[发明专利]图像传感器、成像系统及图像传感器制造方法

说明书

本申请案涉及一种图像传感器、一种成像系统及一种图像传感器制造方法。图像传感器像素包含安置在半导体材料中的光电二极管及至少部分围绕所述光电二极管的掺杂区。所述掺杂区包含所述半导体材料的掺杂部分。深沟槽隔离结构安置在所述掺杂区中，并且至少部分围绕所述光电二极管。所述深沟槽隔离结构包含安置在所述深沟槽隔离结构的侧壁上的SiGe层、安置在所述SiGe层上的高k电介质以及填充材料。

技术领域

本发明大体上涉及半导体制造，且特定来说(但非排他性地)涉及图像传感器像素隔离。

背景技术

图像传感器已变得无处不在。它们广泛应用于数码相机，蜂窝电话、安全摄像机，以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术持续以迅猛的速度进步。举例来说，对更高分辨率及更低功耗的需求已促进这些装置的进一步微型化及集成化。

像素串扰当前限制半导体图像传感器装置的性能。理想地，图像传感器中的每一像素作为独立光子检测器操作。换句话说，一个像素中的电子/空穴含量不会溢出到相邻像素(或所述装置中的任何其它像素)中。在实际图像传感器中，情况并非如此。电信号可从一个像素移动到另一个像素。此串扰可增加白像素的数目，降低图像传感器灵敏度，并引起彩色信号混合。不幸的是，串扰的许多解决方案通常扩大了暗电流的影响或促成暗电流。暗电流及串扰的组合可能导致明显的图像劣化。

已采用许多技术来减轻串扰/暗电流的影响并增强图像传感器性能。然而，这些方法中的一些可能无法完全消除像素串扰及暗电流的影响。

发明内容

一方面，本发明描述一种图像传感器，所述图像传感器包括：光电二极管，其安置在半导体材料中；掺杂区，其安置在所述半导体材料中且至少部分围绕所述光电二极管，其中所述掺杂区包含所述半导体材料的掺杂部分；以及深沟槽隔离结构，其至少部分围绕所述光电二极管，其中所述深沟槽隔离结构包含：SiGe层，其安置在所述深沟槽隔离结构的侧壁上；高k电介质，其安置在所述SiGe层上，其中所述SiGe层安置在所述掺杂区与所述高k电介质之间；以及填充材料，其中所述高k电介质安置在所述SiGe层与所述填充材料之间。

另一方面，本发明描述一种成像系统，所述成像系统包括：多个光电二极管，其安置在半导体材料中；以及深沟槽隔离结构，其安置在所述半导体材料中，所述深沟槽隔离结构包含：窄带隙半导体材料，其安置在所述深沟槽隔离结构中，其中所述窄带隙半导体材料具有比所述半导体材料窄的带隙；填充材料，其安置在所述深沟槽隔离结构中；以及高k电介质，其安置在所述窄带隙半导体材料与所述填充材料之间，其中所述高k电介质电耦合到所述窄带隙半导体材料，以在所述半导体材料与所述窄带隙半导体材料之间的界面处诱发正电荷积累。

另一方面，本发明描述一种图像传感器制造方法，所述方法包括：提供半导体材料，其包含安置在所述半导体材料中的多个光电二极管；在所述半导体材料中蚀刻沟槽，所述沟槽安置在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间且至少部分围绕所述个别光电二极管；将窄带隙半导体材料沉积在所述沟槽的壁上，其中所述窄带隙半导体材料具有比所述半导体材料窄的带隙；以及沉积高k电介质，其中所述窄带隙半导体材料安置在所述半导体材料与所述高k电介质之间，且其中所述高k电介质耦合到所述窄带隙半导体材料，以在所述半导体材料与所述窄带隙半导体材料之间的界面处诱发正电荷积累。

附图说明

参考以下诸图描述本发明的非限制性及非穷尽实例，其中相似参考数字贯穿各种视图指代相似部分，除非另有规定。

图1是根据本发明的教示的实例图像传感器的横截面图。

图2是说明根据本发明的教示的包含图1的图像传感器的成像系统的一个实例的框图。

图3A到3D展示根据本发明的教示的用于形成图1的图像传感器的实例过程。