[發明專利]圖像傳感器及其形成方法

有效

• 申請號: 201610101514.5
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105679783B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 饒金華
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 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: 高靜;吳敏

本發明提供了一種圖像傳感器及形成方法，所述圖像傳感器包括：絕緣體上硅(SOI)襯底，所述SOI襯底包括：晶圓背面吸收層；底層襯底；位于底層襯底上方的埋氧層；位于埋氧層上方的頂層襯底。所述頂層襯底包括像素區和位于所述像素區外圍的吸收區；所述像素區包括光電二極管PD和晶體管單元。所述吸收區中有吸收結構，所述吸收結構包括多晶層和位于多晶層表面的覆蓋層，所述吸收層為多晶層和覆蓋層交替排列的疊層結構。所述覆蓋層用于抑制多晶層的再結晶，所述吸收結構能有效吸收頂層襯底中的金屬雜質，降低暗電流，提高圖像質量。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種圖像傳感器及其形成方法。

背景技術

圖像傳感器是將光信號轉換為電信號的裝置，在數字電視、可視通信市場中有著廣泛的應用。

CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensors，CIS)是一種利用光電技術原理所制造的圖像傳感元件。其感光像素的構成是陣列式結構，主要由MOS電容或是p-n結感光二極管組成。CIS是將光敏感光單元陣列(光電二極管)、傳輸晶體管、復位晶體管、源跟隨晶體管以及選擇晶體管等部分采用傳統的芯片工藝集成在一塊硅片板上形成的。

采用絕緣體上硅(Silicon-On-Insulator，SOI)襯底制造CMOS圖像傳感器，能夠有效減少半導體器件的漏電流，在半導體技術領域具有重要應用。SOI襯底包括：晶圓背面吸收層，作為支撐層的底層襯底、位于底層襯底表面的埋氧層；位于埋氧層表面的頂層襯底。在SOI襯底制備過程中，頂層襯底中不可避免地會引入金屬雜質，頂層襯底中的金屬雜質對圖像傳感器性能有巨大的負面影響。

由于絕緣體上硅襯底包括埋氧層，埋氧層容易阻擋頂層襯底中金屬雜質向晶圓背面吸收層擴散，晶圓背面吸收層很難對頂層襯底中的金屬雜質起到吸收作用。頂層襯底中的金屬雜質在熱處理過程中很容易擴散到像素區的半導體器件中，并被捕獲形成金屬雜質能級，產生暗電流，影響圖像質量。

由此可見，現有技術中利用絕緣體上硅襯底形成的CIS具有暗電流較大、圖像傳感器性能差的缺點。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種圖像傳感器及其形成方法，能夠減小圖像傳感器的暗電流，增加圖像傳感器的性能。

為了實現上述技術目的，根據本發明，提供一種圖像傳感器的形成方法，包括：

疊層襯底，所述疊層襯底包括：底層襯底；位于底層襯底表面的埋氧層；位于埋氧層表面的頂層襯底，所述疊層襯底包括像素區和位于所述像素區外圍的吸收區；

位于所述像素區的半導體器件單元；

位于吸收區疊層襯底中的吸收結構，所述吸收結構包括吸收層，所述吸收層包括多晶層。

可選的，所述吸收層還包括：位于多晶層表面的覆蓋層。

可選的，所述吸收結構包括一層吸收層或多層重疊吸收層。

可選的，所述多晶層的材料為多晶硅；所述覆蓋層的材料為氧化硅。

可選的，所述吸收層平行于襯底表面的截面為環繞所述像素區的環形。

可選的，所述覆蓋層的厚度為10埃～100埃；所述多晶層的厚度為100埃～1000埃。

可選的，所述吸收結構與所述埋氧層接觸。

可選的，所述疊層襯底為絕緣體上硅襯底；所述頂層襯底和底層襯底的材料為硅；所述埋氧層的材料為氧化硅；

或者所述疊層襯底為絕緣體上鍺襯底；所述頂層襯底和底層襯底的材料為鍺；所述埋氧層的材料為氧化鍺；

相應的，本發明還提供一種圖像傳感器的形成方法，其特征在于，包括：