背照式圖像傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及圖像傳感器領域，尤其涉及一種背照式圖像傳感器。
【背景技術】
[0002]圖像傳感器按照感光元件與感光原理的不同，可分為CXD圖像傳感器與CMOS圖像傳感器。CMOS圖像傳感器由于其兼容性較好、性價比高被廣泛采用于消費電子、醫(yī)療圖像采集和監(jiān)控領域。
[0003]CMOS圖像傳感器包括:像素陣列(pixel array)，像素陣列包括若干陣列排布的像素單元(pixel cell or pixel unit)，單個像素單元往往采用3T (3晶體管)或4T (4晶體管)結構。
[0004]CMOS圖像傳感器中，有一類為背照式(Backside illuminated)圖像傳感器?，F(xiàn)有背照式圖像傳感器的像素陣列中，單個像素單元的光電轉換轉元件接收外部光線，通過光電轉換轉化為載流子(電子或空穴，通常為電子)，通過轉移晶體管(TX)將電荷轉移至浮置擴散區(qū)(FD)，復位管用于復位浮置擴散區(qū)的電荷；浮置擴散區(qū)接源跟隨管(SF)的柵極(gate terminal)，源跟隨管的漏極(drain terminal)接電壓信號，源級輸出一個與浮置擴散區(qū)電位相關的電信號，通過后續(xù)的行選通管，選通該行將相關的電信號輸出至位線(BL)上。現(xiàn)有技術中浮置擴散區(qū)一般位于襯底內(nèi)部或襯底表面的外延層的內(nèi)部，在滿足工藝制程的基礎上，會導致光電轉換轉區(qū)域與浮置擴散區(qū)之間具有較高的寄生電容；此外，當單個像素單元的光電轉換轉區(qū)域在收集的電荷過多時，可能會發(fā)生向鄰近像素單元的光電轉換區(qū)域迀移的浮散(blooming)過程，影響相鄰像素單元的圖像采集及處理。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型解決的問題是提供一種背照式圖像傳感器及其形成方法，以防止背照式圖像傳感器發(fā)生浮散現(xiàn)象，提高圖像傳感器的性能。
[0006]為解決上述問題，本實用新型提供一種背照式圖像傳感器，包括:
[0007]像素陣列，所述像素陣列包括陣列排布的多個像素，所述像素包括光電二極管區(qū)域，所述光電二極管區(qū)域包括N型摻雜的電荷收集區(qū)域；
[0008]凸起結構，其高出于所述電荷收集區(qū)域對應的半導體表面，所述凸起結構全部為N型摻雜區(qū)域或靠近頂部的部分區(qū)域為N型摻雜區(qū)域，所述凸起結構適于抽取所述電荷收集區(qū)域中的溢出電荷。
[0009]可選的，所述凸起結構為單晶硅材質(zhì)或多晶硅材質(zhì)。
[0010]可選的，于所述凸起結構的N型摻雜區(qū)域加正壓。
[0011]可選的，所述凸起結構高出所述電荷收集區(qū)域對應的半導體表面0.1 μπι?L O μ m0
[0012]可選的，所述凸起結構全部為N型摻雜區(qū)域時，所述N型摻雜區(qū)域還同時延伸至凸起結構下方的部分區(qū)域。
[0013]可選的，所述圖像傳感器還包括:
[0014]P型摻雜區(qū)域，其位于所述電荷收集區(qū)域與所述N型摻雜區(qū)域之間。
[0015]可選的，所述圖像傳感器還包括:
[0016]N型溝道區(qū)區(qū)域，位于所述N型摻雜區(qū)域與所述電荷收集區(qū)域之間，并連接這兩個區(qū)域；
[0017]P型摻雜區(qū)域，位于所述N型溝道區(qū)區(qū)域的周邊，用來限定所述N型溝道區(qū)區(qū)域的耗盡電壓。
[0018]可選的，所述P型摻雜區(qū)域包括第一 P型摻雜區(qū)域和第二 P型摻雜區(qū)域，所述第一P型摻雜區(qū)域位于所述凸起結構下方的半導體襯底內(nèi)，所述第二 P型摻雜區(qū)域位于所述N型摻雜區(qū)與所述光電二極管感光區(qū)之間。
[0019]可選的，所述N型摻雜區(qū)域的摻雜濃度范圍為lE16atom/cm3?lE18atom/cm 3。
[0020]可選的，所述凸起結構的寬度范圍為0.1 μπι?0.5 μπι。
[0021]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0022]本實用新型的技術方案中，通過在背照式圖像傳感器中設置高出于所述電荷收集區(qū)域對應的半導體表面的凸起結構，所述凸起結構全部為N型摻雜區(qū)域或靠近頂部的部分區(qū)域為N型摻雜區(qū)域，所述凸起結構適于抽取所述電荷收集區(qū)域中的溢出電荷，從而防止背照式圖像傳感器出現(xiàn)浮散現(xiàn)象，提高背照式圖像傳感器的性能。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型實施例所提供的背照式圖像傳感器立體示意圖；
