[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器是用于将光学图像转换为电信号的半导体器件，其主要划分为电荷耦合图像传感器(CCD)和互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

CMOS图像传感器应用切换模式来依次检测MOS晶体管(其对应于像素数)的输出。CMOS技术可以集成诸如控制电路和信号处理电路等外围器件。CMOS图像传感器单元包括光电二极管和多个MOS晶体管。

图1是示出现有的CMOS图像传感器的剖面图。参照图1，针对半导体衬底(例如硅衬底10)而重复执行离子注入工艺和硅外延生长工艺。从而分别形成光电二极管22、24和26以接收红光、绿光和蓝光。

具体来说，在衬底10中形成用于红色光电二极管22的离子注入层。然后，在离子注入层上方形成第一硅外延层12。接着，经由离子注入工艺在第一硅外延层12中形成绿色光电二极管24。另外，在第一硅外延层12的预定部位形成用以连接红色光电二极管22的插塞42。

接着，再次执行硅外延生长工艺以形成第二硅外延层14。在第二硅外延层14中形成蓝色光电二极管26。另外，在第二硅外延层14中形成用以连接绿色光电二极管24的插塞46和用以连接红色光电二极管22的插塞44。在第二硅外延层14上形成多个用以转换光电二极管22、24和26中收集的光电荷的MOS晶体管。每个MOS晶体管都包括栅极30、栅绝缘层32和间隔件34。

在这样的CMOS图像传感器中，红色光电二极管22和绿色光电二极管24的面积大于蓝色光电二极管26的面积。然而，因为传输晶体管设置在顶部且蓝色光电二极管26位于红色光电二极管24和绿色光电二极管26之上，红色光电二极管24和绿色光电二极管26的实际光接收面积大大减少。

另外，因为用于处理发自红色光电二极管22或绿色光电二极管24的信号的插塞42、44和46经由离子注入工艺而形成，当外界光照射插塞42、44和46时，在这些插塞之中可能会产生信号噪声。

另外，为避免红色、绿色和蓝色光电二极管22、24和26相互干扰，红色、绿色和蓝色光电二极管22、24和26必须相互分离。因此，必须在每一个外延层中形成额外的离子注入层以相互隔离红色、绿色和蓝色光电二极管22、24和26。

发明内容

本发明的实施例涉及一种图像传感器及其制造方法。本发明的实施例涉及一种具有使用光反射的结构的图像传感器及其制作方法。另外，本发明的实施例提供一种图像传感器及其制作方法，其中，CMOS图像传感器的制造工艺可以被简化，光接收面积可以最大化，并且可以很容易地实现对衬底表面与光电二极管之间的距离控制。

根据本实施例的图像传感器，可包括：半导体衬底，该半导体衬底限定了沟槽；第一反射部，形成在沟槽中并具有倾斜曲面；第二反射部，形成在第一反射部上方，使得沟槽的剩余空间由第二反射部填充；以及垂直型光电二极管，形成在衬底的邻近沟槽的区域中。

根据本实施例的制造图像传感器的方法，可包括以下步骤：在半导体衬底中形成沟槽；在沟槽中形成具有倾斜曲面的第一反射部；在第一反射部上方形成第二反射部，使得沟槽的剩余空间由第二反射部填充；以及在衬底的邻近沟槽的区域上形成垂直型光电二极管。

本发明能够扩大光电二极管的光接收面积，使得光电二极管的光转换效率得以最大化。本发明还能够防止结构相对复杂的插塞所造成的信号噪声，并能改善图像传感器的性能。

附图说明

示例性图1是示出现有的CMOS图像传感器的剖面图。

示例性图2是示出根据实施例的图像传感器的结构的平面图。

示例性图3是沿示例性图2中A-A’线的图像传感器的侧剖面图。

示例性图4是示出在根据实施例的半导体衬底中形成的沟槽的侧剖面图。

示例性图5是示出根据实施例的半导体衬底中的由第一材料溶液填充的沟槽的侧剖面图。

示例性图6是示出根据实施例的被倾斜的半导体衬底的侧剖面图。

示例性图7是示出根据实施例的形成光电二极管后的图像传感器的配置的侧剖面图。

示例性图8是示出根据实施例的形成隔离层后的图像传感器的配置的侧剖面图。

具体实施方式