專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器及其制造方法。
技術(shù)背景圖像傳感器是用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。圖像傳感器 中需要解決的一個(gè)問(wèn)題是提高光敏度，即將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的比 率。如圖1所示，圖像傳感器的光敏度降低的多個(gè)原因之一是由于反射，使得通過(guò)微透鏡20而聚集并入射至光電二極管10的光線并不會(huì)被完全吸收。 因此，部分入射光被反射，或者沒(méi)有被光電二極管10區(qū)域吸收而消失， 而這會(huì)降低圖像傳感器的光敏度。發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，實(shí)施例提供了一種圖像傳感器及其制造方 法，用于通過(guò)將入射光有效地發(fā)射至光電二極管區(qū)域來(lái)提高光敏度。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像傳感器包括形成于半導(dǎo)體襯底上的隔離層、晶 體管區(qū)域和光電二極管區(qū)域；以及多個(gè)孔，形成于所述光電二極管區(qū)域內(nèi)。所述多個(gè)孔可以密集地形成于所述光電二極管區(qū)域內(nèi)。所述多個(gè)孔可以隨意 地或以不同圖案形成在光電二極管區(qū)域內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)孔是 以設(shè)計(jì)規(guī)則中的最小尺寸形成的。在另一實(shí)施例中，圖像傳感器的制造方法包括在半導(dǎo)體襯底上定義隔 離層區(qū)域、晶體管區(qū)域、以及光電二極管區(qū)域；在所述光電二極管區(qū)域上形 成多個(gè)孔；將第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入所述光電二極管區(qū)域以形成第一導(dǎo)電類(lèi) 型離子注入?yún)^(qū)域；以及將第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入所述第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入 區(qū)域以形成第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在形成隔離 溝槽的同時(shí)，在光電二極管區(qū)域內(nèi)形成多個(gè)孔。
本發(fā)明的圖像傳感器及其制造方法可以通過(guò)將入射光有效地傳送至光 電二極管區(qū)域來(lái)提高光敏度。


圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中圖像傳感器的局限性。圖2至圖4說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器的制造方法。
具體實(shí)施方式
在實(shí)施例的描述中，當(dāng)各個(gè)層、區(qū)域、焊盤(pán)、或圖案被指為"位于…上 /之上/以上/上方"或"位于…下/之下/以下/下方"時(shí)，它們可以是直接形成 于層、層、區(qū)域、焊盤(pán)、或圖案上，或者也可以有介于中間的層、區(qū)域或圖 案存在，其含義應(yīng)該根據(jù)實(shí)施例的范圍而理解。以下，將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例。圖2至圖4用于根據(jù)實(shí)施例說(shuō)明圖像傳感器的制造方法。如圖2所示，將隔離層210、光電二極管區(qū)域220以及晶體管區(qū)域230 定義在半導(dǎo)體襯底200上，并且在光電二極管區(qū)域220內(nèi)形成多個(gè)孔。形成于光電二極管區(qū)域200中的所述多個(gè)孔是隨意地或以各種圖案形成 于半導(dǎo)體襯底200中的。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)孔通過(guò)不同尺寸的孔蝕 刻至襯底。半導(dǎo)體襯底200內(nèi)的孔以溝槽形、圓形、或者多邊形形成。在實(shí) 施例中，所述多個(gè)孔以相同的形狀制成，或者也可以使用多種圖案或形狀制 成。所述多個(gè)孔可以形成為具有預(yù)定的深度。所述多個(gè)孔可以密集地形成于 光電二極管區(qū)域220中。在實(shí)施例中，光電二極管區(qū)域220中的至少一個(gè)孔 以設(shè)計(jì)規(guī)則中的最小尺寸形成。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)孔用來(lái)形成大致 圖案化的表面。該大致圖案化的表面可以是隨意蝕刻的構(gòu)形。它可以通過(guò)對(duì) 全部光電二極管區(qū)域進(jìn)行的蝕刻工藝而實(shí)現(xiàn)。該隨意蝕刻的構(gòu)形可以以淺的 深度設(shè)置在該光電二極管區(qū)域內(nèi)。在用于將隔離層210形成在半導(dǎo)體襯底220上的蝕刻工藝期間，形成光 電二極管區(qū)域220中的孔。隔離層210的示例包括淺溝槽隔離(STI)。在 更進(jìn)一步的實(shí)施例中，在實(shí)施蝕刻工藝后實(shí)施等離子體處理以處理襯底的表 面。
