具有背面Ｐ＋掺杂层的背面受光影像传感器制造技术

本发明专利技术提供一种背面受光影像传感器，其包括一具有一Ｐ－型区的半导体层。一正面及背面Ｐ＋掺杂层形成于该半导体层内。具有一光电二极管的一影像像素形成于该半导体层内，其中该光电二极管是在该半导体层的Ｐ－型区内、于该正面Ｐ＋掺杂层与该背面Ｐ＋层之间形成的一Ｎ－区。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大致上是关于影像传感器，特定言之是关于但不限于背面受光影像传感O本申请案主张2008年2月8日申请的美国临时申请案第61/027，368号的权利， 该案以引用的方式并入本文中。现有技术现今许多半导体影像传感器是正面受光。即，其等包括构建于一半导体晶圆的正 面上的影像数组，其中光是自该相同正面接收于影像数组。然而，正面受光影像传感器有许 多缺点，其中之一是一受限的填充因子。背面受光影像传感器是正面受光影像传感器的一替代品，其解决与正面受光相关 联的填充因子问题。背面受光影像传感器包括构建于半导体晶圆的正面上的影像数组，但 其透过晶圆之一背面接收光。然而，为侦测来自背面的可见光，晶圆必须极薄。晶圆的背面 上可包括微透镜以改良背面受光传感器的灵敏度。可最优化晶圆的厚度以改良频谱性能及 减少串扰。即，由于最终半导体晶圆厚度增加，光可被晶圆更有效地收集。对于在被吸收之 前更深地穿入硅中的红光，此尤为适用。同时，在表面附近被吸收的蓝光可产生光电子，光 电子在背面重组，返回背面或收集于一相邻像素。在硅的背面重组的光电子可导致灵敏度 减少，而收集于一相邻像素的光电子可导致影像传感器的串扰。由于最终半导体晶圆厚度 减少，更多红光完全透过收集区传递而不被吸收且因此进一步减少灵敏度。因此，需要有一 减少串扰而具有改良灵敏度的背面受光装置。附图说明图1是根据本专利技术的一实施例，绘示一背面受光影像传感器的一方块图。图2是根据本专利技术的一实施例，一背面受光影像传感器的一影像像素的一截面 图。图3A至3F绘示一背面P+掺杂层的离子浓度的多种斜率。图4绘示一背面受光影像传感器对一背面P+掺杂层的多种离子浓度斜率的灵敏度。图5绘示一背面P+掺杂层的多种离子浓度。图6绘示一背面受光影像传感器对一背面P+掺杂层的多种离子浓度的灵敏度。图7绘示对一背面受光影像传感器的多种剩余基板厚度的频谱响应。图8绘示一背面受光影像传感器对一背面受光影像传感器的多种剩余基板厚度 的灵敏度。图9A至9D根据本专利技术的一实施例，绘示形成一背面受光影像传感器的一影像像 素的一过程。图10是根据本专利技术的一实施例，绘示一背面受光影像数组内的二个四晶体管(“4T 〃)像素的像素电路的一主要组件符号说明100影像传感器105像素数组110读出电路115功能逻辑120控制电路200影像像素205P-型基板207正面209背面2ION-区211植入深度213剩余基板厚度215P+钉扎层220背面P+掺杂层225浅沟渠隔离/STI230转移闸235N+区/浮动扩散区240P-井245深P-井300影像像素305基板307正面309背面310保护氧化物315层间电介质317隔离区320金属堆叠325光电二极管330钉扎层335转移闸340金属间电介质层345金属间电介质层350硼离子355硼掺杂层360植入深度365剩余基板厚度370抗反射层电路图。375彩色滤光器380微透镜400像素电路Cl-Cx 像素行Rl-Ry 像素列Pl-Pn 像素M1、M2金属互连层Tl转移晶体管T2重设晶体管T3源极随耦(“SF")晶体管T4选择晶体管VDD电力轨PD光电二极管TX转移信号RST重设信号FD浮动扩散节点SEL选择信号最佳实施方式本专利技术的非限制及非详尽实施例是参考下列图式描述，其中除非另有指定，各图 中相同参考数字是指相同部分。本文描述具有背面P+掺杂层的一背面受光影像传感器的实施例。在下列描述中， 阐述许多特定细节以提供实施例的一彻底了解。然而，熟悉相关技术者应认知本文描述的 技术可在无该等特定细节的一个或多个的情况下实践，或用其它方法、组件、材料等等实 践。在其它实例中，未详细显示或描述已熟知的结构、材料或操作，以避免模糊某些态样。