專利名稱：Cmos圖像傳感器及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及CMOS圖像傳感器及其形成方法。
背景技術(shù)：
圖像傳感器的作用是將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。圖像傳感器分為互補(bǔ)金屬氧化物(CM0Q圖像傳感器和電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。CCD圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)是對圖像敏感度較高，噪聲小，但是CCD圖像傳感器與其他器件的集成比較困難，而且CCD圖像傳感器的功耗較高。相比之下，CMOS圖像傳感器具有工藝簡單、易與其他器件集成、體積小、重量輕、功耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前CMOS圖像傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于靜態(tài)數(shù)碼相機(jī)、 照相手機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、醫(yī)療用攝像裝置(例如胃鏡)、車用攝像裝置等。請參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器包括基底100 ；位于所述基底內(nèi)的多個(gè)感光單元101，所述多個(gè)感光單元101呈陣列分布；位于所述感光單元101表面的互連層102 ；位于互連層102內(nèi)的金屬層103 ；位于所述互連層102表面的第一平坦層104 ；位于第一平坦層104表面的彩色濾光片105 ；位于彩色濾光片105表面的第二平坦層106 ；位于第二平坦層106表面的微透鏡107。在公開號(hào)為CN1875486A的中國專利中，對現(xiàn)有圖像傳感器的結(jié)構(gòu)，以及工作原理有更多的詳細(xì)說明。但是，現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器成像質(zhì)量較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種提高圖像傳感器的成像質(zhì)量的CMOS圖像傳感器及其形成方法。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種CMOS圖像傳感器，包括具有第一摻雜類型的基底；位于所述基底內(nèi)且與所述基底的表面齊平的第一感光區(qū)，所述第一感光區(qū)具有第二摻雜類型；位于所述基底表面的絕緣層；位于所述絕緣層內(nèi)的開口，所述開口暴露出第一感光區(qū)；位于所述開口內(nèi)、與所述第一感光區(qū)相連的第二感光區(qū)，所述第二感光區(qū)具有第二摻雜類型?？蛇x地，所述第二感光區(qū)的寬度比第一感光區(qū)的寬度小0. 2 0. 3 μ m。可選地，還包括位于所述基底內(nèi)、與所述基底齊平且環(huán)繞所述第一感光區(qū)的摻雜阱，所述摻雜阱具有第一摻雜類型?？蛇x地，還包括位于所述開口內(nèi)、并覆蓋所述第二感光區(qū)的頂部的隔離層；位于所述絕緣層表面的介質(zhì)層?？蛇x地，還包括位于所述絕緣層內(nèi)、與所述摻雜阱電連接的至少一個(gè)導(dǎo)電插塞；與所述導(dǎo)電插塞電連接的金屬層；位于所述介質(zhì)層內(nèi)的末端導(dǎo)電插塞，所述末端導(dǎo)電插塞與所述絕緣層內(nèi)的金屬層電連接?？蛇x地，所述隔離層具有第一摻雜類型，所述隔離層的離子濃度為1E13 5E14/ cm2，所述隔離層的厚度為IOnm 50nm。可選地，所述第一感光區(qū)和第二感光區(qū)的離子濃度為1E13 5E14/cm2?？蛇x地，所述基底包括半導(dǎo)體襯底、位于所述半導(dǎo)體襯底表面的外延層?？蛇x地，所述半導(dǎo)體襯底的離子濃度為1E14 lE16/cm2 ；所述外延層的離子濃度為 1E13 5E14/cm2?？蛇x地，當(dāng)所述第一摻雜類型為P型時(shí)，第二摻雜類型為N型；當(dāng)所述第一摻雜類型為N型時(shí)，第二摻雜類型為P型。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種CMOS圖像傳感器的形成方法，包括提供具有第一摻雜類型的基底；形成位于所述基底內(nèi)且與所述基底的表面齊平的第一感光區(qū)，所述第一感光區(qū)具有第二摻雜類型；形成位于所述基底表面的絕緣層；形成位于所述絕緣層內(nèi)的開口，所述開口暴露出第一感光區(qū)；形成位于所述開口內(nèi)、與所述第一感光區(qū)相連的第二感光區(qū)，所述第二感光區(qū)具有第二摻雜類型?？蛇x地，所述第二感光區(qū)的形成工藝為選擇性外延生長工藝和原位摻雜?？蛇x地，所述第二感光區(qū)的形成步驟為在溫度為300°C到450°C的腔室內(nèi)，向所述開口內(nèi)通入比值為3 1 1 1的SiH2Cl2和HCl的混合氣體，所述混合氣體中還摻雜有濃度為1E13 5E14/cm2的N型離子，形成硅薄膜作為第二感光區(qū)。可選地，還包括形成位于所述基底內(nèi)、與所述基底齊平且環(huán)繞所述第一感光區(qū)的摻雜阱，所述摻雜阱具有第一摻雜類型；形成位于所述開口內(nèi)、并覆蓋所述第二感光區(qū)的頂部的隔離層；形成位于所述絕緣層表面的介質(zhì)層。