[发明专利]图像传感器、图像传感器结构及其形成方法

说明书

提供了图像传感器、图像传感器结构及其形成方法。根据本公开的图像传感器包括硅衬底、布置在硅衬底中的锗区域、布置在硅衬底和锗区域之间的掺杂半导体隔离层、布置在锗区域上的重p掺杂区域、布置在硅衬底上的重n掺杂区域、布置在锗区域正下方的第一n型阱，布置在重n掺杂区域正下方的第二n型阱，以及布置在第一n型阱和第二n型阱下方并与第一n型阱和第二n型阱接触的深n型阱。

技术领域

本申请的实施例涉及图像传感器、图像传感器结构及其形成方法。

背景技术

电子行业对同时能够支持更多越来越复杂和精密的功能的更小更快的电子器件的需求在不断增加。因此，半导体行业中存在对制造低成本、高性能和低能耗集成电路(IC)的持续趋势。迄今为止，这些目标在很大程度上是通过按比例缩小半导体IC尺寸(比如，最小部件尺寸)，并因此提高生产效率和降低相关成本来实现的。然而，这种缩小比例也带来半导体制造过程复杂性的增加，从而使得实现集成电路的持续进步需要半导体制造过程和技术中类似的进步。

作为一个示例，半导体传感器广泛用于各种应用以测量物理、化学、生物和/或环境参数。一些特定类型的半导体传感器包括气体传感器、压力传感器、温度传感器和图像传感器等。对于图像传感器，暗电流是性能和可靠性的关注点所在。暗电流是在没有光的情况下流动的电流，可以更一般地描述为图像传感器中存在的泄漏电流。在至少一些使用低带隙半导体材料的情况下，低带隙半导体材料或其与衬底的界面可能会导致明显的暗电流。虽然现有的光学图像传感器和制造此类传感器的方法通常足以达到其预期目的，但它们并不是在所有方面都完全令人满意。

发明内容

根据本申请的实施例的一个方面，提供了一种图像传感器，包括：硅衬底；锗区域，布置在硅衬底中；掺杂半导体隔离层，布置在硅衬底和锗区域之间；重p掺杂区域，布置在锗区域上；重n掺杂区域，布置在硅衬底上；第一n型阱，布置在锗区域正下方；第二n型阱，布置在重n掺杂区域正下方；以及深n型阱，布置在第一n型阱和第二n型阱下方并且与第一n型阱和第二n型阱接触。

根据本申请的实施例的另一个方面，提供了一种图像传感器结构，包括：硅衬底；锗区域，布置在硅衬底中；重p掺杂区域，布置在锗区域上；n型阱，布置在锗区域正下方；金属接触部件，延伸进硅衬底；以及深n型阱，布置在n型阱和金属接触部件下方并且与n型阱和金属接触部件均接触。

根据本申请的实施例的又一个方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：在硅衬底中形成深n型阱；穿过硅衬底形成第一n型阱以到达深n型阱；在第一n型阱上形成重n掺杂区域；在硅衬底中形成空腔，使得空腔的至少部分布置在深n型阱正上方，并且使得空腔与第一n型阱间隔开；在空腔的底表面和深n型阱之间形成第二n型阱；在空腔的表面上形成p型隔离层；在p型隔离层的形成之后，在空腔中沉积锗层；在锗层的顶表面上方形成硅盖；以及形成穿过硅盖至终止于锗层中的重p掺杂区域。

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公开的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制，并且仅用于说明目的。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是根据本公开的各个方面的用于制造光敏器件的方法100的流程图。

图2-图11是根据本公开的各个方面的工件在图1中的方法100的各个制造阶段中的局部截面图。

图12-图14是根据本公开的各个方面的各个示例性光敏器件的局部截面图。

图15-图17是根据本公开的各个方面的各个示例性光敏器件的局部示意性俯视图。

图18是根据本公开的各个方面的用于制造光敏器件的方法300的流程图。

图19-图26是根据本公开的各个方面的工件在图17中的方法300的各个制造阶段中的局部截面图。