[发明专利]正面型图像传感器和用于制造这种传感器的方法

说明书

本发明涉及一种正面型图像传感器，包括：衬底，所述衬底依次包括P‑型掺杂半导体支撑衬底(1)、电绝缘层(2)和被称作有源层的半导体层(3)；以及位于所述衬底的所述有源层中的光电二极管的矩阵阵列，其特征在于，所述衬底在所述支撑衬底(1)与所述电绝缘层(2)之间包括P+型掺杂半导体外延层(4)。本发明还涉及一种用于制造所述传感器的方法。

技术领域

本发明涉及用于“正面”型图像传感器的衬底、包含这种衬底的图像传感器以及用于制造这种衬底的方法。

背景技术

文献US 2016/0118431描述了一种“正面(front-side)”型图像传感器(也被称作“正面成像器”)。

如图1中所例示，所述传感器包括绝缘体上半导体(SOI)型衬底，所述SOI型衬底从其背面到其正面包括P+掺杂硅的支撑衬底1、氧化硅的层2和被称作P-掺杂硅的有源层的层3，其中，定义了各自定义了像素的光电二极管的矩阵阵列。

按照惯例，P-掺杂对应于P型掺杂剂(例如，硼)的大约10¹⁴至几个10¹⁵at/cm³的浓度。

P+掺杂对应于P型掺杂剂的大约几个10¹⁵至10¹⁹at/cm³的浓度。

P+型掺杂支撑衬底的选择旨在使电子从支撑衬底到有源层的迁移最小化，所述迁移即使在没有光的情况下也很可能产生与光电二极管中的载流子的产生相对应的暗电流。另一方面，支撑衬底可以在低于有源层的电压的电压下偏置，以使有源层的多数载流子积聚在有源层3与氧化硅的层2之间的界面处。氧化硅的层2旨在使有源层3与衬底1电绝缘，以用于防止电子从支撑衬底传递到有源层。

然而，在SOI衬底的工业制造线上实现P+掺杂衬底是值得关注的。

实际上，在一些制造工位中，例如在清洁或热处理步骤期间，观察到硼扩散出支撑衬底并散射到制造线的环境中。

但是，制造线通常不专用于单一类型的SOI衬底，并且尤其可导致处理很少或未掺杂的衬底。然而，扩散到环境中的硼会污染所述衬底并且这种扩散不允许准确地控制其掺杂水平，这可能改变其电气性能。

发明内容

本发明的一个目的是为了克服上述问题并且为了提供一种包括衬底的“正面”型图像传感器，所述衬底使得暗电流能够被最小化，而不会对所述衬底的制造线产生污染问题。

为此，本发明提供了一种正面型图像传感器，包括：

衬底，所述衬底依次包括P-型掺杂半导体支撑衬底、电绝缘层和被称作有源层的半导体层，以及

位于所述衬底的所述有源层中的光电二极管的矩阵阵列，

其特征在于，所述衬底在所述支撑衬底与所述电绝缘层之间包括P+型掺杂半导体外延层。

“正面”在本文中意指所述图像传感器的旨在被暴露于光辐射的侧面。

在所述支撑衬底将包括不同材料的堆叠的情况下，“所述支撑衬底的材料”意指位于其正面上的材料，使得以与下层衬底的晶格参数相同(或者足够接近相同)的晶格参数进行外延层的生长。

根据一个实施方式，所述外延层由与所述支撑衬底相同的半导体材料形成。

在一个特定实现中，所述支撑衬底和所述外延层由硅制成。

根据一个实施方式，所述有源层由硅制成。

有利地，所述电绝缘层的厚度在10nm与50nm之间。

优选地，所述外延层的厚度在0.1μm与3μm之间。