可選地，所述隔離層的形成工藝為離子注入。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的感光單元包括位于基底內(nèi)的第一感光區(qū)和位于絕緣層內(nèi)的第二感光區(qū)，光線穿過微透鏡、第二平坦層、彩色濾光片、第一平坦層后，只需再穿過薄薄的介質(zhì)層即到達(dá)第二感光區(qū)。因此，光線從微透鏡表面到達(dá)感光單元的第二感光區(qū)表面的距離減小，使得光線的損失率降低，CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量提高。進(jìn)一步的，本發(fā)明的實(shí)施例CMOS圖像傳感器，形成有環(huán)繞所述第一感光區(qū)的側(cè)壁的摻雜阱，以及位于所述開口內(nèi)、并覆蓋所述第二感光區(qū)的頂部的隔離層。所述摻雜阱和隔離層的摻雜類型與第一感光區(qū)、第二感光區(qū)的摻雜類型相反，可以有效防止所述第一感光區(qū)、第二感光區(qū)產(chǎn)生的電子溢出，導(dǎo)致漏電，從而進(jìn)一步提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的形成方法的流程示意圖；圖4 圖9是本發(fā)明的實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式正如背景所述，現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量不夠理想。本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器，光線依次穿過微透鏡、第二平坦層、彩色濾光片、第一平坦層、互連層后到達(dá)感光單元，光線的損失較為嚴(yán)重，影響了 CMOS 圖像傳感器的成像質(zhì)量。經(jīng)過研究后，本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以通過在互連層內(nèi)形成第二感光區(qū)， 減小光線從微透鏡表面到達(dá)感光單元的第二感光區(qū)表面的距離，降低光線的損失，增加感光靈敏度，從而達(dá)到提高CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量的目的。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施方式
的限制。需要說明的是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述互連層包括位于所述基底表面的絕緣層和位于所述絕緣層表面的介質(zhì)層。其中，所述絕緣層和介質(zhì)層均可以為單層或多層結(jié)構(gòu)，而所述第二感光區(qū)位于所述絕緣層內(nèi)。下面以絕緣層為多層結(jié)構(gòu)，介質(zhì)層為單層結(jié)構(gòu)的 CMOS圖像傳感器為例進(jìn)行示范性說明。請參考圖2，圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述 CMOS圖像傳感器包括具有第一摻雜類型的基底200，所述基底200包括半導(dǎo)體襯底201、位于所述半導(dǎo)體襯底201表面的外延層203，所述外延層203內(nèi)具有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)206 ；位于所述基底200內(nèi)且與所述基底200的表面齊平的第一感光區(qū)205，所述第一感光區(qū)205具有第二摻雜類型；位于所述基底200內(nèi)、與所述基底200齊平且環(huán)繞所述第一感光區(qū)205的摻雜阱 207，所述摻雜阱207具有第一摻雜類型；位于所述基底200表面的絕緣層208，所述絕緣層208包括第一絕緣層209、位于所述第一絕緣層209內(nèi)的與所述摻雜阱207電連接的導(dǎo)電插塞211、位于所述第一絕緣層 209表面的第二絕緣層213、位于所述第二絕緣層213內(nèi)的與所述導(dǎo)電插塞211電連接的金屬層215 ；位于所述絕緣層208內(nèi)的開口(未標(biāo)示)，所述開口暴露出第一感光區(qū)205 ；位于所述開口內(nèi)、與所述第一感光區(qū)205相連的第二感光區(qū)219，所述第二感光區(qū) 219具有第二摻雜類型；位于所述開口內(nèi)、并覆蓋所述第二感光區(qū)219的頂部的隔離層221 ；位于所述絕緣層208表面的介質(zhì)層223，所述介質(zhì)層223內(nèi)形成有末端導(dǎo)電插塞 225，所述末端導(dǎo)電插塞225與所述金屬層215電連接。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一摻雜類型為P型，所述第二摻雜類型為N型。即所述半導(dǎo)體襯底201、外延層203、摻雜阱207、隔離層221具有P型摻雜，所述第一感光區(qū)205、 第二感光區(qū)219具有N型摻雜。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第一摻雜類型可以為N型， 所述第二摻雜類型也可以為P型，所述第一摻雜類型的極性和第二摻雜類型的極性相反。