[发明专利]背照式图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电装置，特别涉及一种可改善灵敏度(sensitivity)的背照式图像感测装置及其制造方法。

背景技术

图像传感器提供一像素格栅(grid of pixels)以记录光的亮度或强度，例如光敏二极管或光电二极管、复位晶体管(reset transistor)、源极跟随晶体管(source follower transistor)、针扎光电二极管(pinned layer photodiode)、和/或转移晶体管(transfer transistor)。像素通过电荷的累积而产生光反应(光量越多，电荷量越高)。此电荷后续可供其它电路使用，而将色彩及亮度提供给适合的产品使用，例如数字相机。通常像素格栅的种类包括电荷耦合装置(charge-coupled device，CCD)或互补式金属氧化物半导体(complimentarymetal oxide semiconductor，CMOS)图像传感器。

背照式传感器用于感测投射至基底的背部表面的光量。而像素位于基底前侧且基底很薄，足以使投射至基底的背部表面的光到达像素。相比于前照式传感器，背照式传感器可提供一高填充系数(fill factor)及减少破坏性干涉。

存在于背照式传感器的一问题为由于光来自于背表面，所以难以收集背表面附近所产生的电子。特别是难以收集蓝光所产生的电子。存在于背照式传感器的另一问题为不均匀的剩余基底厚度所造成光反应不均匀性。举例而言，若剩余基底的厚度自4μm增加为4.2μm，将引起背侧的不均匀性，这是因为接面深度与背侧表面之间的距离也增加的关系。如此一来，电子必须行进的更远才能抵达光电二极管。

减轻背侧表面不均匀性问题的方法之一为在基底内注入一完全耗尽的P型区。完全耗尽的区域可自基底前侧完全延伸至基底背表面。然而，用以延伸耗尽区的高能离子注入常常会影响到装置效能并产生漏电流。

减轻背侧表面不均匀性问题的另一方法为增加P型基底的阻抗。然而，由于在背侧表面中采用P⁺基底，P⁺基底会在P^-基底阻抗增加时外扩散至P^-基底。此举会产生不良的光灵敏度。

因此，有必要寻求一种方法，可在不影响装置效能以及没有外扩散疑虑的情况下提供具有高灵敏度的背照式传感器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种背照式图像传感器及其制造方法，以提高其灵敏度。

根据上述的目的，本发明提供一种背照式图像传感器，包括：一基底、一耗尽区、一掺杂层、及一光电二极管。基底具有一第一导电型及一第一电位。耗尽区形成于基底内，且具有一第二导电型。掺杂层形成于基底的一背表面，且具有第一导电型及一第二电位。光电二极管形成于基底的一前表面。

根据所述的背照式图像传感器，其中该耗尽区延伸至该基底的该背表面。

根据所述的背照式图像传感器，其中该掺杂层包括具有该第一导电型及该第二电位的离子且掺杂浓度在1×1016cm^-3至1×1021cm^-3的范围。

根据所述的背照式图像传感器，其中该第一导电型为P型而该第二导电型为N型。

根据上述的目的，本发明还提供一种背照式图像传感器的制造方法，包括：提供一基底，其具有一第一导电型及一第一电位。在基底内形成具有一第二导电型的一耗尽区。延伸耗尽区。缩减基底的厚度。在基底的一背表面注入具有第一导电型及一第二电位的离子，以形成一掺杂层。对掺杂层进行激光退火，以激活具有第一导电型的离子。

根据所述的背照式图像传感器的制造方法，其中该耗尽区的形成包括在该基底内注入具有该第二导电型的离子。

根据所述的背照式图像传感器的制造方法，其中该耗尽区的延伸包括增加该基底的阻抗，以将该耗尽区延伸至该基底的该背表面附近。

根据所述的背照式图像传感器的制造方法，其中该基底的厚度缩减包括以下步骤：研磨该基底；以及进行多步骤湿蚀刻，以将该基底缩减至所需的厚度。

根据所述的背照式图像传感器的制造方法，其中注入具有该第一导电型及一第二电位的离子的步骤包括使用5KeV至500KeV范围的能量来注入具有该第一导电型的离子。

根据所述的背照式图像传感器的制造方法，其中该掺杂层中该第一导电型及该第二电位的离子的浓度在1×1016cm^-3至1×1021cm^-3的范围。