[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

一种图像传感器及其形成方法，图像传感器包括：基底，所述基底包括至少两个像素区域；位于每一像素区域基底内的第一掺杂层，所述第一掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子；位于每一像素区域基底内的第二掺杂层，所述第二掺杂层覆盖所述第一掺杂层顶部表面，所述第二掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子，所述第二掺杂层的掺杂离子与第一掺杂层的掺杂离子类型不同，且位于不同像素区域的第二掺杂层的厚度不相等，所述第一掺杂层与位于第一掺杂层顶部表面的第二掺杂层构成光电二极管。本发明能够提高光电二极管的响应能力和量子效率，改善图像传感器的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器是一种将光学图像转换成电子信号的设备，它被广泛的应用在如数码相机等电子光学设备中。根据数字数据传送方式的不同，图像传感器可分为电荷耦合元件(CCD，Charge Coupled Device)和金属氧化物半导体元件(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)两大类。其中，CMOS传感器由于具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点，在近几年发展迅速。

填充因子是衡量图像传感器的像素灵敏度的一个重要参数，具体的，填充因子指的是感光面积占整个像素面积的比例。当今CMOS传感器的一个重要开发目标是提高填充因子大小。随着当前像素尺寸的逐渐缩小，提高填充因子越来越困难。目前流行的技术是将CMOS传感器由传统的前感光式(FSI，Front Side Illumination)转变为背部感光式(BSI，Back Side Illumination)，在背部感光式CMOS传感器中，放大器等晶体管以及互联电路置于CMOS传感器背部，CMOS传感器前部全部留给光电二极管，从而可实现100％的填充因子。

然而，背部感光式图像传感器的性能仍有待改善。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种图像传感器及其形成方法，提高图像传感器的光电二极管的响应能力和量子效率，从而改善图像传感器的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种图像传感器，包括：基底，所述基底包括至少两个像素区域；位于每一像素区域基底内的第一掺杂层，所述第一掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子；位于每一像素区域基底内的第二掺杂层，所述第二掺杂层覆盖所述第一掺杂层顶部表面，所述第二掺杂层内掺杂有P型离子或者N型离子，所述第二掺杂层的掺杂离子与第一掺杂层的掺杂离子类型不同，且位于不同像素区域的第二掺杂层的厚度不相等，所述第一掺杂层与位于第一掺杂层顶部表面的第二掺杂层构成光电二极管。

可选的，不同像素区域的基底顶部表面齐平；所述像素区域基底内具有暴露出所述第二掺杂层顶部的凹槽，且不同像素区域的凹槽深度不相等。

可选的，图像传感器还包括：填充满所述凹槽的绝缘层，所述绝缘层对单色光的吸收系数小于所述第二掺杂层对所述单色光的吸收系数。

可选的，图像传感器还包括：位于所述绝缘层和所述第二掺杂层之间的界面层，所述界面层覆盖所述第二掺杂层顶部、所述凹槽侧壁以及所述基底顶部；位于所述界面层与所述绝缘层之间的高K介质层，所述高K介质层覆盖所述界面层表面。

可选的，所述绝缘层的材料为氧化硅或氮化硅。

可选的，所述第二掺杂层的材料为硅。

可选的，所述基底包括绿光像素区域、蓝光像素区域及红光像素区域；位于所述绿光像素区域的所述第二掺杂层厚度大于所述蓝光像素区域的所述第二掺杂层厚度，且位于所述红光像素区域的所述第二掺杂层厚度大于所述绿光像素区域的所述第二掺杂层厚度。

可选的，所述凹槽包括位于绿光像素区域的第一凹槽和位于蓝光像素区域的第二凹槽，所述第二凹槽深度大于所述第一凹槽深度。