專利名稱：降低串?dāng)_的cmos圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器，尤其是一種減少串?dāng)_的CMOS圖像傳感器。
背景技術(shù)：
CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器在遠紅外到紅外波長范圍內(nèi)(從約700nm到約1mm)遭受降低的靈敏度和增大的串?dāng)_的問題，這是因為在這些波長下的吸收深度比象素深度更大。因為入射到圖像傳感器的光線穿透到遠低于傳感器的硅表面的位置，然后在襯底深層產(chǎn)生電子-空穴對，所以發(fā)生增大的串?dāng)_。這些深度遠低于象素采集的范圍，并且光產(chǎn)生的載流子由此在所有方向上自由擴散。用于通常使用的襯底的電子擴散長度約為5μm，并且對于電子來說相當(dāng)容易擴散到相鄰的象素而引起串?dāng)_。在低摻雜epi(外延)層中的擴散長度可能更大，這在不正確設(shè)計的圖像傳感器中還可能具有更嚴(yán)重的串?dāng)_后果。因為深層產(chǎn)生的載流子中的許多會在襯底中重新結(jié)合而損失，所以CMOS圖像傳感器在遠紅外到紅外波長范圍內(nèi)的靈敏度亦降低。
在CMOS圖像傳感器中用于降低串?dāng)_的結(jié)構(gòu)通常是基于制造更好的用于可見光的相機芯片的技術(shù)。經(jīng)常地，以這樣的方式設(shè)計圖像傳感器的摻雜分布，使得未耗盡區(qū)域中的準(zhǔn)電場將載流子推回到光電二極管中。用于降低圖像傳感器中串?dāng)_的已知結(jié)構(gòu)的示例包括提供深陣列注入、在襯底頂部設(shè)置薄的輕摻雜層、在藍色和綠色象素下方但不在紅色象素下方注入深P+層，以及設(shè)置一些形式的多層結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)雖然在降低串?dāng)_方面具有效果，但是也降低了圖像傳感器的靈敏度，尤其是在遠紅外到紅外波長下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種(尤其在遠紅外到紅外波長下)具有高靈敏度和低串?dāng)_的CMOS圖像傳感器、以及制造CMOS圖像傳感器的方法。根據(jù)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器具有襯底、在襯底之上的外延層以及延伸到外延層中用于接收光線的多個象素。該圖像傳感器還包括位于襯底和外延層之間用于阻止襯底中產(chǎn)生的載流子移動到外延層的水平阻擋層和位于多個象素的相鄰象素之間用于阻止電子在外延層中的側(cè)向擴散的多個側(cè)向阻擋層中的至少一個。


此外，本發(fā)明還提供了實施例，并還提供了除了上面討論的之外或替代上面所討論的其它特征和優(yōu)點。通過以下參考附圖描述的說明書，許多這些特征和優(yōu)點能夠更加清楚。
圖1是用來幫助解釋本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)中公知CMOS圖像傳感器的一部分的示意性剖面?zhèn)纫晥D；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的CMOS圖像傳感器的一部分的示意性剖面?zhèn)纫晥D；圖2B示意性圖示了用于幫助解釋本發(fā)明的P型半導(dǎo)體中摻雜阻擋層的功能；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的CMOS圖像傳感器的一部分的示意性剖面?zhèn)纫晥D；圖4是圖3所示的CMOS圖像傳感器的一部分的示意性俯視圖；圖5-12示意性圖示了用于制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的CMOS圖像傳感器的方法的步驟；且圖13-15示意性圖示了用于制造根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的CMOS圖像傳感器的方法的步驟。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例提供了一種CMOS圖像傳感器以及制造CMOS圖像傳感器的方法，該圖像傳感器具有高靈敏度和低串?dāng)_，尤其是在遠紅外到紅外波長下。