[0024]圖2為圖1所示背照式圖像傳感器沿A-A點劃線并垂直半導體襯底上表面剖切得到的剖面示意圖；
[0025]圖3為圖1所示背照式圖像傳感器沿B-B點劃線并垂直半導體襯底上表面剖切得到的剖面示意圖；
[0026]圖4是本實用新型另一實施例所提供的另一種背照式圖像傳感器示意圖；
[0027]圖5是本實用新型另一實施例所提供的另一種背照式圖像傳感器示意圖。
【具體實施方式】
[0028]現(xiàn)有背照式圖像傳感器存在圖像浮散的缺陷。而所述圖像浮散的原因是由于入射光的強度較大時，像素的光電二極管產(chǎn)生大量的光生載流子，造成部分光生載流子溢出，在像素單元區(qū)域內(nèi)浮動，成為浮動的光生載流子，對像素的電信號產(chǎn)生干擾，從而產(chǎn)生圖像浮散問題，從而導致圖像傳感器成像模糊。
[0029]為此，本實用新型提供一種背照式圖像傳感器，所述背照式圖像傳感器包括像素陣列，所述像素陣列包括陣列排布的多個像素，所述像素包括光電二極管區(qū)域，所述光電二極管區(qū)域包括N型摻雜的電荷收集區(qū)域；凸起結構，其高出于所述電荷收集區(qū)域對應的半導體表面，所述凸起結構全部為N型摻雜區(qū)域或靠近頂部的部分區(qū)域為N型摻雜區(qū)域，所述凸起結構適于抽取所述電荷收集區(qū)域中的溢出電荷。所述背照式圖像傳感器能夠防止背照式圖像傳感器出現(xiàn)浮散現(xiàn)象，提高背照式圖像傳感器的性能。
[0030]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的具體實施例做詳細的說明。
[0031]本實用新型實施例提供一種背照式圖像傳感器，請結合參考圖1至圖3。其中，圖1為背照式圖像傳感器的立體示意圖，圖2為圖1所示背照式圖像傳感器沿A-A點劃線并垂直半導體襯底100上表面剖切得到的剖面示意圖，圖3為圖1所示背照式圖像傳感器沿B-B點劃線并垂直半導體襯底100上表面剖切得到的剖面示意圖。
[0032]所述背照式圖像傳感器包括半導體襯底100。半導體襯底100具有光電二極管感光區(qū)110 (如圖2所示)。光電二極管感光區(qū)110上方具有柵極(如圖1所示)，所述柵極包括第一部分121和第二部分122。
[0033]本實施例中，半導體襯底100為硅襯底。在本實用新型的其它實施例中，半導體襯底100也可以為鍺襯底、鍺硅襯底、II1- V族元素化合物襯底、碳化硅襯底或其疊層結構襯底，或絕緣體上硅襯底，還可以是本領域技術人員公知的其他合適的半導體材料襯底。
[0034]本實施例中，柵極中第一部分121和第二部分122的材料均為多晶娃，并且第一部分121和第二部分122可以同時一體形成，但是，可以僅對第一部分121進行N型摻雜。整個柵極的平面形狀呈不規(guī)則多邊形(如圖1所示)。
[0035]所述背照式圖像傳感器還包括像素陣列(未標注)，所述像素陣列包括陣列排布的多個像素(未標注)，所述像素包括光電二極管區(qū)域，而所述光電二極管區(qū)域包括上述光電二極管感光區(qū)110。
[0036]通常情況下，上述光電二極管感光區(qū)110為N型摻雜的電荷收集區(qū)域。即所述光電二極管區(qū)域包括N型摻雜的電荷收集區(qū)域。
[0037]所述N型摻雜的電荷收集區(qū)域亦即光電二極管所包括PN結的N型區(qū)，用來收集電荷。
[0038]同時，光電二極管區(qū)域還包括與N型摻雜的電荷收集區(qū)域對應的P型區(qū)。事實上，P型區(qū)可以包圍整個N型區(qū)，或者說，整個N型區(qū)位于P型區(qū)內(nèi)部。因此，在所述N型摻雜的電荷收集區(qū)域周圍為P型區(qū)。進而可知，所述N型摻雜的電荷收集區(qū)域到制作光電二極管區(qū)域的半導體表面之間存在P型區(qū)(所述N型摻雜的電荷收集區(qū)域后續(xù)簡稱電荷收集區(qū)域)。
[0039]所述像素還可以包括低濃度N摻雜區(qū)130，以及位于光電二極管感光區(qū)110和低濃度N摻雜區(qū)130之間的轉移晶體管。此外，所述像素還可以包括其它晶體管(未示出)。
[0040]圖2中，光電二極管感光區(qū)110與低濃度N摻雜區(qū)130之間以虛線(未標注)隔開，以示區(qū)別。從中可以看到，柵極的第一部分121位于光電二極管感光區(qū)110上方，并有少部分位于低濃度N摻雜區(qū)130上方。
[0041]所述背照式圖像傳感器還包括位于低濃度N摻雜區(qū)130上表面的浮置擴散區(qū)140，浮置擴散區(qū)140呈凸起的柱狀結構。浮置擴散區(qū)140大致位于低濃度N摻雜區(qū)130上表面中央。浮置擴散區(qū)140可以與其它電路電連接，從而將低濃度N摻雜區(qū)130與其它電路實現(xiàn)電連接。
[0042]需要說明的是，在本實用新型的其它實施例中，浮置擴散區(qū)可以延伸至圖2所示柱狀結構的下面表部分區(qū)域，即浮置擴散區(qū)不僅包括柱狀