參見(jiàn)圖3，第一導(dǎo)電類(lèi)型離子被注入光電二極管區(qū)域220內(nèi)以形成第一 導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域221。隨后，第二導(dǎo)電類(lèi)型離子被注入該第一導(dǎo)電類(lèi) 型離子注入?yún)^(qū)域221內(nèi)以形成第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域223。例如，通過(guò)注入n型摻雜劑形成第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域221，并且 通過(guò)注入p型摻雜劑形成第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域223?？蛇x擇地，通過(guò) 注入p型摻雜劑形成第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域221，并且通過(guò)注入n型摻 雜劑形成第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域223。如上所述而形成的第一導(dǎo)電類(lèi)型 離子注入?yún)^(qū)域221和第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域223用以形成光電二極管。當(dāng)在光電二極管區(qū)域220內(nèi)形成多個(gè)孔時(shí)，所述多個(gè)孔可以密集地形成 在光電二極管區(qū)域220內(nèi)。通過(guò)在光電二極管內(nèi)密集地形成所述多個(gè)孔，可 以增大入射至孔的光量并提高圖像傳感器的光敏度。在實(shí)施例中，以適合于 光電二極管區(qū)域220的面積的盡可能多的孔來(lái)蝕刻光電二極管區(qū)域220，所 述盡可能多的孔具有設(shè)計(jì)規(guī)則中的最小尺寸。在另一個(gè)實(shí)施例中，在等離子 體蝕刻環(huán)境中對(duì)所述光電二極管區(qū)域220進(jìn)行蝕刻，以在該光電二極管區(qū)域 形成大致圖案化的表面。如圖4所示，隨后，金屬沉積前的介電(Pre-Metal-Dielectric， PMD) 層形成于包括晶體管的半導(dǎo)體襯底200上，在該P(yáng)MD層上至少形成一個(gè)金 屬層。在實(shí)施例中，形成了三個(gè)金屬層，但是也可以根據(jù)設(shè)計(jì)而形成更多或 更少數(shù)目的金屬層。此外，濾色鏡進(jìn)一步形成在光電二極管區(qū)域220上，以選擇性地發(fā)射屬 于預(yù)定波長(zhǎng)段的光線，并使所述光線從濾色鏡上入射至半導(dǎo)體襯底200上的 光電二極管區(qū)域220中。此外，可以在濾色鏡上形成微透鏡以聚集光線。使用上述圖像傳感器制造方法生產(chǎn)的圖像傳感器包括隔離層210、光 電二極管區(qū)域220、以及晶體管區(qū)域230，在光電二極管區(qū)域220內(nèi)形成多 個(gè)孔。光電二極管區(qū)域220內(nèi)的多個(gè)孔可以以各種圖案形成在半導(dǎo)體襯底200 上。半導(dǎo)體襯底200上的孔可以，例如，以溝槽形、圓形、或多邊形而形成。 所述多個(gè)孔可以形成為具有預(yù)定的深度。所述多個(gè)孔可以以相同的形狀制 成，或者也可以使用多種圖案或形狀制成?？蛇x擇地，所述多個(gè)孔可以為隨 意的構(gòu)形，以形成大致的圖案化的表面
此外，當(dāng)形成隔離層210時(shí)，可以根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則中的最小尺寸形成光電 二極管區(qū)域220內(nèi)的孔。這樣，可以擴(kuò)大光電二極管區(qū)域220的表面面積。 因此，就更充分地?cái)U(kuò)大了被入射至光電二極管區(qū)域的光線照亮的面積，從而 提高了圖像器件的光敏度。當(dāng)在光電二極管區(qū)域220內(nèi)形成多個(gè)孔時(shí)，該多個(gè)孔可以在光電二極管 區(qū)域220內(nèi)密集地形成。通過(guò)在光電二極管內(nèi)密集地形成多個(gè)孔，可以增大 入射至孔的光量并提高圖像傳感器的光敏度。具有上述結(jié)構(gòu)的圖像傳感器能夠使入射光從外部經(jīng)由光電二極管區(qū)域 220內(nèi)形成的孔而傳送至第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域221和第二導(dǎo)電類(lèi)型離 子注入?yún)^(qū)域223。