一种背照式图像传感器（５００）包括设置于绝缘层（６０４）与电连接至传感器层的电路层之间的传感器层（６０６）。成像区域包括形成于该传感器层与一横跨该成像区域的阱（８００）中的多个光电检测器（６１６）。该阱可设置于该传感器层的背面与光电检测器之间，或该阱可以是毗邻该传感器层的背面形成的掩埋阱，其包含形成于该光电检测器与掩埋阱之间的区域。一个或多个侧阱可毗邻每一个光电检测器横向地形成。该阱中的掺杂剂具有偏析系数，该偏析系数使该掺杂剂积聚于该传感器层与该绝缘层之间的界面（７０４）的该传感器层侧上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及用于数字照相机及其它类型的图像捕获装置的图像传感器，更具体涉及背照式图像传感器。背景电子图像传感器利用将入射光转换成电信号的感光光电检测器来捕获图像。图像传感器大体上可被分为前照式图像传感器或背照式图像传感器。根据先前技术，附图说明图1为前照式图像传感器的简化图示。图像传感器100包括被形成于传感器层108和电路层110内的像素102、104、106。光电检测器112、114、116被形成于传感器层108中。诸如栅极与连接器的导电互连部118、120、122被形成于电路层110中。不幸地，导电性互连部118、120、122及与电路层110相关的各种其它特征在光电检测器112、114、116上方的定位不利地影响到图像传感器100的充填因子及量子效率。这是由于来自一主场景的光IM在其被光电检测器112、114、116检测到之前必须穿过电路层 110。背照式图像传感器藉由构造该图像传感器使得该来自主场景的光入射在传感器层的背侧而解决充填因子及量子效率的问题。传感器层108的该“前侧” 1 被常规地称为该传感器层108与电路层110邻接的面，而该“背侧” 1 为传感器层108与前侧1 相反的面。根据先前技术，图2为背照式图像传感器的简化示图。电路层110可被设置于支承衬底202与传感器层108之间。此允许光IM照射在传感器层108的背侧128，在该处光 124被光电检测器112、114、116检测到。光电检测器112、114、116对光的检测不再受该金属化水平互连及电路层110的其它特征的影响。然而，背照式图像传感器存在一组新的挑战。在传感器层108与绝缘层206之间的界面204可生产高水平的暗电流及量子效率损失，特别是在蓝光光谱中。这是由于背侧 128的经蚀刻硅表面处悬挂键的存在。此外，在制造图像传感器200的过程中，用于钝化界面204的常规的钝化技术会受到后续处理步骤不利的影响。图3描绘沿图2的线A-A'的界面204的例示性的掺杂分布。常规的背照式图像传感器被构造为η型金属一氧化物一半导体(NMOQ图像传感器。由此，该η掺杂光电检测器被形成于掺杂有一种或多种P型掺杂剂的阱或层中。线300描绘在对图像传感器200执行随后的互补金属氧化物半导体(CM0Q制造步骤之前在界面204处的硼掺杂剂(ρ型)的掺杂分布，同时线302示出在该随后的CMOS制造步骤进行之后在界面204处的硼的掺杂分布。如图3所示，在随后的CMOS制造步骤中，该硼掺杂剂从传感器层108扩散出并进入绝缘层206。此扩散在界面204的该传感器层侧的掺杂分布304中产生下降。该掺杂分布的下降会产生不希望有的静电电位阱，该静电电位阱在界面204处俘获光感应电荷载流子。用更慢扩散P型掺杂剂(比如铟)替代硼可降低处理过程中的该热扩散，但是铟会增加该图像传感器中的暗场亮点缺陷的数量。相应地，需要用于形成背照式图像传感器的改进处理技术。
技术实现思路
简要地概述，依照本专利技术的一个方面，背照式图像传感器包括设置于绝缘层与电连接至该传感器层的电路层之间的传感器层。包括多个像素的成像区域在该传感器层中形成，其中每一个像素具有掺杂有一种或多种P型掺杂剂的光电检测器。在依照本专利技术的一个实施例中，掺杂有一种或多种η型掺杂剂的阱横跨该成像区域，且设置在光电检测器与该传感器层的背面之间。在依照本专利技术的另一个实施例中，该阱为掩埋阱，且P型掺杂区域在该光电检测器与该掩埋阱之间产生。掺杂有η型掺杂剂的一个或多个附加的侧阱可毗邻每一个光电检测器横向地形成。位于该阱或掩埋阱中的η型掺杂剂或多种η型掺杂剂具有偏析系数，其可使得该 η型掺杂剂积聚于该传感器层的背侧与该绝缘层之间的界面的该传感器层侧。该η型掺杂剂或多种η型掺杂剂的积聚使得该传感器层与该绝缘层之间的界面钝化，并防止静电电位阱在该界面处形成。此外，该阱或掩埋阱可相对于接地被偏置预定电位的偏压，用于驱动光生电荷进入该传感器层中最近的各个光电检测器。