[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，所述方法包括：提供半导体衬底；形成覆盖所述半导体衬底的N型掺杂的外延层；对所述外延层进行离子注入，以在所述外延层内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域；其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。本发明可以增大光电二极管的深度，提升满阱容量和近红外性能。

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

图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。

光电二极管(Photo Diode，PD)作为光电转换器件应用于CSI产品中，使得CIS产品可以实现将光学信号转化成电学信号进行存储和显示。

然而，在现有的图像传感器中，光电二极管深度有限，光电二极管能够收集的电荷容积和量子效率较低，特别在近红外(Near InfraRed，NIR)应用场景中，由于光线波长较长，而光电二极管深度较小，导致成像效果更差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以增大光电二极管的深度，提升满阱容量和近红外性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底；形成覆盖所述半导体衬底的N型掺杂的外延层；对所述外延层进行离子注入，以在所述外延层内形成成对的光电二极管的P型掺杂区域；其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。

可选的，对所述外延层进行离子注入包括：对所述外延层注入硼离子。

可选的，在所述半导体衬底的表面形成N型掺杂的外延层之前，所述形成方法还包括：形成P型掺杂薄膜；其中，所述N型掺杂的外延层形成于所述P型掺杂薄膜的表面。

可选的，在所述半导体衬底的表面形成N型掺杂的外延层之前，所述形成方法还包括：在所述半导体衬底的正面形成介质层；其中，所述P型掺杂薄膜形成于所述介质层的表面。

可选的，在形成成对的光电二极管的P型掺杂区域之后，所述形成方法还包括：自所述半导体衬底的背面去除所述半导体衬底，并暴露出所述介质层的表面。

可选的，自所述半导体衬底的背面去除所述半导体衬底包括：以所述介质层作为停止层，自所述半导体衬底的背面，采用湿法刻蚀的方式去除所述半导体衬底。

可选的，对所述外延层进行离子注入包括：在所述外延层的内部，形成用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构；对所述隔离结构两侧的外延层进行离子注入，以形成所述光电二极管的P型掺杂区域；其中，相邻的隔离结构之间的P型掺杂区域为所述成对的P型掺杂区域。

可选的，在所述外延层的内部，形成用于隔离相邻的所述光电二极管的多个隔离结构包括：在所述外延层的内部，刻蚀得到多个隔离沟槽；向所述隔离沟槽的内部及表面填充介质材料，以得到所述多个隔离结构。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；N型掺杂的外延层，覆盖所述半导体衬底；成对的光电二极管的P型掺杂区域，位于所述外延层内；其中，所述成对的P型掺杂区域之间的区域作为所述光电二极管的N型掺杂区域。

可选的，所述图像传感器还包括：P型掺杂薄膜；其中，所述N型掺杂的外延层位于所述P型掺杂薄膜的表面。

可选的，所述图像传感器还包括：介质层，位于所述半导体衬底的正面；其中，所述P型掺杂薄膜位于所述介质层的表面。