【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，特别涉及一种前照式图像传感器实现方法及前照式图像传感器。
技术介绍
1、近年来，cmos图像传感器因具备低功耗、低成本、cmos工艺兼容等特点，逐渐在多个领域得到越来越广泛的应用，如消费电子、汽车电子、安防、生物医疗、工业监控等。在cmos图像传感器中，单个像素单元的光电二极管具备一定的产生或积累电荷的上限，即满阱容量，当单个像素单元的光电二极管接收强的入射光时，该光电二极管就很容易达到满阱容量，当积累的光电子过多时，就容易产生该像素单元的光电子向周围邻近像素单元的光电二极管迁移的浮散过程，使得邻近像素的光电子数增加，导致图像质量下降。因此，从设计和工艺上改善浮散现象是cmos图像传感器设计和制备的重点。
2、当前，业界主要通过在像素单元中设计溢出漏结构，引导多余光电子向溢出漏溢出，而不向邻近的光电二极管迁移，以此来改善浮散现象。如在光电二极管的周边额外新增一个类似转移晶体管（tx）的晶体管，并增加一个高压漏极作为溢出通道，但这种设计方案难以适用于小尺寸像素设计。常见cmos图像传感器的像素单元的结构可以分为3t结构、4t结构两种。在4t结构中，通常可以把浮置扩散区设计成溢出漏。通过对转移晶体管沟道的注入条件的调节，可以调节浮置扩散区到光电二极管的溢出电势的势垒高度。在积分行光电二极管积分的过程中，浮置扩散区处于高电位，高亮条件下光电二极管产生的多余光电子可以向溢出势垒高度更低的浮置扩散区迁移，从而改善浮散问题。但此种方法将浮置扩散区作为溢出漏，存在溢出通道范围较小、控制能力差且工艺偏差大等问题
3、在3t结构中，积分时，积分行的浮置扩散区处于低电位，难以将光电二极管产生的多余电荷抽走，因此3t结构中的浮置扩散区难以实现溢出漏的功能，这使得光电二极管产生的多余电荷容易向其他光电二极管溢出，使得图像质量下降，常规的3t结构因而具备更严重的浮散问题。因此，3t结构的溢出漏常被设计成纵向溢出漏，即在光电二极管底部增加一层n型区域，形成一个溢出通道。但是，常规的纵向溢出漏工艺流程通常需要通过光电二极管的深层n型注入或p型注入实现溢出势垒的调节，但由于注入能量较高，拖尾严重，注入宽度难以控制，因此难以做出厚度薄且易控制的纵向溢出漏溢出势垒层。此外，为了提高像素单元的红光或红外光的敏感度，通常需要增加光电二极管的深度，因此也要求纵向溢出漏的深度较大（如5微米以上）。而纵向溢出漏的 n阱进行过深的离子注入，对注入能量、光刻胶厚度或截面形状要求较高，注入成本高、注入难度大，存在较大的局限性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种前照式图像传感器的实现方法，包括：
2、在栅极形成之前，刻蚀半导体衬底形成第一深沟槽，及由所述第一深沟槽间隔的半导体岛状结构；
3、于所述第一深沟槽中形成所述图像传感器像素单元之间的隔离结构。
4、进一步地，所述刻蚀半导体衬底之前，还包括：
5、提供位于所述半导体衬底下部的第一掺杂层，所述第一掺杂层的掺杂类型与所述前照式图像传感器感光区域的掺杂类型相同，所述第一掺杂层用以形成所述半导体衬底中噪声的势垒阻挡层，以提高图像传感器的性能。
6、进一步地，所述提供第一掺杂层之后，还包括：
7、于所述第一掺杂层上形成与所述第一掺杂层掺杂类型相反的第二掺杂层，以形成所述半导体衬底噪声的势垒阻挡层。
8、进一步地，通过外延工艺于所述第一掺杂层表面形成所述第二掺杂层；
9、形成所述第二掺杂层之后，还包括：
10、于所述第二掺杂层表面形成半导体衬底，所述半导体衬底与所述第一掺杂层的掺杂类型相同；
11、所述刻蚀半导体衬底形成第一深沟槽时，于所述第二掺杂层处停止刻蚀，以使所述半导体岛状结构之间电学隔离。
12、进一步地，形成所述第一深沟槽后，还包括：
13、于所述第一深沟槽底部进行与第一掺杂层类型相反的掺杂的离子注入并对离子注入进行侧向扩散，形成所述第二掺杂层。
14、进一步地，所述第二掺杂层至少部分覆盖所述第一掺杂层。
15、进一步地，所述刻蚀半导体衬底形成第一深沟槽及由所述第一深沟槽间隔的半导体岛状结构时，形成悬梁连接结构，使至少部分所述半导体岛状结构上部之间通过所述悬梁连接结构相互连接。
16、进一步地，所述半导体衬底形成于所述第一掺杂层表面，所述刻蚀半导体衬底形成第一深沟槽时，刻蚀停止在所述半导体衬底中，所述第一深沟槽的底部与所述第一掺杂层表面的距离在0~2微米之间。
17、进一步地，所述使所述离子注入区进行侧向扩散包括：
18、采用高温退火工艺，使所述离子注入区进行侧向扩散，使所述半导体岛状结构周围的所述离子注入区相连，实现所述半导体岛状结构之间、以及所述半导体岛状结构与所述第一掺杂层的电学隔离，同时保持外围区域的所述半导体衬底和所述第一掺杂层的电性连接。
19、进一步地，若所述半导体衬底与所述第一掺杂层的掺杂类型相反，在所述于所述第一深沟槽中形成所述图像传感器像素单元之间的隔离结构之后，还包括：
20、通过离子注入工艺，于所述半导体衬底中进行与所述第一掺杂层掺杂类型相同的离子注入，形成所述感光区域。
21、进一步地，所述于所述第一深沟槽中形成所述图像传感器像素单元之间的隔离结构包括：
22、于所述第一深沟槽表面形成第一介质层；
23、于所述第一介质层表面填充多晶半导体材料，形成所述隔离结构。