该阱或掩埋阱还可包含掺杂梯度，其将该光生电荷导入该传感器层中的该最近的各个光电检测器中。而最后，一个或多个有源电子组件可被设置于每一个像素内的该传感器层中，而被电连接至该成像区域的电子电路则被设置于该成像区域外。本专利技术的有利影响由于偏析，该阱或掩埋阱中的η型掺杂剂积聚于该传感器层的背侧与该绝缘层之间的界面的该传感器层侧，同时该界面的传感器层侧中的P型掺杂剂减少。于该界面处的 η型掺杂剂的增加的浓度及该ρ型掺杂剂的减少的浓度的结合可防止该界面的传感器层侧的电位阱的形成。该阱或掩埋阱的掺杂可发生在该浅槽隔离区的热氧化之后。这样可可使该阱或掩埋阱中的掺杂剂的热扩散最少。此外，在该制造过程中，被俘获于该传感器层与该绝缘层之间的界面处的任一光生电荷在PMOS图像传感器中通常为正。正电荷导引该光生电荷朝向该光电检测器，并顺利地钝化该界面。附图简述结合附图并参照本专利技术的下列详细说明，本专利技术的上述及其它的目的、特征及优点将变成更加显而易见，其中图1为依照先前技术的前侧照明图像传感器的简化横截面示意图；图2为依照先前技术的背照式图像传感器的简化横截面示意图；图3绘示沿图2的线A-A'的界面204的示例性掺杂分布；图4为依照本专利技术的实施例的图像捕获装置的简化框图；图5为在一依照本专利技术的实施例的图4中所示的图像传感器406的简化框图；图6(A)至6(C)为用于说明依照本专利技术的实施例中的制造图像传感器的的方法的图像传感器的一部分的简化横截面图；图7为在依照本专利技术的实施例中的图像传感器406的一部分沿图5的线B-B'的横截面图；图8为在依照本专利技术的实施例中的第一像素结构的横截面图；图9描绘在依照本专利技术的实施例中沿图8的线C-C'的界面704的例示性的掺杂分布；图10为在依照本专利技术的实施例中沿图8的线C-C'的界面704的替代例示性的掺杂分布的示意图；图11为在依照本专利技术的实施例中的该标准CMOS电路的一部分的横截面图；图12为在依照本专利技术的实施例中的替代像素结构的横截面图；图13(A)至13(E)为像素的一部分的横截面图，其用于说明在依照本专利技术的实施例中制造图12所示的光电检测器616、掩埋阱1202以及侧阱1204、1206的方法；图14为像素的一部分的横截面图，其用于说明在依照本专利技术的实施例中图6(C) 所示的制造过程点的像素；图15(A)至15(B)是像素的部分的横截面图，其用于说明依照本专利技术的实施例中制造掩埋阱1202的第一替代方法，该方法可被执行以代替图13(B)所示的步骤；以及图16(A)至16(B)是像素的部分的横截面图，其用于说明依照本专利技术的实施例中制造掩埋阱1202的第二替代方法，该方法可被执行以代替图13(B)所示的步骤。具体实施例方式在说明书及权利要求书中，下列术语明确采用在本文中关联的含义，除非该上下文清楚地做出不同规定。“一 (a) ”、“一 (an) ”以及“该(the) ”的意思包含复数引用，“在…… 之中(in) ”的意思包含“在……之中(in) ”及“在……之上(on) ”。术语“连接(connected) ” 表示所连接的物品之间的直接电连接或通过一个或多个无源的或者有源的中间装置的间接连接。术语“电路(circuit)”表示被连接在一起以提供理本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种背照式图像传感器，其包括：传感器层，其设置于绝缘层与电连接至所述传感器层的电路层之间，其中所述传感器层的正面毗邻所述电路层，且所述传感器层的背面毗邻所述绝缘层；成像区域，其包括多个光电检测器，用于将入射在所述传感器层的背面上的光转换为光生电荷，其中所述多个光电检测器掺杂有ｐ型掺杂剂，且毗邻所述传感器层的正面设置在所述传感器层中；以及阱，其横跨所述成像区域，且毗邻所述传感器层的背面形成在所述传感器层的至少一部分中，其中所述阱掺杂有ｎ型掺杂剂，所述ｎ型掺杂剂具有偏析系数，所述偏析系数使所述ｎ型掺杂剂积聚于所述传感器层的背面与所述绝缘层之间的界面的传感器层侧上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·安德森，
申请(专利权)人：美商豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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