图像传感器及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
【背景技术】
[0002]图像传感器是将光信号转换为电信号的装置，在数字电视、可视通信市场中有着广泛的应用。
[0003]CMOS图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)是一种利用光电技术原理所制造的图像传感元件。其感光像素的构成是阵列式结构，主要由MOS电容或是p-n结感光二极管组成。CIS是将光敏感光单元阵列(光电二极管)、传输晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管以及选择晶体管等部分采用传统的芯片工艺集成在一块硅片板上形成的。
[0004]采用绝缘体上娃(5;11;[(3011-011-111811131:01'，501)衬底制造0105图像传感器，能够有效减少半导体器件的漏电流，在半导体技术领域具有重要应用。SOI衬底包括:晶圆背面吸收层，作为支撑层的底层衬底、位于底层衬底表面的埋氧层;位于埋氧层表面的顶层衬底。在SOI衬底制备过程中，顶层衬底中不可避免地会引入金属杂质，顶层衬底中的金属杂质对图像传感器性能有巨大的负面影响。
[0005]由于绝缘体上硅衬底包括埋氧层，埋氧层容易阻挡顶层衬底中金属杂质向晶圆背面吸收层扩散，晶圆背面吸收层很难对顶层衬底中的金属杂质起到吸收作用。顶层衬底中的金属杂质在热处理过程中很容易扩散到像素区的半导体器件中，并被捕获形成金属杂质能级，产生暗电流，影响图像质量。
[0006]由此可见，现有技术中利用绝缘体上硅衬底形成的CIS具有暗电流较大、图像传感器性能差的缺点。
【发明内容】
[0007]本发明解决的问题是提供一种图像传感器及其形成方法，能够减小图像传感器的暗电流，增加图像传感器的性能。
[0008]为了实现上述技术目的，根据本发明，提供一种图像传感器的形成方法，包括:
[0009]叠层衬底，所述叠层衬底包括:底层衬底;位于底层衬底表面的埋氧层;位于埋氧层表面的顶层衬底，所述叠层衬底包括像素区和位于所述像素区外围的吸收区；
[0010]位于所述像素区的半导体器件单元；
[0011]位于吸收区叠层衬底中的吸收结构，所述吸收结构包括吸收层，所述吸收层包括多晶层。
[0012]可选的，所述吸收层还包括:位于多晶层表面的覆盖层。
[0013]可选的，所述吸收结构包括一层吸收层或多层重叠吸收层。
[0014]可选的，所述多晶层的材料为多晶硅;所述覆盖层的材料为氧化硅。
[0015]可选的，所述吸收层平行于衬底表面的截面为环绕所述像素区的环形。
[0016]可选的，所述覆盖层的厚度为10埃?100埃;所述多晶层的厚度为100埃?1000埃。
[0017]可选的，所述吸收结构与所述埋氧层接触。
[0018]可选的，所述置层衬底为绝缘体上娃衬底;所述顶层衬底和底层衬底的材料为娃；所述埋氧层的材料为氧化硅；
[0019]或者所述叠层衬底为绝缘体上锗衬底;所述顶层衬底和底层衬底的材料为锗;所述埋氧层的材料为氧化锗；
[0020]相应的，本发明还提供一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括:
[0021 ]提供叠层衬底，所述叠层衬底包括:底层衬底;位于底层衬底表面的埋氧层;位于埋氧层表面的顶层衬底，所述叠层衬底包括:像素区和位于所述像素区外围的吸收区；
[0022]刻蚀所述吸收区叠层衬底，形成凹槽；
[0023]在所述凹槽中形成吸收结构，所述吸收结构包括吸收层，所述吸收层包括:多晶层。
[0024]可选的，所述吸收层还包括:位于所述多晶层表面的覆盖层；
[0025]形成所述吸收层的步骤包括:在所述凹槽底部和侧壁表面形成多晶层;在所述多晶层表面形成覆盖层；
[0026]刻蚀所述吸收区叠层衬底，形成凹槽的步骤中刻蚀至暴露出所述埋氧层。
[0027]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0028]本发明的图像传感器中，在所述顶层衬底吸收区中具有吸收层，所述吸收层包括多晶层，多晶层的晶粒尺寸小，对顶层衬底中的金属杂质具有较强的吸收作用，从而能够减少顶层衬底中的金属杂质向像素区的半导体器件单元扩散的几率，进而降低暗电流，提高图像传感器的质量。
[0029]进一步，所述吸收层还包括位于多晶层表面的覆盖层，所述覆盖层能够抑制多晶层的再结晶。所述图像传感器在制备过程中会经历很多高温热处理过程，多晶层在热处理过程中晶粒容易再结晶，导致晶粒尺寸变大，吸收能力下降。在多晶层表面形成覆盖层能抑制多晶层晶粒变大，防止多晶层的吸收能力降低。因此，顶层衬底中的金属杂质能够更有效地被吸收层吸收，从而减少顶层衬底中的金属杂质向像素区的半导体器件单元扩散的几率，进而降低暗电流，提高图像传感器的质量。
[0030]本发明的图像传感器的形成方法中，在所述吸收区形成吸收结构，所述吸收结构包括多晶层。所述多晶层能够吸收顶层衬底中的金属杂质，所述覆盖层能够抑制多晶层的再结晶，能有效降低图像传感器的暗电流，提高图像传感器的质量。
【附图说明】
[0031]图1是一种CMOS图像传感器的结构示意图；
[0032]图2至图4是本发明的图像传感器一实施例的结构示意图；
[0033]图5是本发明图像传感器的形成方法一实施例的流程图；
[0034]图6至图9是本发明图像传感器的形成方法一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]现有的绝缘体上硅(SOI)CMOS图像传感器存在暗电流大，性能差的问题。
[0036]现结合一种CMOS图像传感器，分析所述绝缘体上硅(SOI) CMOS图像传感器暗电流大，性能差的原因:
[0037]图1是一种绝缘体上硅(SOI)CMOS图像传感器的结构示意图。所述CMOS图像传感器包括:
[0038]SOI衬底100，所述SOI衬底100包括:晶圆背面吸收层101;位于背面吸收层101表面的底层衬底102;位于底层衬底102表面的埋氧层103;位于埋氧层103表面的顶层衬底104。
[0039]位于所述顶层衬底104中的像素区，所述像素区包括半导体器件单元，所述半导体器件单元包括光电二极管H)，传输管Ml和复位管M2。
[0040]在制备所述SOI衬底100的过程中，所述顶层衬底104中不可避免地会引入金属杂质110。且所述SOI衬底100中具有埋氧层103，所述埋氧层103容易阻止顶层衬底104中的金属杂质110向晶圆背面吸收层101扩散，从而导致顶层衬底104中的金属杂质110无法被晶圆背面吸收层101吸收。因此，所述顶层衬底104中的金属杂质110容易向像素区的半导体器件单元扩散并被捕获，形成金属杂质能级，从而产生暗电流，影响图像传感器的性能。
[0041]为解决所述技术问题，本发明提供了一种图像传感器，包括:
[0042]叠层衬底，所述叠层衬底包括:底层衬底;位于底层衬底表面的埋氧层;位于埋氧层表面的顶层衬底，所述叠层衬底包括像素区和位于所述像素区外围的吸收区；位于所述像素区的半导体器件单元;位于吸收区叠层衬底中的吸收结