圖1是用來幫助解釋本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)中公知CMOS圖像傳感器的一部分的示意性剖面?zhèn)纫晥D。CMOS圖像傳感器用標(biāo)號100表示，其一般包括襯底102、襯底102之上的外延(epi)層104、以及以布置為陣列并延伸到epi層104中的多個象素(在圖1中僅示出兩個象素110和112)。襯底102和epi層104兩者都由硅半導(dǎo)體材料構(gòu)成；但是襯底102是由P+(高摻雜的P型)半導(dǎo)體材料制成，而epi層104是由P-(輕摻雜的P型)半導(dǎo)體材料制成。
象素110和112分別包括光電二極管n-阱114和116、以及分別布置于光電二極管n-阱114和116上以提高到象素的接觸的表面注入?yún)^(qū)域118和120。光電二極管n-阱114和116由N-(輕摻雜的N型)半導(dǎo)體材料制成，而表面注入?yún)^(qū)域118和120由N+(高摻雜的N型)半導(dǎo)體材料制成。P型半導(dǎo)體材料(在圖1中表示為P-阱122)設(shè)置于象素110和112間，以在象素之間提供隔離。
如圖1中示意性圖示，當(dāng)處于遠紅外到紅外波長(以后通稱為紅外波長)的光線130入射象素元件110時，光線穿透到遠低于圖像傳感器100的硅表面的位置，并且在襯底102的深層產(chǎn)生電子-空穴對。這些深度遠低于象素的采集范圍，并且光產(chǎn)生的載流子由此在所有方向上自由擴散。對于常規(guī)襯底(諸如重?fù)诫s的硅襯底102)的電子擴散長度約為5μm，并且對于大量電子來說相對容易擴散到相鄰的象素(諸如象素102)，而引起串?dāng)_。此外，如圖1中示意性示出的，在CMOS圖像傳感器100中，因為深層產(chǎn)生的載流子中的許多會在襯底中重新結(jié)合而損失，所以降低了靈敏度，這與在epi層中產(chǎn)生的載流子不同，epi層中產(chǎn)生的載流子奔向它們自己的象素。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的CMOS圖像傳感器的一部分的示意性剖面?zhèn)纫晥D。圖像傳感器一般由標(biāo)號200表示，類似于圖1中的CMOS圖像傳感器100，圖像傳感器200包括襯底202、epi層204以及象素210和212，象素210和212分別包括光電二極管n-阱214和216以及延伸到epi層204中的表面注入?yún)^(qū)域218和220。類似于圖1中的CMOS圖像傳感器100，襯底202包括P+硅半導(dǎo)體材料，epi層204包括P-硅半導(dǎo)體材料，光電二極管n-阱214和216由N-半導(dǎo)體材料形成，表面注入?yún)^(qū)域218和220由N+半導(dǎo)體材料形成。P型半導(dǎo)體材料(表示為P-阱222)設(shè)置于象素210和212之間，以在象素之間提供隔離。
圖2A中的CMOS圖像傳感器200與圖1中的CMOS圖像傳感器不同之處在于epi層204比epi層104厚(例如，與典型CMOS圖像傳感器(諸如圖1中的圖像傳感器100)的約2-6μm相比，其厚度從約4μm到約20μm)，并且包括更深的光電二極管n-阱214和216(與典型CMOS圖像傳感器(諸如圖1中的圖像傳感器100)的1-2μm的深度相比，其延伸到epi層204中例如達到從約2μm到約10μm的深度)。更厚的epi層和更深的光電二極管n-阱允許耗盡深度穿透到遠低于象素表面的位置。
epi層204是輕摻雜的P型半導(dǎo)體材料，并且在耗盡深度以下，摻雜是梯度的，以提供電場來引導(dǎo)載流子。另外，在襯底202和epi層204之間，在epi層的梯度部分下方設(shè)置水平阻擋層224設(shè)置。水平阻擋層224用于阻止在水平阻擋層下方的襯底202中產(chǎn)生的載流子向上擴散并進入相鄰的象素中而引起串?dāng)_。
由于CMOS圖像傳感器200中光電二極管n-阱214和216的增大的深度，所以可以采集大量的載流子，從而增大圖像傳感器的靈敏度。同時，水平阻擋層224下方的襯底202中產(chǎn)生的電子保留在襯底中并重新結(jié)合。因此，與圖1中的圖像傳感器100相比，CMOS圖像傳感器200在紅外波長下具有更高的靈敏度和降低的串?dāng)_。
