本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像傳感器及其形成方法。

背景技術(shù)：

1、隨著圖像傳感器的快速發(fā)展，以及圖像傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。圖像傳感器性能需求日益提高，傳感器像素的尺寸越來越小，傳感器像素的滿阱電容密度快速提升，造成對電荷讀出的巨大壓力。在像素結(jié)構(gòu)之中，轉(zhuǎn)移晶體管的設(shè)計對像素讀出尤為重要，對于先進節(jié)點下制作的像素，轉(zhuǎn)移晶體管也有一系列的優(yōu)化設(shè)計，特別是垂直轉(zhuǎn)移晶體管，可以有效的提高讀出能力，同時降低光電二極管的隔離壓力，對像素設(shè)計帶來巨大的便利。然而，隨著像素尺寸越來越小，常規(guī)的垂直轉(zhuǎn)移晶體管與周圍的重摻區(qū)域距離也越來越小，容易導(dǎo)致傳輸晶體管與周圍區(qū)域穿通。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種圖像傳感器的形成方法，包括：提供襯底；在所述襯底正面形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)和光電二極管；在所述光電二極管的上方形成至少部分溝道為垂直方向的轉(zhuǎn)移晶體管的柵極；在所述襯底正面注入第一導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)；通過控制所述柵極的電壓，使所述光電二極管的電荷經(jīng)過所述光電二極管的第二導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)與所述轉(zhuǎn)移晶體管的柵極之間的部分襯底傳輸至所述第一摻雜區(qū)。

2、在一些實施例中，所述提供襯底包括：提供第二導(dǎo)電類型的第一襯底；在所述第一襯底上外延形成第一導(dǎo)電類型的第一摻雜外延層，用于形成所述光電二極管的第一導(dǎo)電類型的第三摻雜區(qū)；在所述第一摻雜外延層上外延形成第二導(dǎo)電類型的第二摻雜外延層。

3、在一些實施例中，所述在所述襯底正面形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)和光電二極管包括：刻蝕所述襯底，形成第一溝槽；在所述第一溝槽表面形成第一介質(zhì)層；刻蝕所述第一溝槽底部的所述第一介質(zhì)層；刻蝕所述襯底，使所述第一溝槽的深度增加；通過側(cè)向刻蝕所述襯底，使所述第一溝槽的寬度增加；去除所述第一介質(zhì)層；在所述第一溝槽的表面外延形成第二導(dǎo)電類型的第三摻雜外延層，形成光電二極管；在所述第一溝槽表面形成第二介質(zhì)層，并填充第一多晶硅，形成所述溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

4、在一些實施例中，所述在所述襯底正面形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)和光電二極管包括：刻蝕所述襯底，形成第一溝槽；在所述第一溝槽表面形成第一介質(zhì)層；刻蝕所述第一溝槽底部的所述第一介質(zhì)層；刻蝕所述襯底，使所述第一溝槽的深度增加；通過側(cè)向刻蝕所述襯底，使所述第一溝槽的寬度增加；在所述第一溝槽表面形成第二介質(zhì)層，并填充第一多晶硅；其中，所述第二介質(zhì)層或第一多晶硅中帶有第二導(dǎo)電類型的摻雜離子；通過熱處理，使所述第二導(dǎo)電類型的摻雜離子擴散至所述襯底，從而形成所述光電二極管和所述溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

5、在一些實施例中，所述在所述光電二極管的上方形成至少部分溝道為垂直方向的轉(zhuǎn)移晶體管的柵極包括：刻蝕所述第二摻雜外延層，形成第二溝槽；在所述第二溝槽表面形成第三介質(zhì)層，并填充第二多晶硅，形成所述轉(zhuǎn)移晶體管。

6、在一些實施例中，所述提供襯底包括：提供第二導(dǎo)電類型的所述襯底；通過離子注入在所述襯底中間形成一層第一導(dǎo)電類型的第四摻雜層，用于形成所述光電二極管的第三摻雜區(qū)。

7、在一些實施例中，所述在所述襯底正面形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)和光電二極管包括：刻蝕所述襯底，形成第一溝槽；在所述第一溝槽表面形成第一介質(zhì)層；刻蝕所述第一溝槽底部的所述第一介質(zhì)層；刻蝕所述襯底，使所述第一溝槽的深度增加；通過側(cè)向刻蝕所述襯底，使所述第一溝槽的寬度增加；去除所述第一介質(zhì)層；在所述第一溝槽的表面外延形成第二導(dǎo)電類型的第三摻雜外延層，形成光電二極管；在所述第一溝槽表面形成第二介質(zhì)層，并填充第一多晶硅，形成所述溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

