背照式圖像傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及圖像傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種背照式圖像傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器按照感光元件與感光原理的不同，可分為CXD圖像傳感器與CMOS圖像傳感器。CMOS圖像傳感器由于其兼容性較好、性?xún)r(jià)比高被廣泛采用于消費(fèi)電子、醫(yī)療圖像采集和監(jiān)控領(lǐng)域。
[0003]CMOS圖像傳感器包括:像素陣列(pixel array)，像素陣列包括若干陣列排布的像素單元(pixel cell or pixel unit)，單個(gè)像素單元往往采用3T (3晶體管)或4T (4晶體管)結(jié)構(gòu)。
[0004]CMOS圖像傳感器中，有一類(lèi)為背照式(Backside illuminated)圖像傳感器?，F(xiàn)有背照式圖像傳感器的像素陣列中，單個(gè)像素單元的光電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)元件接收外部光線(xiàn)，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為載流子(電子或空穴，通常為電子)，通過(guò)轉(zhuǎn)移晶體管(TX)將電荷轉(zhuǎn)移至浮置擴(kuò)散區(qū)(FD)，復(fù)位管用于復(fù)位浮置擴(kuò)散區(qū)的電荷；浮置擴(kuò)散區(qū)接源跟隨管(SF)的柵極(gate terminal)，源跟隨管的漏極(drain terminal)接電壓信號(hào)，源級(jí)輸出一個(gè)與浮置擴(kuò)散區(qū)電位相關(guān)的電信號(hào)，通過(guò)后續(xù)的行選通管，選通該行將相關(guān)的電信號(hào)輸出至位線(xiàn)(BL)上?，F(xiàn)有技術(shù)中浮置擴(kuò)散區(qū)一般位于襯底內(nèi)部或襯底表面的外延層的內(nèi)部，在滿(mǎn)足工藝制程的基礎(chǔ)上，會(huì)導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)區(qū)域與浮置擴(kuò)散區(qū)之間具有較高的寄生電容；此外，當(dāng)單個(gè)像素單元的光電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)區(qū)域在收集的電荷過(guò)多時(shí)，可能會(huì)發(fā)生向鄰近像素單元的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域迀移的浮散(blooming)過(guò)程，影響相鄰像素單元的圖像采集及處理。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型解決的問(wèn)題是提供一種背照式圖像傳感器及其形成方法，以防止背照式圖像傳感器發(fā)生浮散現(xiàn)象，提高圖像傳感器的性能。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種背照式圖像傳感器，包括:
[0007]像素陣列，所述像素陣列包括陣列排布的多個(gè)像素，所述像素包括光電二極管區(qū)域，所述光電二極管區(qū)域包括N型摻雜的電荷收集區(qū)域；
[0008]凸起結(jié)構(gòu)，其高出于所述電荷收集區(qū)域?qū)?yīng)的半導(dǎo)體表面，所述凸起結(jié)構(gòu)全部為N型摻雜區(qū)域或靠近頂部的部分區(qū)域?yàn)镹型摻雜區(qū)域，所述凸起結(jié)構(gòu)適于抽取所述電荷收集區(qū)域中的溢出電荷。
[0009]可選的，所述凸起結(jié)構(gòu)為單晶硅材質(zhì)或多晶硅材質(zhì)。
[0010]可選的，于所述凸起結(jié)構(gòu)的N型摻雜區(qū)域加正壓。
[0011]可選的，所述凸起結(jié)構(gòu)高出所述電荷收集區(qū)域?qū)?yīng)的半導(dǎo)體表面0.1 μπι?L O μ m0
