[发明专利]图像传感器的形成方法以及图像传感器

说明书

本发明提供一种图像传感器的形成方法以及图像传感器，图像传感器的形成方法包括：提供半导体衬底，形成第一掺杂区；先于所述第一掺杂区内形成若干平行的第一沟槽,于第一沟槽内外延填充第二掺杂材料，形成第一隔离结构；再于所述第一类型掺杂区内形成若干平行的第二沟槽，于第二沟槽内外延填充第二掺杂材料，形成第二隔离结构；其中，所述第一方向与第二方向互不平行，所述第一隔离结构与第二隔离结构交叉并将所述第一掺杂区分隔成若干光电二极管结构。本发明通过分别进行第一方向、第二方向上的沟槽刻蚀与填充，形成像素单元光电二极管周围的隔离区，可以有效解决沟槽交汇处填充困难、缺陷容易产生等技术难题，更有利于小尺寸像素的形成。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种图像传感器的形成方法以及图像传感器。

背景技术

CMOS图像传感器（CMOS image sensor，CIS）是一种在图像采集领域得到广泛应用的光电转换器件，具备集成度高，工艺兼容和制造成本低等多方面的产业优势。一直以来，CMOS图像传感器都在朝着像素单元尺寸不断微缩，集成度不断提高的方向发展。

光电二极管（PD）是像素单元中最重要的电学结构。为了发展小尺寸，高性能像素单元，需要解决好PD中满阱容量、白点、串扰和感光度等多方面的性能问题，这就要求像素单元间的隔离必须得到加强。。

一般地，采用离子注入的方法在PD周围形成P型区域以用作像素单元间的隔离。然而，像素单元在尺寸微缩的同时还要求物理结构在深度方向上得到拓展以满足感光度和满阱容量等性能要求，此情况下离子注入的深度受限于掩膜阻挡能力已不再适用于形成P型隔离区域，离子注入的浓度及其分布也已经不能满足小尺寸像素单元的发展需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像传感器的形成方法以及图像传感器，用于实现更好的光电二极管之间的电学隔离，更有利于小尺寸像素的形成。

基于以上考虑，本发明提供一种图像传感器的形成方法，包括：

提供半导体衬底，形成第一掺杂区；

先于所述第一掺杂区内形成若干平行的第一沟槽,所述第一沟槽的长度方向为第一方向，于第一沟槽内外延填充第二掺杂材料，形成第一隔离结构；

再于所述第一类型掺杂区内形成若干平行的第二沟槽，所述第二沟槽的长度方向为第二方向，于第二沟槽内外延填充第二掺杂材料，形成第二隔离结构；

其中，所述第一方向与第二方向互不平行，所述第一隔离结构与第二隔离结构交叉并将所述第一掺杂区分隔成若干光电二极管结构。

可选地，所述第一方向或第二方向为第一掺杂区的晶向方向。

可选地，所述第一掺杂区的表面为(001)晶面，所述第一方向和第二方向为第一掺杂区的100方向。

可选地，所述第一掺杂区的表面为(001)晶面，所述第一方向和第二方向为第一类型掺杂区的110方向。

可选地，所述第一方向与第二方向相互垂直。

可选地，采用外延生长法于所述第一沟槽或第二沟槽内填充第二掺杂材料，形成第二掺杂层。

可选地，在第一沟槽或第二沟槽内填充第二掺杂材料之前，还包括采用外延生长法于所述第一沟槽内表面或第二沟槽内表面形成本征材料层的步骤。

可选地，还包括：在所述半导体衬底与所述第一类型掺杂区之间，形成底部隔离层的步骤，所述底部隔离层的掺杂类型与第一掺杂区不同。

可选地，还包括：于所述半导体衬底与所述底部隔离层之间形成第一缓冲层的步骤，以及于所述底部隔离层与第一掺杂区之间形成第二缓冲层的步骤。

可选地，于所述第一掺杂区内形成第一沟槽或第二沟槽的步骤包括：