圖2B示意性圖示了用于幫助解釋本發(fā)明的P型半導(dǎo)體中摻雜阻擋層的機能。如所示，半導(dǎo)體一般由標(biāo)號250表示，其包括產(chǎn)生阻擋層254的更重的摻雜區(qū)252，來有效地控制電子(諸如電子256)的運動。具體而言，如箭頭258所圖示，電子不能越過阻擋層254。這樣，諸如254的阻擋層可以用于阻止電子擴散到相鄰象素中而引起串?dāng)_。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，通過可選擇的水平摻雜來設(shè)置水平阻擋層224。為了提供高度有效的阻擋層，使用具有從約100到約1μm的厚度并以約1019/cm3到1020/cm3的范圍摻雜的非常重的硼摻雜層。阻擋層224還必須能夠經(jīng)受住標(biāo)準(zhǔn)CMOS制造處理的熱預(yù)算(thermal budget)，這個要求很難滿足，這是因為通常的熱預(yù)算將引起相當(dāng)可觀的硼擴散，使得硼將向外散布并擴散到圖像傳感器的光電二極管區(qū)域中，而降低靈敏度。這種向外擴散還將減少阻擋層中硼的量，并降低其有效性。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，通過在阻擋層中融合(alloy)小于約3％濃度的碳來降低硼的擴散。
所遇到的與提供水平阻擋層224相關(guān)的另一個問題是添加硼和碳將減小硅的晶格常數(shù)，這將限制阻擋層的厚度。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，為了降低晶格應(yīng)力并同時限制硼的向外擴散，通過添加Ge，可以通過應(yīng)變補償來生長更厚的阻擋層?？偟膩碚f，為了限制擴散和減輕晶格應(yīng)變，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，水平阻擋層224可以包括硼、鋁、鎵、銦、磷、砷、銻、鍺和碳中的一種或多種。
根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例，通過由薄的含碳層將提供水平阻擋層的重硼摻雜的硅層在一側(cè)或兩側(cè)上覆蓋或封裝，也可以在限制硼的向外擴散的同時減小晶格應(yīng)力。更進一步地講，可以進行固體源擴散，隨后用C摻雜的(碳摻雜)Si層覆蓋。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的CMOS圖像傳感器的一部分的示意性剖面?zhèn)纫晥D。圖像傳感器一般由標(biāo)號300表示，并且類似于圖2A中的CMOS圖像傳感器200，其包括襯底302、外延層304、在襯底和外延層之間的水平阻擋層324、以及象素310和312，象素310和312分別包括光電二極管n-阱314和316以及表面注入?yún)^(qū)域318和320。而且，類似于圖2A中的圖像傳感器200，襯底302包括P+硅半導(dǎo)體材料，epi層304包括P-硅半導(dǎo)體材料，水平阻擋層324包括非常重的硼摻雜層，光電二極管n-阱314和316由N-半導(dǎo)體材料形成，表面注入?yún)^(qū)域318和320由N+半導(dǎo)體材料形成。P型半導(dǎo)體材料(表示為P-阱322)設(shè)置于象素310和312之間。
CMOS圖像傳感器300不同于CMOS圖像傳感器200之處在于相鄰象素310和312之間的P-阱322比圖2中的P-阱222延伸得更深(例如，與典型CMOS圖像傳感器(諸如圖1中的圖像傳感器100)中約1-2μm的深度相比，其延伸到表面下方約2μm到約20μm的深度)；另外，其在每個P-阱322中包括深溝槽326。
具體而言，對于設(shè)置于CMOS圖像傳感器200中更深的光電二極管采集層，epi層中的側(cè)向擴散將具有增加串?dāng)_的效果。然而，在圖像傳感器300中，深P-阱322和溝槽326一起充當(dāng)相鄰象素之間的側(cè)向阻擋層，以阻止象素之間的側(cè)向擴散。溝槽可以具有從約0.5μm到約5μm的厚度，并且包括P-阱和溝槽的側(cè)向阻擋層可以具有從約1μm到約10μm的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，深溝槽326優(yōu)選地在設(shè)置P-阱隔離322之間形成。這允許硼向下深插入到器件中。或者，可以沉積P摻雜的多晶硅作為溝槽填料，然后使多晶硅中的P摻雜劑擴散?？梢允褂玫钠渌鼫喜厶盍习ǖ韬投趸?。摻雜的SiO2(硼硅酸鹽玻璃)亦可以用于提供硼。
在圖像傳感器300中，來自n-阱的耗盡區(qū)域或p-n結(jié)不應(yīng)該到達溝槽。這是因為溝槽的表面包含表面態(tài)，如果耗盡區(qū)域到達它們，則它們會引起漏電流的流動。事實上，這是擴散硼的主要原因。硼阻止耗盡區(qū)域從N-阱到達溝槽。硼還有助于象素隔離，如其中沒有溝槽的實施例中一樣。
圖4是圖3中圖示的CMOS圖像傳感器的一部分的示意性俯視圖。具體而言，圖4圖示了設(shè)置于CMOS圖像傳感器300的多個象素中的每個之間的掩模404，掩模404界定了圖3中的溝槽326，溝槽326形成阻止相鄰象素之間的側(cè)向擴散的側(cè)向阻擋層。