[0012]可選的，所述凸起結(jié)構(gòu)全部為N型摻雜區(qū)域時(shí)，所述N型摻雜區(qū)域還同時(shí)延伸至凸起結(jié)構(gòu)下方的部分區(qū)域。
[0013]可選的，所述圖像傳感器還包括:
[0014]P型摻雜區(qū)域，其位于所述電荷收集區(qū)域與所述N型摻雜區(qū)域之間。
[0015]可選的，所述圖像傳感器還包括:
[0016]N型溝道區(qū)區(qū)域，位于所述N型摻雜區(qū)域與所述電荷收集區(qū)域之間，并連接這兩個(gè)區(qū)域；
[0017]P型摻雜區(qū)域，位于所述N型溝道區(qū)區(qū)域的周邊，用來(lái)限定所述N型溝道區(qū)區(qū)域的耗盡電壓。
[0018]可選的，所述P型摻雜區(qū)域包括第一 P型摻雜區(qū)域和第二 P型摻雜區(qū)域，所述第一P型摻雜區(qū)域位于所述凸起結(jié)構(gòu)下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)，所述第二 P型摻雜區(qū)域位于所述N型摻雜區(qū)與所述光電二極管感光區(qū)之間。
[0019]可選的，所述N型摻雜區(qū)域的摻雜濃度范圍為lE16atom/cm3?lE18atom/cm 3。
[0020]可選的，所述凸起結(jié)構(gòu)的寬度范圍為0.1 μπι?0.5 μπι。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022]本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，通過(guò)在背照式圖像傳感器中設(shè)置高出于所述電荷收集區(qū)域?qū)?yīng)的半導(dǎo)體表面的凸起結(jié)構(gòu)，所述凸起結(jié)構(gòu)全部為N型摻雜區(qū)域或靠近頂部的部分區(qū)域?yàn)镹型摻雜區(qū)域，所述凸起結(jié)構(gòu)適于抽取所述電荷收集區(qū)域中的溢出電荷，從而防止背照式圖像傳感器出現(xiàn)浮散現(xiàn)象，提高背照式圖像傳感器的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的背照式圖像傳感器立體示意圖；
[0024]圖2為圖1所示背照式圖像傳感器沿A-A點(diǎn)劃線(xiàn)并垂直半導(dǎo)體襯底上表面剖切得到的剖面示意圖；
[0025]圖3為圖1所示背照式圖像傳感器沿B-B點(diǎn)劃線(xiàn)并垂直半導(dǎo)體襯底上表面剖切得到的剖面示意圖；
[0026]圖4是本實(shí)用新型另一實(shí)施例所提供的另一種背照式圖像傳感器示意圖；
[0027]圖5是本實(shí)用新型另一實(shí)施例所提供的另一種背照式圖像傳感器示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)有背照式圖像傳感器存在圖像浮散的缺陷。而所述圖像浮散的原因是由于入射光的強(qiáng)度較大時(shí)，像素的光電二極管產(chǎn)生大量的光生載流子，造成部分光生載流子溢出，在像素單元區(qū)域內(nèi)浮動(dòng)，成為浮動(dòng)的光生載流子，對(duì)像素的電信號(hào)產(chǎn)生干擾，從而產(chǎn)生圖像浮散問(wèn)題，從而導(dǎo)致圖像傳感器成像模糊。
[0029]為此，本實(shí)用新型提供一種背照式圖像傳感器，所述背照式圖像傳感器包括像素陣列，所述像素陣列包括陣列排布的多個(gè)像素，所述像素包括光電二極管區(qū)域，所述光電二極管區(qū)域包括N型摻雜的電荷收集區(qū)域；凸起結(jié)構(gòu)，其高出于所述電荷收集區(qū)域?qū)?yīng)的半導(dǎo)體表面，所述凸起結(jié)構(gòu)全部為N型摻雜區(qū)域或靠近頂部的部分區(qū)域?yàn)镹型摻雜區(qū)域，所述凸起結(jié)構(gòu)適于抽取所述電荷收集區(qū)域中的溢出電荷。所述背照式圖像傳感器能夠防止背照式圖像傳感器出現(xiàn)浮散現(xiàn)象，提高背照式圖像傳感器的性能。
