[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

本公开涉及图像传感器及其形成方法。一种用于形成图像传感器的方法，包括：提供衬底，该衬底包括具有第一掺杂类型的有源区；以及在有源区之上形成至少一个光电二极管，每个光电二极管包括具有第一掺杂类型的第一区域和具有第二掺杂类型的第二区域，第二区域包括多个外延掺杂层，并且第一区域围绕第二区域。其中，形成每个光电二极管包括：通过外延生长在衬底上依次形成具有第一掺杂类型的多个外延层，每个外延层都包括用于形成光电二极管的第二区域的第二部分和围绕其第二部分的第一部分，其中，在形成每个外延层之后，通过离子注入将该外延层的第二部分调整为具有第二掺杂类型，以形成第二区域的多个外延掺杂层中的一个或多个。

技术领域

本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器是能够对辐射(例如，光辐射，包括但不限于可见光、红外线、紫外线等)进行感测并由此生成相应的电信号的功能器件。图像传感器被广泛地应用于各种需要对辐射进行感测的电子产品中。

图像传感器可以包括多个像素单元，其中每个像素单元都具有光电感测部件，例如光电二极管。在某些应用场景下，需要具有深光电二极管(deep photodiode)的图像传感器。例如，图像传感器可以对于不同波长的光具有不同的吸收系数，一般地，波长较短的光可以在图像传感器内离入射面较近的位置被吸收，而波长较长的光可以在图像传感器内离入射面较远的位置被吸收。然而，使用传统图像传感器加工步骤制造的图像传感器的光电二极管的位置通常较浅(PN结界面离入射面较近)，因此其吸收的波长较长的光所产生的载流子需要传输很长的距离才能到达光电二极管区域，这就导致像素串扰加剧、图像传感器的量子效率降低等问题。为了捕获穿透进入图像传感器深处的波长较长的光，图像传感器需要深光电二极管。但是，深光电二极管的形成通常依赖于高能离子注入技术，但使用该技术既难以有效控制深光电二极管中的掺杂区域的杂质分布，又需要花费昂贵的成本。

因此，存在对于改进的具有深光电二极管的图像传感器和改进的用于形成具有深光电二极管的图像传感器的方法的需求。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种新颖的用于形成图像传感器的方法以及通过该方法形成的图像传感器。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于形成图像传感器的方法，该方法包括：提供衬底，所述衬底包括具有第一掺杂类型的有源区；以及在所述有源区之上形成至少一个光电二极管，每个光电二极管包括具有第一掺杂类型的第一区域和具有第二掺杂类型的第二区域，所述第二区域包括多个外延掺杂层，并且所述第一区域围绕所述第二区域，其中，形成每个光电二极管包括通过外延生长在所述衬底上依次形成具有第一掺杂类型的多个外延层，每个外延层都包括用于形成光电二极管的第二区域的第二部分和围绕其第二部分的第一部分，其中，在形成每个外延层之后，通过离子注入将该外延层的第二部分调整为具有第二掺杂类型，以形成第二区域的多个外延掺杂层中的一个或多个。

根据本公开的另一方面，提供了一种根据上述方法形成的图像传感器。

通过根据本公开的实施例的用于形成图像传感器的方法以及通过该方法形成的图像传感器，能够在不使用高能离子注入从而避免高能离子注入的负面效应和昂贵成本的前提下，实现高性能的具有大深度的光电二极管(其PN结界面能够分布到图像传感器深处)的图像传感器。具体来说，根据本公开的用于形成图像传感器的方法不仅能够确保精确控制光电二极管的掺杂分布，还适于制造小尺寸的图像传感器的光电二极管区域，此外还能够改善串扰和暗电流等问题，并且实现对较长波长辐射(例如，近红外辐射)的灵敏响应。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据以下详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：