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底201的離子濃度為1E14 lE16/cm2 ；所述外延層203的離子濃度為1E13 5E14/cm2 ；所述摻雜阱207的濃度大于所述外延層203 的離子濃度；所述隔離層221的離子濃度為1E13 5E14/cm2，為使所述隔離層221的防止漏電的效果好，所述隔離層221的厚度為IOnm 50nm;所述第一感光區(qū)205和第二感光區(qū) 219的離子濃度為1E13 5E14/cm2，當(dāng)所述第二感光區(qū)219的寬度比第一感光區(qū)205的寬度小0. 2 0. 3 μ m，CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量好。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述CMOS圖像傳感器還包括位于所述介質(zhì)層223表面的第一平坦層226 ；位于所述第一平坦層2 表面的彩色濾光片227 ；位于所述彩色濾光片 227表面的第二平坦層229 ；位于所述第二平坦層2 表面的微透鏡231。本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的感光單元包括位于基底內(nèi)的第一感光區(qū)和位于絕緣層內(nèi)的第二感光區(qū)，光線穿過微透鏡、第二平坦層、彩色濾光片、第一平坦層后，只需再穿過薄薄的介質(zhì)層即到達(dá)第二感光區(qū)。因此，光線從微透鏡表面到達(dá)感光單元的第二感光區(qū)表面的距離減小，使得光線的損失率降低，CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量提高。并且本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器，具有環(huán)繞所述第一感光區(qū)的摻雜阱，以及位于所述開口內(nèi)、并覆蓋所述第二感光區(qū)的頂部的隔離層。所述摻雜阱和隔離層的摻雜類型與第一感光區(qū)、第二感光區(qū)的摻雜類型相反，可以有效防止所述第一感光區(qū)、第二感光區(qū)產(chǎn)生的電子溢出，導(dǎo)致漏電，從而進(jìn)一步提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。請參考圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的形成方法的流程示意圖，包括步驟S301，提供具有第一摻雜類型的基底，所述基底內(nèi)形成有與所述基底表面齊平的第一感光區(qū)，所述第一感光區(qū)具有第二摻雜類型；步驟S302，形成位于所述基底表面的絕緣層；步驟S303，形成位于所述絕緣層內(nèi)的開口，所述開口暴露出第一感光區(qū)；步驟S304，形成位于所述開口內(nèi)、與所述第一感光區(qū)相連的第二感光區(qū)，所述第二感光區(qū)具有第二摻雜類型；步驟S305，形成位于所述開口內(nèi)、并覆蓋所述第二感光區(qū)的頂部的隔離層；步驟S306，形成位于所述絕緣層表面的介質(zhì)層。請參考圖4 圖9，圖4 圖9示出了本發(fā)明的實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖4，提供具有第一摻雜類型的基底400，所述基底400內(nèi)形成有與所述基底400表面齊平的第一感光區(qū)405，所述第一感光區(qū)405具有第二摻雜類型。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述基底400包括半導(dǎo)體襯底401、位于所述半導(dǎo)體襯底 401表面的外延層403。其中，所述半導(dǎo)體襯底401的材料為任何可以支持摻雜阱407形成的材料，例如可以為絕緣體上硅襯底(S0I襯底)、石英襯底、陶瓷襯底、玻璃襯底，所述半導(dǎo)體襯底401具有第一類型的摻雜類型，即P型摻雜，離子濃度為1E14 lE16/cm2 ；所述外延層403的材料、 摻雜類型與所述半導(dǎo)體襯底401的材料、摻雜類型相同，所不同的是，所述外延層403的離子濃度低于所述半導(dǎo)體襯底401的離子濃度，為1E13 5E14/cm2。所述第一感光區(qū)405具有第二類型摻雜，即N型摻雜，所述第一感光區(qū)405為感光單元的一部分，用于接收光線的信號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一感光區(qū)405的形成工藝為離子注入，具體為在所述外延層403表面形成光刻膠層(未圖示)，所述光刻膠層具有開口(未圖示)，所述開口的位置與所述第一感光區(qū)405的位置相對應(yīng)；以所述光刻膠層為掩膜，向所述外延層403內(nèi)注入濃度為1E13 5E14/cm2的N型離子。在本發(fā)明的實(shí)施例中，還包括形成位于所述基底400內(nèi)、與所述基底400齊平且環(huán)繞所述第一感光區(qū)405的摻雜阱407，用于防止所述第一感光區(qū)405在光線的照射下產(chǎn)生的電子溢出，影響CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。所述摻雜阱407的摻雜類型與所述半導(dǎo)體襯底401、外延層403的摻雜類型相同， 為第一摻雜類型，即P型摻雜。