[0030]為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0031]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種背照式圖像傳感器，請(qǐng)結(jié)合參考圖1至圖3。其中，圖1為背照式圖像傳感器的立體示意圖，圖2為圖1所示背照式圖像傳感器沿A-A點(diǎn)劃線(xiàn)并垂直半導(dǎo)體襯底100上表面剖切得到的剖面示意圖，圖3為圖1所示背照式圖像傳感器沿B-B點(diǎn)劃線(xiàn)并垂直半導(dǎo)體襯底100上表面剖切得到的剖面示意圖。
[0032]所述背照式圖像傳感器包括半導(dǎo)體襯底100。半導(dǎo)體襯底100具有光電二極管感光區(qū)110 (如圖2所示)。光電二極管感光區(qū)110上方具有柵極(如圖1所示)，所述柵極包括第一部分121和第二部分122。
[0033]本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。在本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底100也可以為鍺襯底、鍺硅襯底、II1- V族元素化合物襯底、碳化硅襯底或其疊層結(jié)構(gòu)襯底，或絕緣體上硅襯底，還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他合適的半導(dǎo)體材料襯底。
[0034]本實(shí)施例中，柵極中第一部分121和第二部分122的材料均為多晶娃，并且第一部分121和第二部分122可以同時(shí)一體形成，但是，可以?xún)H對(duì)第一部分121進(jìn)行N型摻雜。整個(gè)柵極的平面形狀呈不規(guī)則多邊形(如圖1所示)。
[0035]所述背照式圖像傳感器還包括像素陣列(未標(biāo)注)，所述像素陣列包括陣列排布的多個(gè)像素(未標(biāo)注)，所述像素包括光電二極管區(qū)域，而所述光電二極管區(qū)域包括上述光電二極管感光區(qū)110。
[0036]通常情況下，上述光電二極管感光區(qū)110為N型摻雜的電荷收集區(qū)域。即所述光電二極管區(qū)域包括N型摻雜的電荷收集區(qū)域。
[0037]所述N型摻雜的電荷收集區(qū)域亦即光電二極管所包括PN結(jié)的N型區(qū)，用來(lái)收集電荷。
[0038]同時(shí)，光電二極管區(qū)域還包括與N型摻雜的電荷收集區(qū)域?qū)?yīng)的P型區(qū)。事實(shí)上，P型區(qū)可以包圍整個(gè)N型區(qū)，或者說(shuō)，整個(gè)N型區(qū)位于P型區(qū)內(nèi)部。因此，在所述N型摻雜的電荷收集區(qū)域周?chē)鸀镻型區(qū)。進(jìn)而可知，所述N型摻雜的電荷收集區(qū)域到制作光電二極管區(qū)域的半導(dǎo)體表面之間存在P型區(qū)(所述N型摻雜的電荷收集區(qū)域后續(xù)簡(jiǎn)稱(chēng)電荷收集區(qū)域)。
[0039]所述像素還可以包括低濃度N摻雜區(qū)130，以及位于光電二極管感光區(qū)110和低濃度N摻雜區(qū)130之間的轉(zhuǎn)移晶體管。此外，所述像素還可以包括其它晶體管(未示出)。
[0040]圖2中，光電二極管感光區(qū)110與低濃度N摻雜區(qū)130之間以虛線(xiàn)(未標(biāo)注)隔開(kāi)，以示區(qū)別。從中可以看到，柵極的第一部分121位于光電二極管感光區(qū)110上方，并有少部分位于低濃度N摻雜區(qū)130上方。
[0041]所述背照式圖像傳感器還包括位于低濃度N摻雜區(qū)130上表面的浮置擴(kuò)散區(qū)140，浮置擴(kuò)散區(qū)140呈凸起的柱狀結(jié)構(gòu)。浮置擴(kuò)散區(qū)140大致位于低濃度N摻雜區(qū)130上表面中央。浮置擴(kuò)散區(qū)140可以與其它電路電連接，從而將低濃度N摻雜區(qū)130與其它電路實(shí)現(xiàn)電連接。
[0042]需要說(shuō)明的是，在本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，浮置擴(kuò)散區(qū)可以延伸至圖2所示柱狀結(jié)構(gòu)的下面表部分區(qū)域，即浮置擴(kuò)散區(qū)不僅包括柱狀