[发明专利]具有深阱结构的影像感应器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及影像感应器(imagesensordevice)技术，特别是涉及一种具有 深阱结构的CMOS影像感应器(CMOSimagesensor)，能够降低像素间串扰 (crosstalk)，同时能改善量子效率(quantumefficiency)。

背景技术

CMOS主动像素感应器是本领域已知的技术。主动像素感应器指的是一 电子影像感应器，具有主动元件，如晶体管，与每个像素相关联，因为与 CMOS制作工艺相容，其优点是能够将信号处理和感测电路制作在同一个集 成电路内。

上述CMOS主动像素感应器是通常由四个晶体管和一个“钉扎”光电二 极管(pinnedphotodiode)构成。已知钉扎光电二极管在暗电流密度和图像迟滞 方面表现佳，且对蓝光具有不错的颜色响应，其将二极管表面电势经由P⁺区“钉扎”于P阱或P基底(接地)而达到降低暗电流。

然而，上述CMOS主动像素感应器在远红外到红外波长范围内(波长从 约700nm至约1mm)会遭遇灵敏性下降和串扰(crosstalk)增加等问题，主要 是因为此波长范围的吸收深度大于像素深度许多。串扰增加是因为投射到图 像感应器的光会深入至感应器的硅表面下方，并且在硅基底深处产生电子- 空穴对。此深度远低于像素的收集范围，故光生载流子(photo-generated carriers)将自由地在所有方向上扩散。上述CMOS影像感应器在远红到红外 波长范围的灵敏度降低的原因是，许多基底深处产生的载流子在基底内再结 合而损失。

由此可知，该技术领域仍需要一种改良的影像感应器及其制作方法，其 能够降低像素间串扰，同时能改善量子效率。

发明内容

为达上述目的，本发明于是提出一种影像感应器，包含有一半导体基材， 具有一第一导电型，该基材上区分有多个感光区域，包括第一感光区域、第 二感光区域及第三感光区域，分别对应于所述影像感应器的R像素、G像素 及B像素；一绝缘结构，设于该半导体基材表面，分隔开该多个感光区域； 一感光结构，设于各该多个感光区域内；以及一深阱结构，具有一第二导电 型，其中该深阱结构仅与该第二、第三感光区域重叠，但是不重叠于该第一 感光区域。

根据本发明实施例，该第一导电型为P型，该第二导电型为N型。

根据本发明实施例，该半导体基材包括一外延层。根据本发明实施例， 该外延层为一P-外延硅层，成长于一P⁺硅基底上。

根据本发明实施例，该感光结构包含由一轻掺杂阱以及一重掺杂浅表层 所构成的二极管结构。根据本发明实施例，该轻掺杂阱具有该第二导电型， 而该重掺杂浅表层具有该第一导电型。

根据本发明实施例，还包含有一介电层，设于该半导体基材的表面上。 根据本发明实施例，还包含有一彩色滤光膜以及一微透镜层，设于该介电层 上。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举优选实施 方式，并配合所附的附图，作详细说明如下。然而如下的优选实施方式与附 图仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明实施例所绘示的影像感应器的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例影像感应器的感光区域对应的R/G/B像素阵列；

图3至图6为本发明实施例所绘示的影像感应器的制作方法示意图。

符号说明

1影像感应器

10基材

11绝缘结构

12深阱结构

14轻掺杂阱

16重掺杂浅表层

21感光区域

22感光区域

23感光区域

30介电层

32金属内连线结构

40彩色滤光膜

41滤光区域

42滤光区域

43滤光区域

50微透镜层

51透镜区域

52透镜区域

53透镜区域

102光致抗蚀剂图案

104开口

120离子注入制作工艺

R红像素

G绿像素

B蓝像素