CMOS圖像傳感器300由此提供了水平阻擋層324以及更厚的epi層和更深的光電二極管結(jié)，以在紅處波長下提供高靈敏度和降低的串?dāng)_，并且CMOS圖像傳感器300提供了由相鄰象素之間的溝槽326和深p-阱324界定的側(cè)向阻擋層，以減小更深的光電二極管之間的側(cè)向擴散。
由此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，如下的CMOS圖像傳感器使圖像傳感器具有增大的靈敏度和降低的串?dāng)_，尤其是對于遠紅外到紅外波長范圍的光線來說，該CMOS圖像傳感器在圖像傳感器的襯底和epi層之間具有一個或多個水平阻擋層、以及具有更厚的epi厚和更深的光電二極管結(jié)；并具有在相鄰象素之間的側(cè)向阻擋層。本發(fā)明特別適用于利用CMOS圖像傳感器以及低成本紅外光源(諸如用于780或840nm的AlGaAs/GaAs)的運動檢測應(yīng)用(諸如在光電計算機鼠標(biāo))和紅外成像應(yīng)用(諸如眼睛檢測裝置)中，不過應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限制于以任何具體波長的光來使用或用于任何具體應(yīng)用。在任何情況下，紅外光源特別適合于眼睛檢測應(yīng)用，這是因為由視網(wǎng)膜帶來的增強的反射以及能夠在不轉(zhuǎn)移物體的情況下進行眼睛測量。
圖5-12示意性圖示了用于制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的CMOS圖像傳感器的方法的步驟。具體而言，圖5-12圖示用于制造一種CMOS圖像傳感器的方法的步驟，該CMOS圖像傳感器在象素之間具有側(cè)向阻擋層但不包括如圖3中圖像傳感器300中設(shè)置的溝槽。
首先，參考圖5，初始提供重?fù)诫s硼到約5E18的最初硅塊，如502處所示。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于硼作為P型摻雜劑?？梢允褂玫钠渌黀型摻雜劑包括鋁、鎵和銦。類似地，可以使用的其他N型摻雜劑包括磷、砷和銻。然后在硅上將熱氧化層504生長到厚度為10,000和5,000的LTO(低溫氧化物)，然后在氧化層上施加光刻膠層506。
參考圖6，然后在光刻膠層506中顯影圖案，如在508處所示。如圖7中所示，接著如510處所示蝕刻氧化物層，然后亦如圖7中所示剝離光刻膠層506。
接著，如圖8中512處所示意性示出，生長注入氧化物。在施加了epi層后，這將在硅中創(chuàng)建臺階以對準(zhǔn)。重度劑量的硼然后在多種能量下注入。如514處所示意性示出的，這允許硼穿透到不同深度，并因此形成側(cè)向擴散阻擋層。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，注入劑量和能量如下1.能量30kev 劑量2.9E142.能量60kev 劑量5.8E143.能量90kev 劑量6.4E144.能量120kev劑量7.7E145.能量180kev劑量1.15E156.能量240kev劑量1.34E15應(yīng)當(dāng)意識到，較高能量的注入可以通過在一半能量水平下注入雙倍電離的硼來實現(xiàn)。
然后如圖9中516處所示意性圖示，進行高溫退火和注入的擴散。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，掩埋層驅(qū)動工藝方案如下1.在850℃下裝入N2中2.在N2中以5度/分鐘將溫度變化到1000℃3.在N2中，在1000℃下退火90分鐘4.在N2中以3度/分鐘將溫度變化到1125℃5.在N2和2.5％的氧氣中，在1125℃下驅(qū)動220分鐘6.在N2中以3度/分鐘將溫度變化到1000℃7.在N2中1000℃下退火240分鐘8.在N2中以3度/分鐘將溫度變化到850℃9.取出在N2中的晶片然后如圖10所示去除氧化物，并如圖11所示生長p-epi層518。處理后，如圖12所示，側(cè)向阻擋層(側(cè)向摻雜阻擋層)520擴散。向上延伸的延伸部分522有助于更好地限制電子。
圖13-15示意性圖示了用于制造根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的CMOS圖像傳感器的方法的步驟。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，圖13-15示意性圖示了用于制造這樣的CMOS圖像傳感器的方法的步驟，該CMOS圖像傳感器具有在圖像傳感器的襯底和epi層之間的水平阻擋層和在圖像傳感器中的相鄰象素之間的側(cè)向阻擋層兩者。
