[發明專利]圖像傳感器及其形成方法

在審

• 申請號: 202011514528.2
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN113113433A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 鄭有宏;郭俊聰;盧玠甫;蔡敏瑛;許喬竣;李靜宜
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

本公開涉及一種具有被背面深溝槽隔離(BDTI)結構包圍的光電二極管的圖像傳感器以及一種相關聯的形成方法。在一些實施例中，多個像素區域被放置在圖像感測管芯內，并且分別包括光電二極管，該光電二極管被配置為將輻射轉換成電信號。光電二極管包括被光電二極管摻雜層包圍的第一摻雜類型的光電二極管摻雜柱，該光電二極管摻雜層具有不同于第一摻雜類型的第二摻雜類型。BDTI結構被放置在相鄰像素區域之間并且從圖像感測管芯的背面延伸到光電二極管摻雜層內的位置。BDTI結構包括第二摻雜類型的摻雜襯墊和介電填充層。摻雜襯墊給介電填充層的側壁表面加襯。

技術領域

本發明的實施例涉及圖像傳感器及其形成方法。

背景技術

許多現代電子器件包括使用圖像傳感器的光學成像器件(例如，數碼相機)。圖像傳感器可以包括像素傳感器的陣列和支持邏輯。像素傳感器測量入射輻射(例如，光)并轉換成數字數據，而支持邏輯便于測量值的讀出。一種類型的圖像傳感器是背照式(BSI)圖像傳感器器件。BSI圖像傳感器器件用于感測朝向襯底的背面(其與襯底的正面相對，在襯底的正面上構建了包括多個金屬層和介電層的互連結構)投射的光量。與前照式(FSI)圖像傳感器器件相比，BSI圖像傳感器器件提供減少的相消干涉。

發明內容

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種形成圖像傳感器的方法，包括：從圖像感測管芯的正面形成用于多個像素區域的多個光電二極管，其中，光電二極管被形成為具有第一摻雜類型的光電二極管摻雜柱，光電二極管摻雜柱被第二摻雜類型的光電二極管摻雜層包圍，第二摻雜類型不同于第一摻雜類型；從圖像感測管芯的正面，在光電二極管摻雜層中的相鄰像素區域之間形成深溝槽，其中，光電二極管摻雜層的暴露于深溝槽的上部部分在深溝槽的蝕刻期間轉化為缺陷層；交替地進行至少兩種蝕刻劑的周期清洗工藝以去除缺陷層；形成給深溝槽的側壁表面加襯的第二摻雜類型的摻雜襯墊；以及形成填充深溝槽的內部空間的介電填充層，以形成背面深溝槽隔離結構。

根據本發明實施例的另一個方面，提供了一種形成圖像傳感器的方法，包括：從圖像感測管芯的正面形成用于多個像素區域的光電二極管，其中，光電二極管被形成為具有第一摻雜類型的光電二極管摻雜柱，光電二極管摻雜柱被第二摻雜類型的光電二極管摻雜層包圍，第二摻雜類型不同于第一摻雜類型；通過經由至少一個注入工藝將摻雜劑注入到光電二極管摻雜層中，從圖像感測管芯的正面形成摻雜隔離阱；在圖像感測管芯的正面上形成柵極結構和金屬化堆疊件，其中，金屬化堆疊件包括布置在一個或多個層間介電層內的多個金屬互連層，從圖像感測管芯的正面將圖像感測管芯接合到邏輯管芯，其中，邏輯管芯包括邏輯器件；在圖像感測管芯的背面中的相鄰像素區域之間形成深溝槽；進行清洗工藝以去除光電二極管摻雜層的暴露于深溝槽的上部部分，其中，清洗工藝包括氫氟酸的第一蝕刻劑以及氨和過氧化氫混合物的第二蝕刻劑；形成給深溝槽的側壁表面加襯的第二摻雜類型的摻雜襯墊；以及形成填充深溝槽的內部空間以形成背面深溝槽隔離結構的介電填充層。

根據本發明實施例的又一個方面，提供了一種圖像傳感器，包括：圖像感測管芯，具有正面和與正面相對的背面；多個像素區域，被放置在圖像感測管芯內，并且分別包括光電二極管，光電二極管被配置為將從圖像感測管芯的背面進入的輻射轉換成電信號，光電二極管包括被光電二極管摻雜層包圍的第一摻雜類型的光電二極管摻雜柱，光電二極管摻雜層具有不同于第一摻雜類型的第二摻雜類型；以及背面深溝槽隔離結構，被放置在相鄰像素區域之間并且從圖像感測管芯的背面延伸到光電二極管摻雜層內的位置；其中，背面深溝槽隔離結構結構包括第二摻雜類型的摻雜襯墊和介電填充層，摻雜襯墊給介電填充層的側壁表面加襯。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發明的各個方面。應該指出，根據工業中的標準實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1展示了包括被背面深溝槽隔離(BDTI)結構包圍的光電二極管的圖像傳感器的一些實施例的截面圖，該背面深溝槽隔離結構帶有摻雜襯墊。