[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器根据元件不同分为电荷耦合元件(CCD，Charge Coupled Device)图像传感器和金属氧化物半导体元件(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)图像传感器。

图1为现有技术的图像传感器的截面结构示意图，参阅图1，现有技术的图像传感器包括：位于衬底表面(未示出)的多个感光单元101，多个感光单元形成感光单元阵列，位于感光单元101表面的介质层102以及位于介质层内的金属层103，位于介质层102表面的第二平坦层104，位于第二平坦层104表面的彩色滤光片105，位于彩色滤光片105表面的第一平坦层106，以及位于第一平坦层106表面的微透镜107。在公开号为CN1875486A的中国专利中，对现有图像传感器的结构，以及工作原理有详细说明。

现有的图像传感器的形成方法包括，提供包含多个感光单元的衬底；在所述衬底表面形成包含金属层103的介质层102；对所形成的介质层102进行平坦化处理；接着，在经过平坦化处理的表面上形成第二平坦层104；在第二平坦层104表面形成彩色滤光片105；在彩色滤光片105表面形成第一平坦层106；在第一平坦层106表面的形成微透镜107。但是现有图像传感器成像效果不够好，并且器件比较大。

发明内容

本发明的实施例解决的问题是提供一种图像传感器及其形成方法，以提高现有图像传感器的成像效果，并实现器件小型化。

为解决上述问题，本发明的实施例提供一种图像传感器形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有掺杂阱，以及位于所述掺杂阱内的掺杂区，所述掺杂阱与掺杂区的掺杂类型相反；

在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层至少覆盖所述掺杂阱；

形成贯穿所述介质层的沟槽，所述沟槽暴露所述掺杂区；

形成填充满所述沟槽的外延层，所述外延层的掺杂离子与所述掺杂区的掺杂离子相同，具有第一掺杂类型；

对所述外延层的侧壁部分进行反转掺杂，形成环绕所述外延层的反转侧壁，所述反转侧壁具有第二掺杂类型，第一掺杂类型与第二掺杂类型相反；

对所述外延层的表面进行掺杂，形成钉扎表面，所述钉扎表面的掺杂类型与外延层的掺杂类型相反。

可选地，所述介质层包括形成在半导体衬底表面的刻蚀停止层和形成在刻蚀停止层表面的层间介质层。

可选地，所述介质层包括形成在半导体衬底表面的刻蚀停止层和形成在刻蚀停止层表面的层间介质层。可选地，所述刻蚀停止层的材料是氮化硅，或者氮化硅与二氧化硅的混合物。

可选地，还包括：在所述钉扎表面上形成钝化层，并进行退火处理。

可选地，所述钝化层的材料是氧化硅或氮化硅，或者为氧化硅或氮化硅的混合物，所述钝化层的厚度小于1000埃。

可选地，形成暴露所述掺杂区的沟槽的步骤包括：

在所述介质层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层含有开口，所述开口的位置与掺杂区的位置相对应；

沿所述开口刻蚀所述介质层，直至暴露所述刻蚀停止层；

采用刻蚀工艺去除所暴露的刻蚀停止层，直至暴露所述掺杂区。

可选地，在所述介质层内形成金属互连层。

可选地，所述金属互连层的材料采用的是铜或者钨。

可选地，所述外延层的形成工艺是化学气相沉积低温外延工艺或者分子束低温外延工艺。

可选地，所述外延层的材料与半导体衬底的材料相同，所述外延层的材料是硅。

可选地，形成所述外延层的温度低于700℃。

相应地，本发明还提供通过上述方法所形成的图像传感器，包括：

半导体衬底，位于所述半导体衬底内的掺杂阱以及位于所述掺杂阱内的掺杂区，所述掺杂阱与掺杂区的掺杂类型相反；位于所述半导体衬底表面的介质层，所述介质层至少覆盖所述掺杂阱；

贯穿所述介质层的沟槽；

形成于所述掺杂区表面，且填充满所述沟槽的外延层，所述外延层的掺杂离子与所述掺杂区的掺杂离子相同，所述外延层具有第一掺杂类型；

反转侧壁，所述反转侧壁通过反转所述外延层的侧壁形成，具有第二掺杂类型，第二掺杂类型与第一掺杂类型相反；

位于所述外延层表面的钉扎表面，所述钉扎表面的掺杂类型与所述外延层的掺杂类型相反。

可选地，所述介质层和半导体衬底表面之间还具有刻蚀停止层。