[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

本公开涉及一种具有被背面深沟槽隔离(BDTI)结构包围的光电二极管的图像传感器以及一种相关联的形成方法。在一些实施例中，多个像素区域被放置在图像感测管芯内，并且分别包括光电二极管，该光电二极管被配置为将辐射转换成电信号。光电二极管包括被光电二极管掺杂层包围的第一掺杂类型的光电二极管掺杂柱，该光电二极管掺杂层具有不同于第一掺杂类型的第二掺杂类型。BDTI结构被放置在相邻像素区域之间并且从图像感测管芯的背面延伸到光电二极管掺杂层内的位置。BDTI结构包括第二掺杂类型的掺杂衬垫和介电填充层。掺杂衬垫给介电填充层的侧壁表面加衬。

技术领域

本发明的实施例涉及图像传感器及其形成方法。

背景技术

许多现代电子器件包括使用图像传感器的光学成像器件(例如，数码相机)。图像传感器可以包括像素传感器的阵列和支持逻辑。像素传感器测量入射辐射(例如，光)并转换成数字数据，而支持逻辑便于测量值的读出。一种类型的图像传感器是背照式(BSI)图像传感器器件。BSI图像传感器器件用于感测朝向衬底的背面(其与衬底的正面相对，在衬底的正面上构建了包括多个金属层和介电层的互连结构)投射的光量。与前照式(FSI)图像传感器器件相比，BSI图像传感器器件提供减少的相消干涉。

发明内容

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：从图像感测管芯的正面形成用于多个像素区域的多个光电二极管，其中，光电二极管被形成为具有第一掺杂类型的光电二极管掺杂柱，光电二极管掺杂柱被第二掺杂类型的光电二极管掺杂层包围，第二掺杂类型不同于第一掺杂类型；从图像感测管芯的正面，在光电二极管掺杂层中的相邻像素区域之间形成深沟槽，其中，光电二极管掺杂层的暴露于深沟槽的上部部分在深沟槽的蚀刻期间转化为缺陷层；交替地进行至少两种蚀刻剂的周期清洗工艺以去除缺陷层；形成给深沟槽的侧壁表面加衬的第二掺杂类型的掺杂衬垫；以及形成填充深沟槽的内部空间的介电填充层，以形成背面深沟槽隔离结构。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：从图像感测管芯的正面形成用于多个像素区域的光电二极管，其中，光电二极管被形成为具有第一掺杂类型的光电二极管掺杂柱，光电二极管掺杂柱被第二掺杂类型的光电二极管掺杂层包围，第二掺杂类型不同于第一掺杂类型；通过经由至少一个注入工艺将掺杂剂注入到光电二极管掺杂层中，从图像感测管芯的正面形成掺杂隔离阱；在图像感测管芯的正面上形成栅极结构和金属化堆叠件，其中，金属化堆叠件包括布置在一个或多个层间介电层内的多个金属互连层，从图像感测管芯的正面将图像感测管芯接合到逻辑管芯，其中，逻辑管芯包括逻辑器件；在图像感测管芯的背面中的相邻像素区域之间形成深沟槽；进行清洗工艺以去除光电二极管掺杂层的暴露于深沟槽的上部部分，其中，清洗工艺包括氢氟酸的第一蚀刻剂以及氨和过氧化氢混合物的第二蚀刻剂；形成给深沟槽的侧壁表面加衬的第二掺杂类型的掺杂衬垫；以及形成填充深沟槽的内部空间以形成背面深沟槽隔离结构的介电填充层。

根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种图像传感器，包括：图像感测管芯，具有正面和与正面相对的背面；多个像素区域，被放置在图像感测管芯内，并且分别包括光电二极管，光电二极管被配置为将从图像感测管芯的背面进入的辐射转换成电信号，光电二极管包括被光电二极管掺杂层包围的第一掺杂类型的光电二极管掺杂柱，光电二极管掺杂层具有不同于第一掺杂类型的第二掺杂类型；以及背面深沟槽隔离结构，被放置在相邻像素区域之间并且从图像感测管芯的背面延伸到光电二极管掺杂层内的位置；其中，背面深沟槽隔离结构结构包括第二掺杂类型的掺杂衬垫和介电填充层，掺杂衬垫给介电填充层的侧壁表面加衬。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1展示了包括被背面深沟槽隔离(BDTI)结构包围的光电二极管的图像传感器的一些实施例的截面图，该背面深沟槽隔离结构带有掺杂衬垫。