用于背面照明传感器的共同注入制造技术

公开了一种用于图像感测的系统和方法。实施例包括具有像素区的衬底，该衬底具有正面和背面。沿着衬底的背面实施共同注入工艺，所述衬底的背面与沿着衬底的正面设置的感光元件相对。共同注入工艺利用形成预非晶化区的第一预非晶化注入工艺。然后注入掺杂剂，其中预非晶化区阻止或者减少了掺杂剂在感光区内的扩散或者拖尾。在共同注入区上方也可以形成抗反射层、滤色器、和微透镜。本发明专利技术还公开了一种用于背面照明传感器的共同注入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术半导体领域，更具体地，涉及ー种图像感测的系统和方法。
技术介绍
互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器由于CMOS图像传感器固有的某些优势，相对于传统的电荷耦合器件(CCD)越来越流行。具体来说，CMOS图像传感器通常需要较低的电压、消耗较少的功率，能够随机存取图像数据，可以用可兼容的CMOSエ艺制造，并使集成单芯片摄相机成为可能。CMOS图像传感器利用感光CMOS电路将光能转化成电能。感光CMOS电路通常包括形成在硅衬底中的光电ニ极管。当光电ニ极管暴露在光下时，在光电ニ极管中产生电荷。光 电ニ极管通常连接于MOS开关晶体管，该MOS开关晶体管用于采集光电ニ极管的电荷。可 以通过将滤色器置于感光CMOS电路上方来测定颜色。由CMOS图像传感器的像素接收的光常常是基于三种原色红色、緑色和蓝色(R，G，B)，而其他顔色可以采用各种组合和强度进行识别和/或形成(例如，当红色和緑色重叠时形成黄色)。然而，用于接收入射光的像素灵敏度随着CMOS图像传感器像素的尺寸缩减的趋势而降低，并且在对入射光，尤其是对具有长波长的比如红光(波长为约650nm)的入射光的不同像素之间引起串扰，从而降低了 CMOS图像传感器的像素的整体性能。众所周知，可以将图像传感器设计成从正面或者从背面进行照明。背面照明图像传感器提供有利的特征，其中消除了对金属化部件进行谨慎布局和布线以防干扰光程的需要，因为照明来自晶圆的背面，然而却在晶圆的正面上形成金属化。另外，相对于正面照明，采用背面照明通常减少总体光程，即从传感器的聚焦透镜到传感器自身的实际光接收面的光程，因为光不需要经过金属化层和金属层间介电层。
技术实现思路
为了解决现有所存在的问题，根据本专利技术的ー个方面，提供了ー种器件，包括衬底，具有像素区，所述衬底包括第一面和与所述第一面相对的第二面，所述衬底具有第一组分；感光元件，靠近所述像素区中的所述衬底的所述第一面；以及共同注入区，被设置为比所述感光元件更靠近所述衬底的所述第二面，所述共同注入区包括导电掺杂剂和既非P型掺杂剂也非n型掺杂剂的材料，所述共同注入区具有不同于所述第一组分的第二组分。在该器件中，所述材料包括Ge、C、N、F、或其组合；或者所述感光元件包括p_n结。该器件进ー步包括滤色器，所述滤色器位于所述衬底的所述第二面上并被设置为用于过滤照射在所述感光元件上的光；或者进ー步包括微透镜，所述微透镜位于所述衬底的所述第二面上并被设置为用于将光聚焦在所述感光元件上。根据本专利技术的另一方面，提供了ー种器件，包括衬底；第一导电类型的第一掺杂区，在所述衬底中形成；第二导电类型的第二掺杂区，在邻近所述第一掺杂区以及位于所述第一掺杂区下方的所述衬底中形成；以及第一导电类型的第三掺杂区，在所述第二掺杂区远离所述第一掺杂区的相对面上形成，所述第三掺杂区注入有既非P型掺杂剂也非n型掺杂剂的材料。在该器件中，所述材料包括Ge、C、N、F、或其组合；或者所述第一掺杂区和所述第ニ掺杂区包括p-n结。该器件进ー步包括滤色器，所述滤色器位于所述衬底的所述相对面上；或者进ー步包括微透镜，所述微透镜位于所述衬底的所述相对面上。根据本专利技术的又一方面，提供了ー种方法，包括在衬底中沿着所述衬底的第一面形成第一掺杂区，以及在所述第一掺杂区下方形成第二掺杂区，所述第一掺杂区具有第一导电类型的掺杂剂，所述第二掺杂区具有第二导电类型的掺杂剂；将第一材料注入到所述衬底的第二面内，所述第一材料是既非P型掺杂剂也非n型掺杂剂的材料；以及在所述衬底中沿着所述衬底的所述第二面形成第三掺杂区，所述第三掺杂区被设置在所述第二掺杂区远离所述第一掺杂区的相对面上，所述第三掺杂区具有所述第一导电类型的掺杂剂。