉积经掺杂硅层；以及 使掺杂剂从所述经掺杂硅层扩散到所述衬底中。 根据另一方面， 一种设备包含 形成于经薄化衬底的前侧上的像素； 形成于所述经薄化衬底的背侧上的经掺杂硅层；以及 在所述经薄化衬底中且在所述背侧附近的区域，其中掺杂剂已从所述经掺杂硅层扩散到所述经薄化衬底中。 根据第三方面，一种系统包含 背侧照明图像传感器，其形成于衬底中，其中所述背侧照明图像传感器具有像素 阵列，所述像素阵列包括 形成于经薄化衬底的前侧上的像素； 形成于所述经薄化衬底的背侧上的经掺杂硅层；以及 在所述经薄化衬底中且在所述背侧附近的区域，其中掺杂剂已从所述经掺杂硅层 扩散到所述经薄化衬底中；以及 处理电路，其耦合到所述像素阵列以处理从所述像素阵列接收的信号。 附图说明 本说明书中参看以下图式描述本专利技术的非限制性和非详尽实施例，其中除非另有 规定，否则所有各个视图中的相同参考标号指代相同零件。 图1是用于制造背侧照明图像传感器的实施例的制造组合件的实施例的横截面 图。 图2是在通过从衬底的背侧移除材料而将衬底薄化之后的图1所示的制造组合件 的实施例的横截面图。 图3是在将经掺杂硅层等离子体沉积于经薄化衬底的背侧上期间的图2所示的制 造组合件实施例的横截面图。 图4A是在对衬底背侧上的经掺杂硅层进行激光退火期间的图3所示的制造组合 件实施例的实施例的横截面图。 图4B是在对衬底背侧上的经掺杂硅层进行激光退火期间的图4A所示的制造组合 件实施例的替代实施例的横截面图。 图5A是在已于经掺杂硅层上涂覆抗反射涂层之后的图4A所示的制造组合件实施 例的横截面图。 图5B是在将抗反射涂层涂覆于衬底的背侧上之前移除经掺杂硅层的图5A的替代 实施例的横截面图。 图6是可采用背侧照明图像传感器的实施例的成像系统的实施例的框图，在图1 到图5B中展示了所述背侧照明图像传感器的制造。具体实施例方式本文中描述用于对背侧照明(BSI)成像传感器的背侧进行改进的掺杂的方法、设 备和系统的实施例。在以下描述中，描述众多特定细节以提供对本专利技术的实施例的透彻理 解。然而，所属领域的技术人员将认识到，可在无所述特定细节中的一者或一者以上的情况 下，或可凭借其它方法、组件、材料等来实践本专利技术。在其它例子中，众所周知的结构、材料 或操作未详细展示或描述，但仍然涵盖于本专利技术的范围内。 在整个本说明书中对"一个实施例"或"一实施例"的引用意味着结合实施例所描 述的特定特征、结构或特性包括于本专利技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书中出现短 语"在一个实施例中"或"在一实施例中"未必都指代同一实施例。此外，可在一个或一个 以上实施例中以任何合适的方式组合所述特定特征、结构或特性。 图1说明用于制造背侧照明图像传感器的实施例的制造组合件100的实施例。制 造组合件100包含耦合到载体晶片102的图像传感器101。在大多数实施例中，可在制造完 成时移除载体晶片102。 图像传感器101包括衬底104，所述衬底104具有前侧103、背侧105和分离前侧 103与背侧105的初始厚度A 。衬底104可为半导体材料，且在各种实施例中可为p型半 导体、n型半导体、未经掺杂(也就是既非p型也非n型)半导体，或所列举的半导体类型 的某一组合。在一个特定实施例中，衬底104可为p型外延硅衬底。尽管图式中未展示，但在一些实施例中，衬底104可在其中包括用以控制图像传感器101和/或处理来自图像传 感器的像素的信号的电路。 在衬底104的前侧103上形成多个个别像素108，且每一个别像素108通过浅槽 隔离(STI)110与邻近像素分离和电隔离。本文中所使用的术语像素意欲涵盖所有像素设 计，包括CMOS像素、CCD像素等。尽管图式中仅说明两个像素108，但图像传感器101的实 施例当然可包括更多的像素，其通常被布置成可用于图像捕捉的像素阵列。在一个实施例 中，像素108为使用四个晶体管的有源像素(称作4T有源像素)，但在其它实施例中，像素 108可包括更多或更少的晶体管，且在其它实施例中，每一像素108无需使用与同一阵列内 的其它像素相同数目个晶体管。每一像素108形成于衬底104的前侧103上，且包括光电 二极管112、浮动节点114和将累积于光电二极管112中的电荷转移到浮动节点114的转移 栅极118。尽管所说明实施例描述为光电二极管，但在其它实施例中，光电二极管112可为 任何种类的光电检测器元件，例如任何类型的光电栅极或光电电容器。 在每一像素108的操作中，在积分周期(也称作曝光周期或累积周期)期间，光电 二极管112接收来自前侧103和背侧105中的一者或两者的入射光，并产生保持于光电二 极管中的对应电荷。在积分周期末尾，通过向转移栅极118施加电压脉冲而将保持于光电 二极管中的电荷转移到浮动节点114中。当已将信号转移到浮动节点114时，再次断开转 移栅极118以开始光电二极管112的另一个积分周期。在已将信号从光电二极管112转移 到浮动节点114后，使用保持在浮动节点114中的信号来调制放大晶体管(未图示)，且使 用地址晶体管(也未图示)来定址像素并选择性地将信号读出到信号线上。在通过信号线 读出之后，复位晶体管(也未图示)将浮动节点114复位为参考电压，参考电压在一个实施 例中是Vdd。 在于衬底104中形成像素108之后，将介电层106安装到衬底104的前侧103上。 介电层106在其中已形成各个导电迹线120层，以及电耦合不同导电迹线层的通路122。迹 线120和通路122 —起提供允许将信号发送到图像传感器101中的每一像素108和从每一 像素108取回信号的电互连件。 将载体晶片102附接到介电层106的与介电层耦合到衬底104的侧相对的侧。载 体晶片102尤其提供对介电层106和衬底104的物理支撑，使得这两个层不会被在不同制 造步骤期间施加到制造组合件100的力损坏。在不同实施例中，载体晶片102可由例如硅 的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包含：在衬底的前侧上形成像素；将所述衬底薄化；在所述经薄化衬底的背侧上沉积经掺杂硅层；以及使掺杂剂从所述经掺杂硅层扩散到所述衬底中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：真锅宗平，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]