所述摻雜阱407的形成工藝為離子注入，具體為在所述外延層表面形成離子注入窗口，所述窗口的位置與摻雜阱407的位置相對應(yīng)；通過所述離子注入窗口向所述外延層內(nèi)注入P型離子，所述P型離子的濃度大于所述外延層的P型離子的濃度。需要說明的是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述基底400的外延層403內(nèi)還形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)406，所述406位于所述摻雜阱407內(nèi)。請參考圖5，形成位于所述基底400表面的絕緣層408。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述絕緣層408包括第一絕緣層409和位于所述第一絕緣層409表面的第二絕緣層413。其中，所述第一絕緣層內(nèi)形成有至少一個(gè)與所述摻雜阱407 電連接的導(dǎo)電插塞411，所述第二絕緣層413內(nèi)形成有至少一個(gè)與所述導(dǎo)電插塞411電連接的金屬層415。其中，所述第一絕緣層409、第二絕緣層413的材料為SiO2,用于隔離晶體管等器件。所述導(dǎo)電插塞411用于連接晶體管和絕緣層408內(nèi)的金屬層415，傳遞信號(hào)。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述絕緣層408還可以為單一覆層，所述導(dǎo)電插塞411和與所述導(dǎo)電插塞411電連接的金屬層415均形成在單一覆層內(nèi)；或者所述絕緣層408為多層堆棧結(jié)構(gòu)，所述絕緣層408內(nèi)包括多層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電插塞和金屬層，所述絕緣層408的具體結(jié)構(gòu)可以依據(jù)不同的半導(dǎo)體器件作出適當(dāng)調(diào)整。請參考圖6，形成位于所述絕緣層408內(nèi)的開口 417，所述開口 417暴露出第一感光區(qū)405。所述開口 417用于后續(xù)形成第二感光區(qū)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述開口 417的形成工藝為干法刻蝕。由于所述干法刻蝕工藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。考慮到所述開口 417的大小與后續(xù)形成的第二感光區(qū)的大小有關(guān)，影響CMOS圖像傳感器的對光線的靈敏度和成像質(zhì)量。本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述開口 417的寬度在第一感光區(qū)405的寬度的基礎(chǔ)上適當(dāng)微縮0. 2 0. 3 μ m時(shí)，即后續(xù)形成的第二感光區(qū)的寬度比第一感光區(qū)405的寬度小0. 2 0. 3 μ m，形成的CMOS圖像傳感器的靈敏度高、成像質(zhì)量好。請參考圖7，形成位于所述開口(未標(biāo)識(shí))內(nèi)、與所述第一感光區(qū)405相連的第二感光區(qū)419，所述第二感光區(qū)419具有第二摻雜類型。所述第二感光區(qū)419和所述第一感光區(qū)405共同構(gòu)成感光單元，用于接收光線的信號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中光線依次穿過微透鏡、第二平坦層、彩色濾光片、第一平坦層、絕緣層后到達(dá)感光單元(詳情見圖1)，光線的損失較為嚴(yán)重， 影響了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。而在當(dāng)前的技術(shù)條件下，減小上述微透鏡、第二平坦層、彩色濾光片、第一平坦層、絕緣層的厚度難以實(shí)現(xiàn)，需要采用別的方法減小光線從微透鏡表面到達(dá)感光單元的表面的距離，從而減小光線的損失，提高CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。經(jīng)過進(jìn)一步研究后，本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在所述絕緣層408的開口內(nèi)形成第二感光區(qū)419，由于所述第二感光區(qū)419位于絕緣層408內(nèi)，光線從微透鏡到達(dá)第二感光區(qū)419的距離有效減小，降低了光的損失，從而提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二感光區(qū)419的形成工藝為選擇性外延生長工藝和原位摻雜。具體為在溫度為300°C到450°C的腔室內(nèi)，向所述開口內(nèi)通入比值為3 1 1 1的SiH2Cl2和HCl的混合氣體，所述混合氣體中還摻雜有濃度為1E13 5E14/cm2的N 型離子，形成硅薄膜作為第二感光區(qū)419。由于混合氣體中的HCl能夠腐蝕作為絕緣層408 的SiO2，因此形成的硅薄膜不會(huì)形成在絕緣層408的表面，僅形成在所述開口內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例的形成第二感光區(qū)419的形成工藝簡單，省去了化學(xué)機(jī)械拋光等工藝步驟。