[實用新型]背照式圖像傳感器

有效

• 申請號: 201520111370.2
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN204391115U
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 趙立新;李杰;徐澤
• 申請（專利權）人: 格科微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 吳圳添;駱蘇華

技術領域

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

圖像傳感器按照感光元件與感光原理的不同，可分為CCD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、醫療圖像采集和監控領域。

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。

CMOS圖像傳感器中，有一類為背照式(Backside?illuminated)圖像傳感器。現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(FD)，復位管用于復位浮置擴散區的電荷；浮置擴散區接源跟隨管(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電位相關的電信號，通過后續的行選通管，選通該行將相關的電信號輸出至位線(BL)上。現有技術中浮置擴散區一般位于襯底內部或襯底表面的外延層的內部，在滿足工藝制程的基礎上，會導致光電轉換轉區域與浮置擴散區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域在收集的電荷過多時，可能會發生向鄰近像素單元的光電轉換區域遷移的浮散(blooming)過程，影響相鄰像素單元的圖像采集及處理。

實用新型內容

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生浮散現象，提高圖像傳感器的性能。

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：

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域，所述光電二極管區域包括N型摻雜的電荷收集區域；

凸起結構，其高出于所述電荷收集區域對應的半導體表面，所述凸起結構全部為N型摻雜區域或靠近頂部的部分區域為N型摻雜區域，所述凸起結構適于抽取所述電荷收集區域中的溢出電荷。

可選的，所述凸起結構為單晶硅材質或多晶硅材質。

可選的，于所述凸起結構的N型摻雜區域加正壓。

可選的，所述凸起結構高出所述電荷收集區域對應的半導體表面0.1μm～1.0μm。

可選的，所述凸起結構全部為N型摻雜區域時，所述N型摻雜區域還同時延伸至凸起結構下方的部分區域。

可選的，所述圖像傳感器還包括：

P型摻雜區域，其位于所述電荷收集區域與所述N型摻雜區域之間。

可選的，所述圖像傳感器還包括：

N型溝道區區域，位于所述N型摻雜區域與所述電荷收集區域之間，并連接這兩個區域；

P型摻雜區域，位于所述N型溝道區區域的周邊，用來限定所述N型溝道區區域的耗盡電壓。

可選的，所述P型摻雜區域包括第一P型摻雜區域和第二P型摻雜區域，所述第一P型摻雜區域位于所述凸起結構下方的半導體襯底內，所述第二P型摻雜區域位于所述N型摻雜區與所述光電二極管感光區之間。

可選的，所述N型摻雜區域的摻雜濃度范圍為1E16atom/cm³～1E18atom/cm³。

可選的，所述凸起結構的寬度范圍為0.1μm～0.5μm。

與現有技術相比，本實用新型的技術方案具有以下優點：

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型摻雜區域或靠近頂部的部分區域為N型摻雜區域，所述凸起結構適于抽取所述電荷收集區域中的溢出電荷，從而防止背照式圖像傳感器出現浮散現象，提高背照式圖像傳感器的性能。

附圖說明

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；

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；

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；

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；

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