24、进一步地，所述形成悬梁连接结构包括：
25、刻蚀所述半导体衬底，形成第二沟槽；
26、于所述第二沟槽表面形成第二介质层；
27、刻蚀所述第二介质层底部及所述半导体衬底，形成第三深沟槽；
28、通过侧向刻蚀，形成所述第一深沟槽及所述悬梁连接结构。
29、本专利技术还提供了一种前照式图像传感器，采用前述的前照式图像传感器的实现方法形成；
30、本专利技术通过上述方案，提出了一种新的前照式图像传感器的形成方法，可以实现深层纵向溢出漏的电学连接，而不受到光电二极管深度的限制。在可选的实施方式中，本专利技术通过新增一层n型外延层，使其既充当像素区域光电二极管的深层n型注入区，也能起到外围纵向溢出漏的连接作用，同时纵向溢出漏的p型注入不需要光刻掩膜，因此相较于常规的工艺流程，本专利技术可以省略光电二极管深层注入光刻掩膜和纵向溢出漏 n阱注入光刻掩膜，从而降低工艺成本。本专利技术采用的工艺流程注入能量低，因此可以有效减少注入导致的掺杂分布，从而可以得到厚度薄、边界清晰的溢出势垒层，有效控制不同像素之间的偏差。
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1.一种前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述刻蚀半导体衬底之前，还包括：
3.如权利要求2所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述提供第一掺杂层之后，还包括：
4.如权利要求3所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，通过外延工艺于所述第一掺杂层表面形成所述第二掺杂层；
5.如权利要求3所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，形成所述第一深沟槽后，还包括：
6.如权利要求5所述的的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述第二掺杂层至少部分覆盖所述第一掺杂层。
7.如权利要求1所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述刻蚀半导体衬底形成第一深沟槽及由所述第一深沟槽间隔的半导体岛状结构时，形成悬梁连接结构，使至少部分所述半导体岛状结构上部之间通过所述悬梁连接结构相互连接。
8.如权利要求5所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述半导体衬底形成于所述第一掺杂层表面，所述刻蚀半导体衬底形
9.如权利要求5所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述使所述离子注入区进行侧向扩散包括：
10.如权利要求8所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，若所述半导体衬底与所述第一掺杂层的掺杂类型相反，在所述于所述第一深沟槽中形成所述图像传感器像素单元之间的隔离结构之后，还包括：
11.如权利要求1所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述于所述第一深沟槽中形成所述图像传感器像素单元之间的隔离结构包括：
12.如权利要求7所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述形成悬梁连接结构包括：
13.一种前照式图像传感器，其特征在于，采用如权利要求1~12所述的前照式图像传感器的实现方法形成。
...【技术特征摘要】
1.一种前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述刻蚀半导体衬底之前，还包括：
3.如权利要求2所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述提供第一掺杂层之后，还包括：
4.如权利要求3所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，通过外延工艺于所述第一掺杂层表面形成所述第二掺杂层；
5.如权利要求3所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，形成所述第一深沟槽后，还包括：
6.如权利要求5所述的的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述第二掺杂层至少部分覆盖所述第一掺杂层。
7.如权利要求1所述的前照式图像传感器的实现方法，其特征在于，所述刻蚀半导体衬底形成第一深沟槽及由所述第一深沟槽间隔的半导体岛状结构时，形成悬梁连接结构，使至少部分所述半导体岛状结构上部之间通过所述悬梁连接结构相互连接。
8.如权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈丹科，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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