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第二感光區(qū)419的形成工藝可以為外延生長工藝和離子注入；或者可以為沉積工藝和離子注入等。請參考圖8，形成位于所述開口內(nèi)、并覆蓋所述第二感光區(qū)419的頂部的隔離層 421。所述隔離層421用于防止感光單元漏電，即防止所述第二感光區(qū)419產(chǎn)生的電子由所述第二感光區(qū)419的頂部溢出。在本發(fā)明的實(shí)施例中，為使所述隔離層421的防止漏電的效果好，所述隔離層421的厚度為IOnm 50nm。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述隔離層421的形成工藝為離子注入，具體為在所述第二感光區(qū)419的頂部形成離子注入窗口，通過所述離子注入窗口向所述第二感光區(qū)419的頂部注入濃度為1E13 5E14/cm2的第二類型摻雜的離子，即P型離子。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，還可以分別在所述第二感光區(qū)419的頂部和側(cè)壁、以及第一感光區(qū)405的頂部形成離子注入窗口，通過所述離子注入窗口向所述第二感光區(qū) 419的頂部和側(cè)壁、以及所述第一感光區(qū)405的頂部注入濃度為1E13 5E14/cm2的第二類型摻雜的離子，即P型離子，形成環(huán)繞所述第二感光區(qū)419的側(cè)壁、并覆蓋所述第二感光區(qū) 419的頂部和所述第一感光區(qū)405的頂部的隔離層421。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第二類型摻雜的離子也可以為N 型離子，只要滿足第一類型摻雜的離子和第二類型摻雜的離子的極性相反即可。請參考圖9，形成位于所述絕緣層408表面的介質(zhì)層423。所述介質(zhì)層423中形成有末端導(dǎo)電插塞425，所述末端導(dǎo)電插塞425與所述絕緣層408內(nèi)的金屬層415相連，所述介質(zhì)層423用于隔離所述第二感光區(qū)419。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述介質(zhì)層423的厚度為700~900 A。與現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器相比，光線穿過所述微透鏡、第二平坦層、彩色濾光片、第一平坦層后，只需再穿過薄薄的介質(zhì)層423即到達(dá)第二感光區(qū)419，而不必再穿過絕緣層408，光線從微透鏡表面到達(dá)感光單元的第二感光區(qū)419的距離大大減小，降低了光線的損失，提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述介質(zhì)層423中也可以為多層堆棧的結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其光線的利用率和成像質(zhì)量也都可以得到提高。在執(zhí)行完步驟S301 步驟S306后，本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的形成方法還包括形成位于所述介質(zhì)層423表面的第一平坦層426 ；形成位于所述第一平坦層似6表面的彩色濾光片427 ；形成位于所述彩色濾光片427表面的第二平坦層429 ；形成位于所述第二平坦層4 表面的微透鏡431。本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的形成方法，形成的CMOS圖像傳感器的光線信號(hào)損失率降低，不易漏電，成像質(zhì)量高。綜上，本發(fā)明的實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的感光單元包括位于基底內(nèi)的第一感光區(qū)和位于絕緣層內(nèi)的第二感光區(qū)，光線穿過微透鏡、第二平坦層、彩色濾光片、第一平坦層后，只需再穿過薄薄的介質(zhì)層即到達(dá)第二感光區(qū)。因此，光線從微透鏡表面到達(dá)感光單元的第二感光區(qū)表面的距離減小，使得光線信號(hào)損失率降低，CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量提
尚ο進(jìn)一步的，本發(fā)明的實(shí)施例CMOS圖像傳感器，具有環(huán)繞所述第一感光區(qū)的側(cè)壁的摻雜阱，以及位于所述開口內(nèi)、環(huán)繞所述第一感光區(qū)和第二感光區(qū)的側(cè)壁并覆蓋所述第二感光區(qū)的頂部的隔離層。所述摻雜阱和隔離層的摻雜類型與第一感光區(qū)、第二感光區(qū)的摻雜類型相反，可以有效防止所述第一感光區(qū)、第二感光區(qū)產(chǎn)生的電子溢出，導(dǎo)致漏電，從而進(jìn)一步提高了 CMOS圖像傳感器的成像質(zhì)量。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種CMOS圖像傳感器，包括具有第一摻雜類型的基底；位于所述基底內(nèi)且與所述基底的表面齊平的第一感光區(qū)，所述第一感光區(qū)具有第二摻雜類型；位于所述基底表面的絕緣層；其特征在于，還包括位于所述絕緣層內(nèi)的開口，所述開口暴露出第一感光區(qū)；位于所述開口內(nèi)、與所述第一感光區(qū)相連的第二感光區(qū)，所述第二感光區(qū)具有第二摻雜類型。
