图像传感器的制作方法

本技术涉及图像传感，特别涉及一种图像传感器。

背景技术：

1、近红外(nir)波段的图像传感器在安防监控、机器视觉和生物识别等领域具有广阔的应用。对于cmos图像传感器，其硅衬底在750nm～1100nm的近红外波段吸收较弱，导致量子效率较低。因此增强像素在近红外波段的量子效率对于提升图像传感器的性能非常关键。

2、近红外光在硅衬底中的透射深度通常可以达到10μm及以上。对于前照式图像传感器，由于其光电二极管的深度有限(<5um)，在衬底更深处的光生电子无法被收集从而量子效率较低。同时，前照式结构难以通过增加光反射结构提升近红外光的吸收。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种图像传感器，能有效被足够强的电场收集进入光电二极管，使得光生电子的收集效率高。

2、一种图像传感器，包括掺杂基底层以及形成在掺杂基底层上的多个排成行和列的像素单元，各像素单元包括第一掺杂层和至少一层第二掺杂层，第二掺杂层设置在掺杂基底层上，第一掺杂层设置在第二掺杂层上，第一掺杂层形成有光电二极管，掺杂基底层的掺杂浓度大于第二掺杂层的掺杂浓度，第二掺杂层的掺杂浓度大于第一掺杂层的掺杂浓度。

3、在本实用新型的实施例中，各所述像素单元包括至少两层所述第二掺杂层，各所述第二掺杂层沿垂直于所述掺杂基底层的方向依次叠置，靠近所述掺杂基底层的所述第二掺杂层的掺杂浓度大于叠置在其上的所述第二掺杂层的掺杂浓度。

4、在本实用新型的实施例中，各所述第二掺杂层的厚度均相等，或者靠近所述掺杂基底层的所述第二掺杂层的厚度大于叠置在其上的所述第二掺杂层的厚度，或者靠近所述掺杂基底层的所述第二掺杂层的厚度小于叠置在其上的所述第二掺杂层的厚度。

5、在本实用新型的实施例中，上述第二掺杂层包括相对设置的上表面和下表面，所述下表面形成在所述掺杂基底层上，所述第一掺杂层形成在所述上表面上，所述第二掺杂层的掺杂浓度从所述下表面向着靠近所述上表面的方向逐渐降低。

6、在本实用新型的实施例中，上述第二掺杂层的p型掺杂浓度为1014～1020cm-3。

7、在本实用新型的实施例中，上述第二掺杂层的厚度为1～10um。

8、在本实用新型的实施例中，上述第一掺杂层包括p型掺杂形成的隔离部以及n型掺杂形成的光电二极管，所述隔离部围绕所述光电二极管的周向设置。

9、在本实用新型的实施例中，各所述像素单元还包括传输晶体管、浮动扩散区、复位晶体管以及源极跟随晶体管，所述光电二极管用于在曝光过程中将包含图像信息的光信号转换为电信号；所述传输晶体管连接所述光电二极管和所述浮动扩散区，用于将所述光电二极管的电信号转移至所述浮动扩散区；所述源极跟随晶体管用于输出所述浮动扩散区的电信号；所述复位晶体管用于对所述浮动扩散区进行复位。

10、在本实用新型的实施例中，各所述像素单元还包括选择晶体管，所述选择晶体管用于将所述源极跟随晶体管输出的所述电信号选择输出至列线。

11、在本实用新型的实施例中，各所述像素单元还包括双转换增益晶体管，所述双转换增益晶体管连接于所述复位晶体管与所述浮动扩散区之间，所述双转换增益晶体管用于增加所述光电二极管在曝光时的满阱容量。

12、在本实用新型的实施例中，上述图像传感器还包括滤色器和透镜阵列，所述滤色器设置于所述第一掺杂层的入光侧，所述透镜阵列设置于所述滤色器的入光侧。

13、本实用新型的图像传感器由于掺杂基底层的掺杂浓度大于第二掺杂层的掺杂浓度，第二掺杂层的掺杂浓度大于第一掺杂层的掺杂浓度，因此掺杂基底层、第二掺杂层、第一掺杂层形成了掺杂浓度梯度，能够产生足够深的电场，深处的光生电子能有效被足够强的电场收集进入光电二极管，使得光生电子的收集效率高，能够有效增加近红外(nir)波段的量子效率(qe)。

技术特征：

1.一种图像传感器，其特征在于，包括掺杂基底层以及形成在所述掺杂基底层上的多个排成行和列的像素单元，各所述像素单元包括第一掺杂层和至少一层第二掺杂层，所述第二掺杂层设置在所述掺杂基底层上，所述第一掺杂层设置在所述第二掺杂层上，所述第一掺杂层形成有光电二极管，所述掺杂基底层的掺杂浓度大于所述第二掺杂层的掺杂浓度，所述第二掺杂层的掺杂浓度大于所述第一掺杂层的掺杂浓度。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，各所述像素单元包括至少两层所述第二掺杂层，各所述第二掺杂层沿垂直于所述掺杂基底层的方向依次叠置，靠近所述掺杂基底层的所述第二掺杂层的掺杂浓度大于叠置在其上的所述第二掺杂层的掺杂浓度。

3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，各所述第二掺杂层的厚度均相等，或者靠近所述掺杂基底层的所述第二掺杂层的厚度大于叠置在其上的所述第二掺杂层的厚度，或者靠近所述掺杂基底层的所述第二掺杂层的厚度小于叠置在其上的所述第二掺杂层的厚度。

4.如权利要求1至3任意一项所述的图像传感器，其特征在于，所述第二掺杂层包括相对设置的上表面和下表面，所述下表面形成在所述掺杂基底层上，所述第一掺杂层形成在所述上表面上，所述第二掺杂层的掺杂浓度从所述下表面向着靠近所述上表面的方向逐渐降低。

5.如权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第二掺杂层的p型掺杂浓度为1014～1020cm-3。

6.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第二掺杂层的厚度为1～10um。

7.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一掺杂层包括p型掺杂形成的隔离部以及n型掺杂形成的光电二极管，所述隔离部围绕所述光电二极管的周向设置。

8.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，各所述像素单元还包括传输晶体管、浮动扩散区、复位晶体管以及源极跟随晶体管，所述光电二极管用于在曝光过程中将包含图像信息的光信号转换为电信号；所述传输晶体管连接所述光电二极管和所述浮动扩散区，用于将所述光电二极管的电信号转移至所述浮动扩散区；所述源极跟随晶体管用于输出所述浮动扩散区的电信号；所述复位晶体管用于对所述浮动扩散区进行复位。

9.如权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括以下任意一个特征：

10.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括滤色器和透镜阵列，所述滤色器设置于所述第一掺杂层的入光侧，所述透镜阵列设置于所述滤色器的入光侧。

技术总结
一种图像传感器，包括掺杂基底层以及形成在掺杂基底层上的多个排成行和列的像素单元，各像素单元包括第一掺杂层和至少一层第二掺杂层，第二掺杂层设置在掺杂基底层上，第一掺杂层设置在第二掺杂层上，第一掺杂层形成有光电二极管，掺杂基底层的掺杂浓度大于第二掺杂层的掺杂浓度，第二掺杂层的掺杂浓度大于第一掺杂层的掺杂浓度。

技术研发人员：李沛安,王倩
受保护的技术使用者：思特威（上海）电子科技股份有限公司
技术研发日：20230616
技术公布日：2024/1/15