[发明专利]背面照明影像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种影像传感器及其制造方法，且特别是有关于一种背面照明的影像传感器及其制造方法。

背景技术

影像传感器例如感光二极管或光二极管、重置晶体管、源极随耦晶体管、固定层光二极管、非固定层光二极管和/或传导电晶体，可提供像素格而用以记录光强度或光亮度。像素可通过累积电荷来回应光线，光线越多则电荷越多。可利用另一电路来处理上述电荷，而可将色彩及亮度运用于一适当的相关应用如数字相机中。常用的像素格包含电荷耦合装置(charge couple device，CCD)或互补型金属氧化物半导体(complimentary metal oxide semiconductor，CMOS)影像传感器。

背面照明传感器可用以感测朝向基板的后表面投射的曝光量。与正面照明传感器相较之下，背面照明传感器可提供较高的填充因子(fill factor)以及较低的相消性干涉(destructive interference)。像素位于基板的正面，且基板够薄而使得朝向基板背面投射的光线能够到达像素。相对应地，在设计薄的基板时仍必须兼顾合理的厚度，以便提供理想的光反应以及降低串扰。然而，使基板变薄的过程可能会损伤硅晶格，这可能导致影像感测装置的暗流(darkcurrent)增加。所谓暗流是指在没有照明的情形下，像素所产生的无用电流。暗流也可能有其它成因，例如硅晶圆中的杂质以及像素区域中累积的热。过多的暗流可能导致影像质量装置效能降低。

因此，相关领域中，亟需提出一种装置及方法，以提供一种背面照明影像传感器，其具有较少的暗流且不会降低装置的效能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种背面照明影像传感器及其制造方法，具有较少的暗流且不会降低装置的效能。

为了实现上述目的，本发明的一方面就是在提供一种背面照明影像传感器，用以减少暗流。上述背面照明影像传感器包含基板、传感器及空乏区。上述基板具有正面及背面；上述传感器位于该基板的正面中且包含至少光二极管；上述空乏区位于基板的背面中，其中空乏区的深度小于基板厚度的20％。

为了实现上述目的，本发明的另一方面就是在提供用以制造背面照明影像传感器的方法，该方法包含提供基板，该基板具有正面及背面，且有第一厚度；在该基板的正面中形成多个传感器，其中该多个传感器的每一个包含至少一光二极管；将该基板的厚度由第一厚度减小至第二厚度；以及在该基板的背面中形成空乏区，其中该空乏区的深度小于第二基板厚度的20％。

为了实现上述目的，本发明又一方面就是在提供一半导体装置，包含半导体基板、多个传感元件、第一掺杂层及第二掺杂层。上述半导体基板具有前表面及后表面，多个传感元件位于基板前表面的下方，其中传感元件的每一个包含至少一光二极管以感测导向后表面的光辐射。上述第一掺杂层位于距离基板后表面第一深度处，且第二掺杂层位于距离基板后表面第二深度处，且第二深度小于第一深度。与第一及第二掺杂层相连的空乏区的深度小于半导体基板厚度的20％。

本发明的背面照明影像传感器具有较少的暗流且不会降低装置的效能。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：

图1为根据本发明一实施例，包含多个像素的背面照明影像感测装置的上视图；

图2为图1的影像感测装置的剖面图；

图3为根据本发明另一实施例，具有延伸的光传感区及浅p+掺杂层的背面照明影像传感器的剖面图；

图4根据本发明另一实施例，具有背面空乏区的背面照明影像传感器的剖面图；

图5为流程图，阐明图4的背面照明影像传感器的制造方法；

图6A-6E阐明根据图5的方法，不同制造阶段的图4的背面照明影像传感器的剖面图；

图7阐明以各种影像传感器的量子效率相对于不同光波长所绘制的点线图。

【主要元件符号说明】

50：影像传感器        100、100R、100G及100B：像素

110：基板             112、112R、112G及112B：光传感区

113：前表面           114、440：后表面

120、122：互连金属层  124：层间介电质

126：钝化层           150：光辐射

160：彩色滤光层       160R、160G及160B：滤色器