[發明專利]圖像傳感器及其形成方法

在審

• 申請號: 201811318820.X
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109285853A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 吳明;吳孝哲;林宗賢;吳龍江;熊建鋒;楊基磊
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海立群專利代理事務所(普通合伙) 31291
• 代理人: 楊楷;毛立群

1.一種圖像傳感器的形成方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供三個或三個以上垂直堆疊的光電二極管；

形成與其中一個所述光電二極管耦合的二極管結構，所述二極管結構包括沿垂直方向鄰接設置的第一摻雜區域和具有與所述第一摻雜區域相反摻雜類型的第二摻雜區域，其中，所述光電二極管耦合至所述第一摻雜區域；

形成與所述第二摻雜區域耦合的金屬互連結構。

2.如權利要求1所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，每個所述光電二極管通過在第一半導體材料層上外延生長與所述第一半導體材料層具有相反導電類型的第二半導體材料層來形成。

3.如權利要求1或2所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，在提供三個或三個以上垂直堆疊的光電二極管的步驟中，各相鄰所述光電二極管之間還形成有電隔離層。

4.如權利要求3所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，所述電隔離層的形成過程包括以下步驟：

形成三個或三個以上垂直堆疊的光電二極管以及兩層或兩層以上位于各相鄰所述光電二極管之間的過渡層；

形成與各所述過渡層接觸的刻蝕溝槽；

采用各向同性刻蝕方法，選擇性地去除至少一部分所述過渡層；

在原所述過渡層的位置填充介電材料，形成電隔離層。

5.如權利要求1所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，形成與其中一個所述光電二極管耦合的二極管結構的過程包括以下步驟：

在所述三個或三個以上垂直堆疊的光電二極管上形成器件層襯底；

形成貫穿所述器件層襯底并與其中一個所述光電二極管耦合的連接結構，所述連接結構沿垂直方向延伸，且其外壁包覆有絕緣層；

形成與所述連接結構電連接的二極管結構。

6.如權利要求5所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，所述連接結構的形成過程包括以下步驟：

形成貫穿所述器件層襯底并與其中一個所述光電二極管連接的第一溝槽；

在所述第一溝槽的側壁、底部以及所述器件層襯底上沉積絕緣膜層；

采用各向異性干法刻蝕工藝刻蝕所述絕緣膜層，去除所述第一溝槽底部的絕緣膜層；

在所述第一溝槽內填充導電材料，形成連接結構。

7.如權利要求5所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，在所述連接結構的形成過程中，還形成所述光電二極管的連接件，所述連接件用于與圖像傳感器的晶體管器件電連接。

8.如權利要求5-7任一項所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，與所述連接結構電連接的二極管結構的形成過程包括以下步驟：

形成與所述連接結構連接的第二溝槽；

在所述第二溝槽內形成二極管區，所述二極管區具有與器件層襯底表面平齊的第一面；

采用第一離子注入工藝，在所述第二溝槽內形成所述第一摻雜區域；

采用第二離子注入工藝，在所述第二溝槽內形成所述第二摻雜區域，所述第二摻雜區域起始于所述第一面，并沿垂直方向向所述光電二極管延伸。

9.一種圖像傳感器，其特征在于，包括：

三個或三個以上垂直堆疊的光電二極管；

二極管結構，與其中一個所述光電二極管耦合，包括沿垂直方向鄰接設置的第一摻雜區域和具有與所述第一摻雜區域相反摻雜類型的第二摻雜區域，所述第一摻雜區域與所述光電二極管耦合；

金屬互連結構，與所述第二摻雜區域耦合。

10.如權利要求9所述的圖像傳感器，其特征在于，各相鄰所述光電二極管之間設置有電隔離層。