[发明专利]图像传感器的形成方法、CMOS图像传感器及其形成方法

权利要求书

1.一种形成图像传感器的方法，所述方法包括：

在半导体衬底中形成多个沟槽，其中，所述沟槽从所述半导体衬底的背侧延伸到所述半导体衬底中；

在所述沟槽的下表面、所述沟槽的侧壁和所述半导体衬底的背侧上形成包括掺杂剂的外延层，其中，所述掺杂剂具有第一掺杂类型；

将所述掺杂剂驱入到所述半导体衬底中以沿所述外延层形成具有所述第一掺杂类型的第一掺杂区，其中，所述第一掺杂区将第二掺杂区与所述沟槽的侧壁分离并且将所述第二掺杂区与所述半导体衬底的背侧分离，其中，所述第二掺杂区具有与所述第一掺杂类型相对的第二掺杂类型；以及

在所述半导体衬底的背侧上方形成介电层，其中，所述介电层填充所述沟槽以形成背侧深沟槽隔离(BDTI)结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一掺杂区沿着形成在所述沟槽的侧壁上的所述外延层连续地延伸，并且沿着形成在所述半导体衬底的背侧上的所述外延层横向地延伸。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一掺杂区沿着所述外延层共形地延伸。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述沟槽包括：

实施形成初始沟槽的第一蚀刻，其中，所述初始沟槽包括：

大致圆形的下表面；以及

侧壁，从所述大致圆形的下表面延伸至所述半导体衬底的背侧；以及

实施形成延伸的沟槽的第二蚀刻，其中，所述延伸的沟槽包括：

有倾角的下表面，从点开始在相对的横向方向上向外延伸，并朝向所述半导体衬底的背侧垂直地延伸；

大致垂直的下部侧壁，分别从所述有倾角的下表面朝向所述半导体衬底的背侧延伸；以及

有倾角的上部侧壁，从所述下部侧壁在相对的横向方向上相对于彼此向内延伸，并且朝向所述半导体衬底的背侧垂直地延伸。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述有倾角的上部侧壁相对于彼此向内延伸少于所述有倾角的下表面从所述点向外延伸。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一蚀刻包括稀释的氢氟酸(DHF)蚀刻，并且所述第二蚀刻包括四甲基氢氧化铵(TMAH)蚀刻。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在所述半导体衬底中形成阱区，其中，所述阱区设置在所述第二掺杂区和所述半导体衬底的与所述半导体衬底的背侧相对的前侧之间，并且所述第一掺杂区接触所述阱区。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述沟槽在所述半导体衬底中延伸到设置在所述阱区中的位置处。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述沟槽在所述半导体衬底中延伸到设置在所述阱区和所述半导体衬底的背侧之间的位置处。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，通过温度低于约500℃的外延生长工艺来形成所述外延层。

11.一种互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，包括：

第一光电检测器和第二光电检测器，设置在半导体衬底中；

介电层，设置在所述半导体衬底的背侧上方，其中，所述介电层从所述半导体衬底的背侧在所述第一光电检测器和所述第二光电检测器之间延伸到所述半导体衬底中以限定背侧深沟槽隔离(BDTI)结构；

外延层，设置在所述背侧深沟槽隔离结构和所述半导体衬底之间；以及

第一掺杂区，设置在所述半导体衬底中，其中，所述第一掺杂区在所述背侧深沟槽隔离结构的相对侧上沿所述外延层延伸，

其中，所述外延层设置在所述半导体衬底的背侧和所述介电层之间，并且所述第一掺杂区沿着设置在所述半导体衬底的背侧和所述介电层之间的所述外延层在相对的横向方向上远离所述背侧深沟槽隔离结构延伸。