本说明书各处对「一个实施例」或「一实施例」的参考意味结合该实施例描述的一 特定特征、结构或特性是包括于本专利技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处的不同 位置出现的词组「在一个实施例中」或「在一实施例中」不必全指同一实施例。此外，该等 特定特征、结构或特性可以任何适当的方式组合于一个或多个实施例中。本说明书各处，使用若干专门术语。除非本文另有明确定义或明显建议其等的使 用背景，该等术语将具有其等所源自的技术中的普通意义。「量子效率」在本文中定义为产 生的载子数与入射于一影像传感器的一主动区上的光子数的比率。「暗电流」在本文中定义 为当影像传感器上没有入射光时在一影像传感器中流动的电流。「白像素缺陷」在本文中定 义为一影像传感器中的一像素，该影像传感器包括具有一过量电流泄漏的一主动区。图1是根据本专利技术的一实施例，绘示一背面受光影像传感器100的一方块图。影 像传感器100的所绘示实施例包括一像素数组105、读出电路110、功能逻辑115及控制电 路 120。像素数组105是背面受光影像传感器或像素(例如，像素Pl，P2···，Pn)的一二维 (〃 2D")数组。在一个实施例中，每一像素是一主动像素传感器(“APS")，诸如一互补 金属氧化物半导体(“CMOS")影像像素。如所绘示，每一像素经配置为一列(例如，列Rl至Ry)及一行(例如，行Cl至Cx)以撷取一人员、位置或对象的影像数据，该影像数据其后 可用于呈现该人员、位置或对象的一 2D影像。每一像素已经撷取其影像数据或影像电荷之后，该影像数据是藉由读出电路110 读出并转移至功能逻辑115。读出电路110可包括放大电路、模拟至数字转换电路或其它。 功能逻辑115可仅储存影像数据或甚至藉由施加后影像效应(例如，剪裁、旋转、移除红眼、 调整亮度、调整对比度或其它)而操纵影像数据。在一个实施例中，读出电路110可沿着读 出行线(已绘示)一次读出一列影像数据，或可使用多种其它技术(未绘示)读出影像数 据，诸如同时串行读出或完全并行读出全部像素。控制电路120被耦合至像素数组105以控制像素数组105的操作特性。举例而言， 控制电路120可产生一快门信号用于控制影像撷取。图2是一背面受光影像传感器的一影像像素200的一截面图。影像像素200是 图1中显示的像素数组105的至少一个像素的一种可行性实施。影像像素200的所绘示 实施例包括一半导体层(即，P-型基板205)。于基板205内形成的是一光电二极管(即， N-区210)、一正面P+掺杂层(S卩，P+钉扎层215)、一背面P+掺杂层220、一浅沟渠隔离 (“STI" ) 225、一转移闸 230、一浮动扩散(S卩，N+区 235)、一 P-井 240 及一深 P-井 245。影像像素200对入射于基板205的背面209上的光具感旋光性。在影像像素200 中，多数光子吸收发生在基板205的背面209附近。为分离藉由光子吸收建立的电子_电 洞对及将电子驱赶至N-区210，在基板205的背面209附近需要一电场。因此，一高度掺杂 P+层220是藉由掺杂基板205的背面209而建立以建立此电场。在一个实施例中，背面P+ 层220是使用硼掺杂及雷射退火而建立。在一个实施例中，N-区210是形成于基板205内 以自P+钉扎层215延伸至背面P+层220。如图2中所示，背面P+层220是植入至一植入深度211且基板205具有一剩余基 板厚度213本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互补金属氧化物半导体（″ＣＭＯＳ″）背面受光影像传感器，其包含：一半导体层，其具有一Ｐ－型区；一正面Ｐ＋掺杂层，其形成于该半导体层内；一背面Ｐ＋掺杂层，其形成于该半导体层内；一影像像素，其具有一光电二极管形成于该半导体层内，其中该光电二极管是在该半导体层的该Ｐ－型区中于该正面Ｐ＋掺杂层与该背面Ｐ＋层之间形成的一Ｎ－区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：野崎秀俊，HE罗兹，
申请(专利权)人：美商豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]