图像传感器及其制造方法与流程

本公开涉及图像传感器及其制造方法，具体地，涉及具有提高的电特性和光学特性的图像传感器及其制造方法。

背景技术：

1、图像传感器是将光学信号转换为电信号的装置。随着计算机和通信行业的发展，在诸如数字相机、摄像机、个人通信系统、游戏机、安全相机、用于医疗应用的微型相机和/或机器人的各种应用中对高性能图像传感器的需求不断增加。

2、图像传感器通常分类为电荷耦合器件(ccd)和互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。cmos图像传感器可以以简化的方式操作。另外，因为cmos图像传感器的信号处理电路可以集成在单个芯片上，所以可以减小应用cmos图像传感器的产品的尺寸。另外，因为cmos图像传感器可以以相对低的功耗操作，所以cmos图像传感器可以应用于具有有限电池容量的电子设备。此外，因为可以使用现有的cmos制造技术来制造cmos图像传感器，所以可以降低其制造成本。由于cmos图像传感器具有提高的分辨率，所以cmos图像传感器的使用正在快速增加。

技术实现思路

1、本发明构思的实施例提供了一种具有提高的电特性和光学特性的图像传感器。

2、本发明构思的实施例提供了一种制造具有提高的电特性和光学特性的图像传感器的方法。

3、根据本发明构思的实施例，一种制造图像传感器的方法包括提供半导体衬底。在所述半导体衬底中形成沟槽以限定像素区域。用第一导电类型的掺杂剂掺杂所述沟槽。在用所述第一导电类型的所述掺杂剂掺杂所述沟槽之后用第二导电类型的掺杂剂掺杂所述沟槽。在用所述第一导电类型的所述掺杂剂和所述第二导电类型的所述掺杂剂掺杂所述沟槽之后在所述沟槽中形成绝缘衬垫图案。在形成所述绝缘衬垫图案之后，对所述半导体衬底执行第一热处理工艺。在执行所述第一热处理工艺之后，形成填充图案以填充所述沟槽的内部空间。所述第一导电类型的所述掺杂剂的扩散系数大于所述第二导电类型的所述掺杂剂的扩散系数。所述第一热处理工艺使所述第一导电类型的所述掺杂剂和所述第二导电类型的所述掺杂剂同时扩散到所述半导体衬底中。

4、根据本发明构思的实施例，一种图像传感器包括半导体衬底，所述半导体衬底包括第一势垒区域、第二势垒区域和光电转换区域。像素隔离结构设置在所述半导体衬底中以限定多个像素区域。所述像素隔离结构包括垂直穿透所述半导体衬底的填充图案。绝缘衬垫图案设置在所述填充图案和所述半导体衬底之间。所述第一势垒区域具有第一导电类型。所述第二势垒区域和所述光电转换区域具有第二导电类型。所述第一势垒区域定位成比所述第二势垒区域更靠近所述像素隔离结构。所述第一导电类型的掺杂剂的扩散系数小于所述第二导电类型的掺杂剂的扩散系数。

5、根据本发明构思的实施例，一种图像传感器包括半导体衬底，所述半导体衬底具有彼此相对的第一表面和第二表面，并且包括光接收区域、光阻挡区域和焊盘区域。像素隔离结构设置在所述半导体衬底中并且位于所述光接收区域和所述光阻挡区域中，以限定多个像素区域。所述像素隔离结构包括垂直穿透所述半导体衬底的填充图案、介于所述填充图案与所述半导体衬底之间的绝缘衬垫图案以及位于所述填充图案上的绝缘间隙填充图案。转移栅电极包括直接设置在所述半导体衬底的所述第一表面上的第一部分和从所述第一部分朝向所述半导体衬底的所述第二表面延伸并且位于所述半导体衬底中的至少一个第二部分。光电转换区域设置在所述半导体衬底的所述光接收区域和所述光阻挡区域中并且位于所述多个像素区域中。背侧接触插塞设置在所述光阻挡区域的一部分中并且定位成与所述半导体衬底的所述第二表面相邻，并且与所述填充图案的一部分直接接触。导电焊盘设置在所述焊盘区域中和所述半导体衬底的所述第二表面上。滤色器与所述多个像素区域相对应地设置在所述半导体衬底的所述第二表面上。微透镜位于所述滤色器上。所述半导体衬底包括第一导电类型的第一势垒区域和第二导电类型的第二势垒区域。所述第一导电类型的掺杂剂的扩散系数小于所述第二导电类型的掺杂剂的扩散系数。

技术特征：

1.一种制造图像传感器的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在掺杂所述第一导电类型的所述掺杂剂与掺杂所述第二导电类型的所述掺杂剂之间执行初步热处理工艺。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，用所述第一导电类型的所述掺杂剂和所述第二导电类型的所述掺杂剂掺杂所述沟槽是使用从等离子体掺杂工艺、束线离子注入工艺和气相掺杂工艺中选择的一种工艺来执行的。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在形成所述填充图案之后执行第二热处理工艺。

7.根据权利要求1所述的方法，其中：

8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在形成所述填充图案之后，分别在所述半导体衬底的所述像素区域中形成光电转换区域。

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：在形成所述光电转换区域之后，形成转移栅电极，

10.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述填充图案包括：

11.一种图像传感器，所述图像传感器包括：

12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中：

13.根据权利要求11所述的图像传感器，其中：

14.根据权利要求11所述的图像传感器，其中，所述第一导电类型的所述掺杂剂在所述第一势垒区域中具有最高掺杂浓度。

15.根据权利要求11所述的图像传感器，其中，所述第二导电类型的所述掺杂剂在所述第二势垒区域中具有最高掺杂浓度。

16.根据权利要求11所述的图像传感器，所述图像传感器还包括转移栅电极，所述转移栅电极包括直接设置在所述半导体衬底的第一表面上的第一部分和从所述第一部分朝向所述半导体衬底的第二表面延伸并且位于所述半导体衬底中的第二部分。

17.根据权利要求16所述的图像传感器，其中，所述转移栅电极包括多个所述第二部分。

18.根据权利要求11所述的图像传感器，其中：

19.一种图像传感器，所述图像传感器包括：

20.根据权利要求19所述的图像传感器，其中：

技术总结
提供了图像传感器及其制造方法。所述方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底中形成沟槽以限定像素区域；用第一导电类型的掺杂剂掺杂所述沟槽；在用所述第一导电类型的掺杂剂掺杂所述沟槽之后，用第二导电类型的掺杂剂掺杂所述沟槽；在掺杂所述沟槽之后，在所述沟槽中形成绝缘衬垫图案；在形成所述绝缘衬垫图案之后对所述半导体衬底执行第一热处理工艺；以及在执行所述第一热处理工艺之后形成填充所述沟槽的内部空间的填充图案。所述第一导电类型的所述掺杂剂的扩散系数大于所述第二导电类型的所述掺杂剂的扩散系数。所述第一热处理工艺将所述第一导电类型的所述掺杂剂和所述第二导电类型的所述掺杂剂同时扩散到所述半导体衬底中。

技术研发人员：宋泰荣,沈殷燮
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25