[发明专利]采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法

说明书

本发明提供一种采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法，该方法至少包括步骤：提供衬底；于所述衬底上形成隔离像素单元的隔离结构；采用选择性外延的方式形成覆盖隔离结构的外延单晶硅层；在所述外延单晶硅层中形成图像传感器的部分器件。本发明于形成图像传感器器件之前形成深沟槽隔离结构，该隔离结构的表面形状较好、缺陷较少，并且可以通过外延高温过程进行修复，进一步消除缺陷的影响，使得隔离结构的界面更加优良，由于深沟槽隔离结构在器件之前形成，工艺手段、环境的可选择性较广，无需考虑对器件的损害，用于形成器件的外延单晶硅层在隔离结构形成后生长，高温制程保证了不会有应力传导进硅器件区域，保证了图像传感器器件性能。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，尤其涉及一种采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法。

背景技术

图像传感器可分为互补金属氧化物（CMOS）图像传感器和电荷耦合器件（CCD）图像传感器。CCD图像传感器的优点是对图像敏感度较高且噪声小，但是CCD图像传感器与其他器件的集成比较困难，而且CCD图像传感器的功耗较高。相比之下，CMOS图像传感器具有工艺简单、易与其他器件集成、体积小、重量轻、功耗小、成本低等优点。因此，随着技术发展，CMOS图像传感器越来越多地取代CCD图像传感器应用于各类电子产品中。目前CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置（例如胃镜）、车用摄像装置等。

现有的CMOS图像传感器的制作过程中于像素区的阵列排布的像素单元需要通过沟槽进行物理隔离、电学隔离，现有技术中往往采用先做图像传感器器件再制作深沟槽隔离结构的方法，但这种方法会引起深沟槽隔离结构的缺陷难以去除，若采用高温热氧化工艺去除，由于加热温度往往高于800摄氏度，会导致图像传感器器件的功能损害，影响图像传感器器件的质量。为了提高光电二级管的感光性(Sensitivity) 和电子饱和度（range），传统的方法是加深光电二级管的深度，并提供高能粒子注入的方式，会引入较大的注入缺陷，此外，CMOS图像传感器制作方式中也在寻求如何提高载流子的迁移效率、防止暗电流、提高信噪比的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用深沟槽隔离的图像传感器及其制作方法，以解决深沟槽隔离的缺陷难以去除，若采用高温热氧化工艺去除，由于加热温度往往高于800摄氏度，会导致图像传感器器件的功能损害，影响图像传感器器件质量的问题。

为解决上述问题， 本发明提供一种采用深沟槽隔离的图像传感器的制作方法，至少包括步骤：提供衬底；于所述衬底上形成隔离像素单元的隔离结构；采用选择性外延的方式形成覆盖隔离结构的外延单晶硅层；在所述外延单晶硅层中形成图像传感器的部分器件。

优选地，形成隔离结构的步骤包括：在衬底上形成若干深沟槽，填充介质和导电材质至深沟槽中以形成隔离结构。

优选地，所述制作方法还包括：于远离所述外延单晶硅层的一侧减薄衬底并停止于隔离结构表面。

优选地，所述制作方法还包括：将隔离结构中的导电材质连接至预设电压。

优选地，所述衬底包括基底层和外延层，所述制作方法还包括：对基底层和隔离结构进行预掺杂，以便通过自掺杂使得隔离结构包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层。

优选地，形成隔离结构的步骤包括：在衬底上形成介质层，刻蚀介质层以形成若干凸起的隔离结构。

优选地，所述制作方法还包括：于远离所述外延单晶硅层的一侧减薄衬底并停止于隔离结构表面。

优选地，所述制作方法还包括：去除隔离结构中的介质层以形成深沟槽，填充介质和导电材质至深沟槽中，将隔离结构中的导电材质连接至预设电压。

优选地，所述制作方法还包括：对衬底和隔离结构进行预掺杂，以便通过自掺杂使得隔离结构包围区域的硅具有由界面向硅中心方向的浓度梯度分布的掺杂层。