初始，如圖13所示，非常重?fù)诫s的水平阻擋層(＞1e19B)604形成在重?fù)诫s的硅襯底(～5e18B)602的頂部上。然后將具有固定適度摻雜或梯度摻雜的epi層606設(shè)置在水平阻擋層604之上。梯度摻雜分布將提供電場，以向上引導(dǎo)載流子，并提高采集效率。
然后進行如上參考圖5-12所述用于制造具有側(cè)向阻擋層的CMOS圖像傳感器的處理，以如圖14所示在epi層606中設(shè)置側(cè)向阻擋層610。最后，如圖15中612處所示，接著生長輕摻雜的光電二極管epi，以完成圖像傳感器。
雖然已經(jīng)描述的內(nèi)容構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，但是應(yīng)當(dāng)意識到，本發(fā)明可以在不偏離其范圍的情況下以各種方式進行變化。例如，雖然根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例描述了用于制造CMOS圖像傳感器的方法，但是根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下以許多不同的方式制造。另外，這里描述的CMOS的具體性能也可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下以各種方式進行變化。例如，這里描述的圖像傳感器還可以相反的摻雜類型來制成，即，n+襯底、n-epi、n-阱隔離、p-阱象素以及p+接觸。在這種圖像傳感器中的阻擋層將是n+型。總的來說，這里描述的“CMOS圖像傳感器”意在包括可以在CMOS處理中制造并可與CMOS電子器件兼容和集成的任何圖像傳感器。
因為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例具有各種方式的變化，因此，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明應(yīng)當(dāng)僅由所附權(quán)利要求所要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種CMOS圖像傳感器，包括襯底；在所述襯底之上的外延層；延伸到所述外延層中用于接收光線的多個象素；以及位于所述襯底和所述外延層之間用于阻止所述襯底中產(chǎn)生的載流子移動到所述外延層的水平阻擋層和位于所述多個象素的相鄰象素之間用于阻止電子在所述外延層中的側(cè)向擴散的多個側(cè)向阻擋層中的至少一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其中，位于所述襯底和所述外延層之間用于阻止所述襯底中產(chǎn)生的載流子移動到所述外延層的水平阻擋層和位于所述多個象素的相鄰象素之間用于阻止電子在所述外延層中的側(cè)向擴散的多個側(cè)向阻擋層中的至少一個至少包括所述水平阻擋層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述水平阻擋層包括非常重?fù)诫s的硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述水平阻擋層包括硼、鋁、鎵、銦、磷、砷、銻、鍺以及碳中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述水平阻擋層在一側(cè)或兩側(cè)上由含碳層封裝。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述水平阻擋層具有從約100到約1μm的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述外延層具有從約2μm到約20μm的厚度，并且其中所述多個象素每個包括延伸到所述外延層中至從約1μm到約15μm深度的阱部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CMOS圖像傳感器，其中，在所述外延層中的摻雜在耗盡深度之下是梯度的，以提供電場來引導(dǎo)載流子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其中，位于所述襯底和所述外延層之間用于阻止所述襯底中產(chǎn)生的載流子移動到所述外延層的水平阻擋層和位于所述多個象素的相鄰象素之間用于阻止電子在所述外延層中的側(cè)向擴散的多個側(cè)向阻擋層中的至少一個至少包括所述多個側(cè)向阻擋層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述多個側(cè)向阻擋層每個包括位于相鄰象素之間并延伸到所述外延層中至從約2μm到約20μm深度的深P-阱。