2.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述第二感光區(qū)的寬度比第一感光區(qū)的寬度小0. 2 0. 3 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，還包括位于所述基底內(nèi)、與所述基底齊平且環(huán)繞所述第一感光區(qū)的摻雜阱，所述摻雜阱具有第一摻雜類型。
4.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，還包括位于所述開口內(nèi)、并覆蓋所述第二感光區(qū)的頂部的隔離層；位于所述絕緣層表面的介質(zhì)層。
5.如權(quán)利要求4所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，還包括位于所述絕緣層內(nèi)、與所述摻雜阱電連接的至少一個(gè)導(dǎo)電插塞；與所述導(dǎo)電插塞電連接的金屬層；位于所述介質(zhì)層內(nèi)的末端導(dǎo)電插塞，所述末端導(dǎo)電插塞與所述絕緣層內(nèi)的金屬層電連接。
6.如權(quán)利要求4所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述隔離層具有第一摻雜類型， 所述隔離層的離子濃度為1E13 5E14/cm2，所述隔離層的厚度為IOnm 50nm。
7.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述第一感光區(qū)和第二感光區(qū)的離子濃度為1E13 5E14/cm2。
8.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述基底包括半導(dǎo)體襯底、位于所述半導(dǎo)體襯底表面的外延層。
9.如權(quán)利要求8所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底的離子濃度為 1E14 lE16/cm2 ；所述外延層的離子濃度為1E13 5E14/cm2。
10.如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，當(dāng)所述第一摻雜類型為P型時(shí)，第二摻雜類型為N型；當(dāng)所述第一摻雜類型為N型，第二摻雜類型為P型。
11.一種如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，包括提供具有第一摻雜類型的基底；形成位于所述基底內(nèi)且與所述基底的表面齊平的第一感光區(qū)，所述第一感光區(qū)具有第二摻雜類型；形成位于所述基底表面的絕緣層；其特征在于，還包括形成位于所述絕緣層內(nèi)的開口，所述開口暴露出第一感光區(qū)；形成位于所述開口內(nèi)、與所述第一感光區(qū)相連的第二感光區(qū)，所述第二感光區(qū)具有第二摻雜類型。
12.如權(quán)利要求11所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于，所述第二感光區(qū)的形成工藝為選擇性外延生長工藝和原位摻雜。
13.如權(quán)利要求12所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于，所述第二感光區(qū)的形成步驟為在溫度為300°C到450°C的腔室內(nèi)，向所述開口內(nèi)通入比值為3 1 1 1 的SiH2Cl2和HCl的混合氣體，所述混合氣體中還摻雜有濃度為1E13 5E14/cm2的N型離子，形成硅薄膜作為第二感光區(qū)。
14.如權(quán)利要求11所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于，還包括形成位于所述基底內(nèi)、與所述基底齊平且環(huán)繞所述第一感光區(qū)的摻雜阱，所述摻雜阱具有第一摻雜類型；形成位于所述開口內(nèi)、并覆蓋所述第二感光區(qū)的頂部的隔離層；形成位于所述絕緣層表面的介質(zhì)層。
15.如權(quán)利要求14所述的CMOS圖像傳感器的形成方法，其特征在于，所述隔離層的形成工藝為離子注入。
全文摘要
一種CMOS圖像傳感器，包括具有第一摻雜類型的基底；位于所述基底內(nèi)且與所述基底的表面齊平的第一感光區(qū)，所述第一感光區(qū)具有第二摻雜類型；位于所述基底表面的絕緣層；位于所述絕緣層內(nèi)的開口，所述開口暴露出第一感光區(qū)；位于所述開口內(nèi)、與所述第一感光區(qū)相連的第二感光區(qū)，所述第二感光區(qū)具有第二摻雜類型。本發(fā)明實(shí)施例的CMOS圖像傳感器通過第二感光區(qū)的形成，從而提高感光區(qū)的整體高度，獲得的成像質(zhì)量好，且形成工藝簡單。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102332459SQ201110213090
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者張博 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司