入射至孔內(nèi)的入射光在孔的內(nèi)表面上被反射，并傳送至光 電二極管區(qū)域220內(nèi)所形成的第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域221和第二導(dǎo)電類(lèi) 型離子注入?yún)^(qū)域223。以最小的光損失使入射至孔內(nèi)的入射光線傳送至半導(dǎo) 體襯底內(nèi)的光電二極管區(qū)域220內(nèi)。這樣，由于可以以最小的光損失使入射 光傳送至半導(dǎo)體區(qū)域200內(nèi)的光電二極管區(qū)域220內(nèi)，因此可以提高圖像器 件的光敏度。此外，當(dāng)用于聚集光線的微透鏡根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容形成于圖像傳感器內(nèi) 時(shí)，可以擴(kuò)大工藝裕度(processmargin)以形成微透鏡。將微透鏡設(shè)計(jì)為使 其焦距延伸至孔內(nèi)。因?yàn)榛旧纤腥肷涔舛急粋魉椭涟雽?dǎo)體襯底上的光電 二極管區(qū)域220內(nèi)，那么微透鏡的焦距延伸至孔內(nèi)任何位置(包括例如孔的 入口)都沒(méi)有關(guān)系，微透鏡的焦距還可以形成為延伸至光電二極管區(qū)域220。如上所述，根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器及其制造方法可以通過(guò)將入射光有 效地傳送至光電二極管區(qū)域來(lái)提高光敏度。在本說(shuō)明書(shū)中提到的"一個(gè)實(shí)施例"、"實(shí)施例"，"示例性實(shí)施例" 等，都意味著結(jié)合實(shí)施例所描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)、或特性被包含在本發(fā) 明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在本說(shuō)明書(shū)各處出現(xiàn)的這些詞語(yǔ)并不一定都指同一 個(gè)實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合任一實(shí)施例來(lái)描述特定的特征、結(jié)構(gòu)、或特性時(shí)， 則認(rèn)為其落入本領(lǐng)域技術(shù)人員可以結(jié)合其它的實(shí)施例而實(shí)施這些特征、結(jié)構(gòu) 或特性的范圍內(nèi)。雖然以上參考本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例而對(duì)實(shí)施例進(jìn)行了描述，但應(yīng) 理解的是，本領(lǐng)域人員可以導(dǎo)出落在此公開(kāi)的原理的精神和范圍內(nèi)的其它任
何改型和實(shí)施例。更具體地，可以在此公開(kāi)、附圖以及所附權(quán)利要求書(shū)的范 圍內(nèi)對(duì)組件和/或附件組合排列中的排列進(jìn)行各種變更與改型。除了組件和/ 或排列的變更與改型之外，本發(fā)明的其他應(yīng)用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯 而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1、一種圖像傳感器，包括隔離層、晶體管區(qū)域、以及光電二極管區(qū)域，均形成于半導(dǎo)體襯底上；以及多個(gè)孔，形成于所述光電二極管區(qū)域內(nèi)。
2、 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述多個(gè)孔中的至少一個(gè)以 設(shè)計(jì)規(guī)則中的最小尺寸形成。
3、 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中位于所述光電二極管區(qū)域內(nèi) 的所述多個(gè)孔以溝槽形、圓形、或者多邊形形成。
4、 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述光電二極管區(qū)域包括第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域和第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域。
5、 如權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其中所述第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入 區(qū)域沿著所述多個(gè)孔的表面形成，并且所述第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域在所 述第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域之下的所述光電二極管區(qū)域內(nèi)形成。