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述多個側(cè)向阻擋層的每個還包括所述深P-阱中的溝槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述多個側(cè)向阻擋層的所述溝槽填充有多晶硅、氧化硅和二氧化硅中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述CMOS圖像傳感器包括位于所述襯底和所述外延層之間用于阻止所述襯底中產(chǎn)生的載流子移動到所述外延層的水平阻擋層和位于所述多個象素的相鄰象素之間用于阻止電子在所述外延層中的側(cè)向擴散的多個側(cè)向阻擋層兩者。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述光線包括遠紅外至紅外波長范圍內(nèi)的光線。
15.一種CMOS圖像傳感器，包括襯底；在所述襯底之上的外延層；用于接收光線的多個象素，所述多個象素中的每個延伸到所述外延層中；位于所述襯底和所述外延層之間用于阻止所述襯底中產(chǎn)生的載流子移動到所述外延層的水平阻擋層；以及位于所述多個象素的相鄰象素之間用于阻止電子在所述外延層中的側(cè)向擴散的多個側(cè)向阻擋層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述水平阻擋層包括非常重?fù)诫s的硅。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述外延層中的摻雜在耗盡深度之下是梯度的，以提供電場來引導(dǎo)載流子。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述多個側(cè)向阻擋層每個包括位于相鄰象素之間并延伸到所述外延層中至從約2μm到約20μm深度的深P-阱，以及在每個所述深P-阱中的側(cè)向溝槽。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的CMOS圖像傳感器，其中，所述光線包括遠紅外至紅外波長范圍內(nèi)的光線。
20.一種用于制造CMOS圖像傳感器的方法，所述CMOS圖像傳感器包括襯底、在所述襯底之上的外延層以及延伸到所述外延層中的多個象素，所述方法包括形成位于所述襯底和所述外延層之間用于阻止所述襯底中產(chǎn)生的載流子移動到所述外延層的水平阻擋層以及位于所述多個象素的相鄰象素之間用于阻止電子在所述外延層中的側(cè)向擴散的多個側(cè)向阻擋層中的至少一個。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，形成位于所述襯底和所述外延層之間用于阻止所述襯底中產(chǎn)生的載流子移動到所述外延層的水平阻擋層以及位于所述多個象素的相鄰象素之間用于阻止電子在所述外延層中的側(cè)向擴散的多個側(cè)向阻擋層中的至少一個的步驟包括使用非常重?fù)诫s的硅形成所述水平阻擋層。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，形成位于所述襯底和所述外延層之間用于阻止所述襯底中產(chǎn)生的載流子移動到所述外延層的水平阻擋層以及位于所述多個象素的相鄰象素之間用于阻止電子在所述外延層中的側(cè)向擴散的多個側(cè)向阻擋層中的至少一個的步驟包括形成所述多個側(cè)向阻擋層，以包括深P-阱和位于所述P-阱中的側(cè)向溝槽。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種尤其在遠紅外到紅外波長下具有高靈敏度和低串?dāng)_的CMOS圖像傳感器、以及制造CMOS圖像傳感器的方法。CMOS圖像傳感器具有襯底、在襯底之上的外延層以及延伸到外延層中用于接收光線的多個象素。該圖像傳感器還包括位于襯底和外延層之間用于阻止襯底中產(chǎn)生的載流子移動到外延層的水平阻擋層和位于多個象素的相鄰象素之間用于阻止電子在外延層中的側(cè)向擴散的多個側(cè)向阻擋層中的至少一個。
文檔編號H01L21/82GK1933169SQ20061010384
公開日2007年3月21日 申請日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者薩恩迪浦·R·巴爾, 弗雷德里克·P·拉馬斯特爾, 戴維·W·比格洛 申請人:安華高科技傳感器 Ip私人有限公司