光电传感器及其形成方法与流程

本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光电传感器及其形成方法。

背景技术：

1、光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应，光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。

2、例如，ccd(charge coupled device，电荷耦合器件)图像传感器和cmos(cmosimage senser，cis)图像传感器，利用光电转换功能将光学图像转换为电信号后输出数字图像，目前被广泛应用在数码相机和其他电子光学设备中。cmos图像传感器由于具有工艺简单、易与其他器件集成、体积小、重量轻、功耗小、成本低等优点而逐渐取代ccd的地位。目前cmos图像传感器被广泛应用于数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置(例如胃镜)、车用摄像装置等领域之中。

3、目前在高速cis图像传感器中，由于曝光时间非常短，为了增加灵敏度需要很大的像素满阱容量(full well capacity，fwc)。

技术实现思路

1、本发明实施例解决的问题是提供一种光电传感器及其形成方法，提升光电传感器的感光性能。

2、为解决上述问题，本发明实施例提供一种光电传感器，包括：基底，基底包括感光像素区，感光像素区包括多个呈矩阵分布的像素单元区，像素单元区的基底上形成有栅极结构；第一型掺杂区，位于像素单元区中栅极结构一侧的基底中；第二型掺杂区，位于第一型掺杂区中，第二型掺杂区与第一型掺杂区的掺杂类型不同。

3、本发明实施例还提供一种光电传感器的形成方法，包括：提供基底，基底包括感光像素区，感光像素区包括多个呈矩阵分布的像素单元区，像素单元区的基底上形成有栅极结构，像素单元区中栅极结构一侧的基底中形成有第一型掺杂区；对第一型掺杂区进行离子注入，在第一型掺杂区中形成第二型掺杂区，第二型掺杂区与第一型掺杂区的掺杂类型不同。

4、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

5、本发明实施例提供的光电传感器中，第二型掺杂区位于第一型掺杂区中，第二型掺杂区与第一型掺杂区的掺杂类型不同，则位于第一型掺杂区中的第二型掺杂区能够与第一型掺杂区构成pn结，光电传感器中通过在第一型掺杂区中增加第二型掺杂区，增加了第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触面积，有利于增加pn结面积，从而有利于增加pn结产生电子的速率，进而有利于提高光电传感器的满阱容量，改善图像传感器信噪比和动态范围，提高成像质量。

6、本发明实施例提供的光电传感器的形成方法中，对第一型掺杂区进行离子注入，在第一型掺杂区中形成第二型掺杂区，第二型掺杂区与第一型掺杂区的掺杂类型不同，则位于第一型掺杂区中的第二型掺杂区能够与第一型掺杂区构成pn结，光电传感器中通过在第一型掺杂区中增加第二型掺杂区，增加了第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触面积，有利于增加pn结面积，从而有利于增加pn结产生电子的速率，进而有利于提高光电传感器的满阱容量，改善图像传感器信噪比和动态范围，提高成像质量。

技术特征：

1.一种光电传感器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，在所述像素单元区中，每个所述第一型掺杂区中分布有多个第二型掺杂区。

3.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，在所述像素单元区中，所述第二型掺杂区在所述第一型掺杂区中的分布的俯视形状包括条状、环状、阵列状或网格状。

4.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述第二型掺杂区的掺杂浓度为1e12atom/cm3至1e14atom/cm3。

5.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述第二型掺杂区的掺杂深度为10nm至500nm。

6.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述第一型掺杂区的掺杂类型为n型；所述第二型掺杂区的掺杂类型为p型。

7.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述光电传感器还包括：第三型掺杂区，位于相邻第一型掺杂区之间的基底中并与所述第一型掺杂区相接触，所述第三型掺杂区的掺杂类型与所述第二型掺杂区的掺杂类型相同。

8.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述基底上还形成有覆盖所述栅极结构的介质层。

9.如权利要求8所述的光电传感器，其特征在于，所述光电传感器为前照式光电传感器，所述介质层顶面为感光面。

10.如权利要求8所述的光电传感器，其特征在于，所述光电传感器为背照式光电传感器，所述介质层背向所述基底的一面键合有逻辑晶圆，所述基底背向所述逻辑晶圆的一面为感光面。

11.一种光电传感器的形成方法，其特征在于，包括：

12.如权利要求11所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，对所述第一型掺杂区进行离子注入的步骤包括：形成覆盖所述基底的掩膜层；

13.如权利要求11所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，在所述第一型掺杂区中形成第二型掺杂区的步骤中，在所述像素单元区中，每个所述第一型掺杂区中分布有多个第一型掺杂区。

14.如权利要求11或13所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，在所述第一型掺杂区中形成第二型掺杂区的步骤中，在所述像素单元区中，所述第二型掺杂区在所述第一型掺杂区中的分布的俯视形状包括条状、环状、阵列状或网格状。

15.如权利要求11所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，对所述第一型掺杂区进行离子注入的步骤中，所述离子注入的注入浓度为1e12atom/cm3至1e14atom/cm3，所述离子注入的注入能量为10kev～100kev。

16.如权利要求11所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，提供所述基底的步骤中，所述第一型掺杂区的掺杂类型为n型；形成所述第二型掺杂区的步骤中，所述第二型掺杂区的掺杂类型为p型。

17.如权利要求11所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，提供所述基底的步骤中，相邻第一型掺杂区之间的基底中形成有与所述第一型掺杂区相接触的第三型掺杂区，所述第三型掺杂区的掺杂类型与所述第二型掺杂区的掺杂类型相同。

18.如权利要求11所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，对所述第一型掺杂区进行离子注入后，所述形成方法还包括：在所述基底上形成覆盖所述栅极结构的介质层。

19.如权利要求18所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，所述光电传感器为前照式光电传感器，所述介质层顶面为感光面。

20.如权利要求18所述的光电传感器的形成方法，其特征在于，所述光电传感器为背照式光电传感器，在所述基底上形成覆盖所述栅极结构的介质层之后，所述形成方法还包括：在所述介质层背向所述基底的一面键合逻辑晶圆，所述基底背向所述逻辑晶圆的一面为感光面。

技术总结
一种光电传感器及其形成方法，光电传感器包括：基底，基底包括感光像素区，感光像素区包括多个呈矩阵分布的像素单元区，像素单元区的基底上形成有栅极结构；第一型掺杂区，位于像素单元区中栅极结构一侧的基底中；第二型掺杂区，位于第一型掺杂区中，第二型掺杂区与第一型掺杂区的掺杂类型不同。本发明有利于提高光电传感器的满阱容量，改善图像传感器信噪比和动态范围，提高成像质量。

技术研发人员：张伟,冯威,石强
受保护的技术使用者：中芯国际集成电路制造（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17