该方法进ー步包括在形成所述第三掺杂区之后实施退火；或者所述第一材料包括锗、碳、氮、氟、或者其组合；或者进ー步包括薄化所述衬底的所述第二面。在该方法中，所述薄化在形成所述第一掺杂区之后实施；或者所述薄化在形成所述第二掺杂区之后实施；或者所述薄化在形成所述第三掺杂区之前实施。该方法进ー步包括在所述衬底的所述第二面上形成抗反射层；或者进ー步包括在所述衬底的所述第二面上形成滤色器；或者进ー步包括在所述衬底的所述第二面上形成微透镜。附图说明为了更充分地理解本专利技术及其优点，现在将结合附图所进行的以下描述作为參考，其中图I示出了根据实施例的成像系统；图2至图6示出了根据实施例形成成像系统的方法；和图7示出了比较各种类型的注入的曲线图。除非另有说明，不同附图中的相应标号和符号通常指相应部件。为了清楚地示出实施例的相关方面，绘制附图，并且不必按比例绘制。具体实施例方式在下面详细地讨论本专利技术实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的专利技术理念。所讨论的具体实施例仅仅是制造和使用本专利技术的具体方式的示例，并不用于限制本专利技术的范围。仅出于例证的目的，本专利技术描述了利用特定掺杂剂和结构的具体实施例。然而，其它实施例可以利用其他结构和掺杂剂。例如，其它实施例可以利用n型衬底(结合用于特定区域的不同掺杂剂)、不同的电路布局、不同的掺杂剂分布、不同的实体布局、不同的器件坐坐寸寸o參考图1，显示了图像传感器100，图像传感器100包括成像区102，成像区102包括像素区104的栅格(grid)或者阵列。每个像素区104产生与照射(impinge)在相应的像素区104上的光的強度或者亮度有关的信号。在实施例中，如图I中所示出的那样，像素区104的栅格或者阵列可以以行和列进行布置。其它实施例可以利用不同的配置，比如交错排列的像素区、単行/列的像素区、或单个像素区等。而且，每个像素区104都可以是背面照明器件。图像传感器100还可以包括控制电路106，控制电路106可以位于邻近成像区102的位置。控制电路106可以具有用于到像素区104的阵列的输入连接和来自该像素区的阵列的输出连接的其它电路和接触件。利用控制电路106提供像素区104的操作环境。图像传感器100也可以包括逻辑电路108，逻辑电路108包括从成像区102读取值并实施任何获取后的处理例如图像缩放、图像亮度/对比度、旋转/剪切功能等的电路。本领域普通技术人员将认识到图I的功能图是简化的，并且系统可以包括更多的元件，比如放大器、电源线、和复位线等。图2至图6示出了根据实施例形成像素区104的方法。首先參考图2，显示了衬底202，衬底202具有感光元件204和转移晶体管(transfer transistor) 206。衬底202可以包括正面208和背面210，并可以是半导体材料，例如硅、锗、或金刚石等。可选地，也可以 使用化合物材料，例如，硅锗、碳化硅、神化镓、神化铟、磷化铟、碳化硅锗、磷神化镓、磷化镓铟、及其组合等。另外，衬底202可以包括绝缘体上硅(SOI)衬底。一般而言，SOI衬底包括半导体材料(比如外延硅、锗、硅锗、SOI、绝缘体上硅锗(SGOI)、或其组合)层。可以用P型掺杂剂比如硼、铝、或镓等掺杂衬底202，但是可选地可以用如本领域中公知的n型掺杂剂掺杂该衬底。衬底202另外包括多个隔离结构212，这些隔离结构212被设计成用于分开和隔离形成在衬底202上的各种器件，并还用于分开邻近的像素区104，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：衬底，具有像素区，所述衬底包括第一面和与所述第一面相对的第二面，所述衬底具有第一组分；感光元件，靠近所述像素区中的所述衬底的所述第一面；以及共同注入区，被设置为比所述感光元件更靠近所述衬底的所述第二面，所述共同注入区包括导电掺杂剂和既非p型掺杂剂也非n型掺杂剂的材料，所述共同注入区具有不同于所述第一组分的第二组分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈政聪，黄薰莹，张永承，叶永富，陈毓萍，梁启源，吕受书，陈俊霖，陈家仁，申弘道，谢奇勋，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：