8、在一些實施例中，所述在所述襯底正面形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)和光電二極管包括：刻蝕所述襯底，形成第一溝槽；在所述第一溝槽表面形成第一介質(zhì)層；刻蝕所述第一溝槽底部的所述第一介質(zhì)層；刻蝕所述襯底，使所述第一溝槽的深度增加；通過側(cè)向刻蝕所述襯底，使所述第一溝槽的寬度增加；在所述第一溝槽表面形成第二介質(zhì)層，并填充第一多晶硅；其中，所述第二介質(zhì)層或第一多晶硅中帶有第二導(dǎo)電類型的摻雜離子；通過熱處理，使所述第二導(dǎo)電類型的摻雜離子擴散至所述第一摻雜外延層，從而形成所述光電二極管和所述溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

9、在一些實施例中，所述在所述光電二極管的上方形成至少部分溝道為垂直方向的轉(zhuǎn)移晶體管的柵極包括：刻蝕所述襯底，形成第二溝槽；在所述第二溝槽表面形成第三介質(zhì)層，并填充第二多晶硅，形成所述轉(zhuǎn)移晶體管。

10、在一些實施例中，所述第一導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)位于所述光電二極管的第二導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)的上方；所述第一導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)與浮置擴散區(qū)電性連接。

11、在一些實施例中，所述方法還包括：對所述襯底進行離子注入，在所述襯底內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)，用于連接所述轉(zhuǎn)移晶體管和所述光電二極管；對所述轉(zhuǎn)移晶體管的柵極施加電壓時，所述轉(zhuǎn)移晶體管的柵極的至少一側(cè)和所述溝槽隔離結(jié)構(gòu)之間的部分襯底被完全耗盡。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例將轉(zhuǎn)移晶體管的柵極的位置靠近隔離結(jié)構(gòu)，拉開和周圍重摻雜區(qū)域的距離，使傳輸晶體管與周圍功能管（例如，復(fù)位晶體管、源跟隨晶體管等）的隔離效果更好；并利用了光電二極管隔離摻雜區(qū)的高濃度摻雜的特性，從而更容易關(guān)斷光電二極管的電荷轉(zhuǎn)移通道，減少回流和暗電流；此外還可以形成全耗盡的傳輸溝道，提高電荷的傳輸能力。

技術(shù)特征：

1.一種圖像傳感器的形成方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供襯底包括：

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述襯底正面形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)和光電二極管包括：

4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述襯底正面形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)和光電二極管包括：

5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述在所述光電二極管的上方形成至少部分溝道為垂直方向的轉(zhuǎn)移晶體管的柵極包括：

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供襯底包括：

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述襯底正面形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)和光電二極管包括：

8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述襯底正面形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)和光電二極管包括：

9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述在所述光電二極管的上方形成至少部分溝道為垂直方向的轉(zhuǎn)移晶體管的柵極包括：

10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)位于所述光電二極管的第二導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)的上方；所述第一導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)與浮置擴散區(qū)電性連接。

11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種圖像傳感器的形成方法，包括：提供襯底；在所述襯底正面形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)和光電二極管；在所述光電二極管的上方形成至少部分溝道為垂直方向的轉(zhuǎn)移晶體管的柵極；在所述襯底正面注入第一導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)；通過控制所述柵極的電壓，使所述光電二極管的電荷經(jīng)過所述光電二極管的第二導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)與所述轉(zhuǎn)移晶體管的柵極之間的部分襯底傳輸至所述第一摻雜區(qū)。本發(fā)明實施例將轉(zhuǎn)移晶體管的柵極的位置靠近隔離結(jié)構(gòu)，并利用了光電二極管的第二導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)的高濃度摻雜的特性，從而更容易關(guān)斷光電二極管的電荷轉(zhuǎn)移通道，減少光電二極管中的回流和暗電流；另外還可以形成全耗盡傳輸溝道，提高電荷的傳輸能力。

技術(shù)研發(fā)人員：唐霞,黃琨
受保護的技術(shù)使用者：格科微電子（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9