6、 如權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其中所述第一導(dǎo)電類(lèi)型離子為n 型離子，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型離子為p型離子。
7、 如權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其中所述第一導(dǎo)電類(lèi)型離子為p 型離子，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型離子為n型離子。
8、 如權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，還包括微透鏡，形成于所述光電 二極管區(qū)域上，其中所述微透鏡的焦距延伸至孔內(nèi)。
9、 如權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，還包括微透鏡，形成于所述光電 二極管區(qū)域上，其中所述微透鏡的焦距延伸至所述光電二極管區(qū)域。
10、 一種圖像傳感器的制造方法，所述方法包括 在半導(dǎo)體襯底上定義隔離層區(qū)域、晶體管區(qū)域、以及光電二極管區(qū)域； 在所述光電二極管區(qū)域內(nèi)形成多個(gè)孔；通過(guò)將第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入具有所述多個(gè)孔的光電二極管區(qū)域內(nèi)而 形成第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域；以及通過(guò)將第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入所述第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域內(nèi)而形 成第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域。
11、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中在所述光電二極管區(qū)域內(nèi)形成所 述多個(gè)孔包括以設(shè)計(jì)規(guī)則中的最小尺寸形成至少一個(gè)孔。
12、 如權(quán)利要求10所述的方法，還包括所述光電二極管區(qū)域內(nèi)的所述多個(gè)孔的表面是以圓形或多邊形形成。
13、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述光電二極管區(qū)域內(nèi)的所述多 個(gè)孔是在用于將所述隔離層形成在所述半導(dǎo)體襯底上的蝕刻工藝期間形成 的。
14、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中位于所述光電二極管區(qū)域內(nèi)的所 述多個(gè)孔通過(guò)單獨(dú)的蝕刻工藝形成，該單獨(dú)的蝕刻工藝不同于在所述半導(dǎo)體 襯底上形成所述絕緣層的工藝。
15、 如權(quán)利要求10所述的方法，還包括在所述光電二極管區(qū)域內(nèi)形成 所述多個(gè)孔之后，實(shí)施等離子體處理以處理所述襯底的表面。
16、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域 沿著所述多個(gè)孔的表面形成，且所述第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域在所述第一 導(dǎo)電類(lèi)型離子注入?yún)^(qū)域之下的所述光電二極管區(qū)域內(nèi)形成。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括在所述光電二極管區(qū)域上形成 微透鏡，其中所述微透鏡的焦距延伸至孔內(nèi)。
18、 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括在所述光電二極管區(qū)域上形成 微透鏡，其中所述微透鏡的焦距延伸至所述光電二極管區(qū)域。
全文摘要
提供一種圖像傳感器及其制造方法。所述圖像傳感器包括位于半導(dǎo)體襯底上的隔離層、晶體管區(qū)域、以及光電二極管區(qū)域。多個(gè)孔可以形成于所述光電二極管區(qū)域的襯底上。所述多個(gè)孔可以密集地形成于所述襯底內(nèi)。至少一個(gè)孔以設(shè)計(jì)規(guī)則中的最小尺寸形成。本發(fā)明的圖像傳感器及其制造方法可以通過(guò)將入射光有效地傳送至光電二極管區(qū)域來(lái)提高光敏度。
文檔編號(hào)H01L21/822GK101132018SQ20071014279
公開(kāi)日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月23日
發(fā)明者韓載元 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司