形成具有外延隔离部件的图像传感器器件的结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及图像传感器器件及其制造方 法。
【背景技术】
[0002] 图像传感器器件是诸如数码静态相机和摄像机的数字成像系统的构件之一。图像 传感器器件包括用于检测光并且记录所检测到的光的强度（亮度）的像素阵列（或栅格）。 像素阵列响应于光积累电荷，例如，光越强，电荷越多。然后，使用（例如，通过其他电路）积 累的电荷以提供色彩和亮度信号，以在诸如数码相机的合适的应用中使用。一种图像传感 器为背照式（BSI)图像传感器器件。BSI图像传感器器件用于感测朝向衬底（其支持BSI 图像传感器器件的图像传感器电路）的背面所投射的光量。像素栅格位于衬底的正面，并 且衬底足够薄，使得朝向衬底背面所投射的光可以到达像素栅格。与前照式（FSI)图像传 感器器件相比，BSI图像传感器器件减小了相消干涉。
[0003] 集成电路（1C)技术正不断发展。这种发展主要包括减小器件几何尺寸以获得更 低的制造成本、更高的器件集成度、更高的速度以及更好的性能。随同因减小几何尺寸所实 现的有益效果，是直接对1C器件的改进。一种这样的1C器件为图像传感器器件。
[0004] 由于器件尺寸的缩小，不断地改进BSI技术以进一步提高BSI图像传感器器件的 质量。虽然现有的BSI图像传感器器件和制造BSI图像传感器器件的方法通常能够满足它 们预期的目的，但是随着器件尺寸的不断缩小，它们并非在所有方面都是完全符合要求。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种图像传感 器器件，包括：衬底，具有正面和背面；辐射感测区域，形成在所述衬底中，其中，所述辐射 感测区域可用于感测通过所述背面进入所述衬底的入射光；以及外延隔离部件，形成在所 述衬底中并且邻近于所述辐射感测区域，所述辐射感测区域和所述外延隔离部件具有不同 的掺杂极性。
[0006] 在该图像传感器器件中，所述外延隔离部件与所述辐射感测区域形成P-N结。
[0007] 在该图像传感器器件中，所述外延隔离部件包括Ge、Si、GaAs、AlGaAs、SiGe、GaAsP 或它们的组合。
[0008] 在该图像传感器器件中，所述外延隔离部件的掺杂浓度介于约lE17/cm3至约 lE18/cm3 之间。
[0009] 在该图像传感器器件中，所述外延隔离部件具有阶梯式掺杂浓度。
[0010] 在该图像传感器器件中，所述外延隔离部件的掺杂浓度朝向所述衬底的正面增 加。
[0011] 在该图像传感器器件中，所述衬底与所述辐射感测区域具有相同的掺杂极性。
[0012] 在该图像传感器器件中，所述衬底的掺杂浓度小于所述辐射感测区域的掺杂浓 度。
[0013] 在该图像传感器器件中，所述外延隔离部件的深度大于所述辐射感测区域的深 度。
[0014] 根据本发明的另一方面，提供了一种图像传感器器件，包括：衬底，具有正面和背 面，其中，所述衬底具有第一掺杂极性；以及辐射感测区域，形成在所述衬底中，所述辐射感 测区域可用于感测通过所述背面进入所述衬底的入射光，并且具有所述第一掺杂极性，所 述辐射感测区域的掺杂浓度大于所述衬底的掺杂浓度；以及重掺杂区域，形成在所述衬底 中并且邻近于所述辐射感测区域，所述重掺杂区域具有第一极性，并且所述重掺杂区域的 掺杂浓度大于所述衬底的掺杂浓度，所述重掺杂区域和所述辐射感测区域限定位于它们之 间的具有所述第一极性的沟道区域。
[0015] 该图像传感器器件进一步包括：覆盖在所述沟道区域上方的栅极介电层和栅电 极。
[0016] 在该图像传感器器件中，所述辐射感测区域、所述重掺杂区域、所述沟道区域、所 述栅极介电层和所述栅电极构成晶体管，并且所述晶体管通过施加负偏置电压而保持截 止。
[0017] 该图像传感器器件进一步包括：形成在所述衬底中并且邻近于所述辐射感测区域 的外延隔离部件。
[0018] 在该图像传感器器件中，所述外延隔离部件具有不同于所述第一掺杂极性的第二 掺杂极性。
[0019] 该图像传感器器件进一步包括：形成在所述衬底的背面上方的滤色片层和透镜。
[0020] 根据本发明的又一方面，提供了一种形成图像传感器器件的方法，包括：提供具有 正面和背面的衬底；在所述衬底中形成具有第一掺杂极性的辐射感测区域；以及在所述衬 底中并且邻近于所述辐射感测区域形成外延隔离结构，其中，所述外延隔离结构具有不同 于所述第一掺杂极性的第二掺杂极性。
[0021] 在该方法中，形成所述外延隔离部件包括原位掺杂。
[0022] 在该方法中，所述原位掺杂包括朝向所述衬底的正面具有更高的掺杂浓度。
[0023] 在该方法中，形成所述外延隔离部件包括退火工艺。
[0024] 在该方法中，所述衬底掺杂为具有所述第一掺杂极性。
【附图说明】
[0025] 为了更完整地理解本发明及其优势，现结合附图所进行的以下描述作为参考。
[0026] 图1示出了根据一些实施例的图像传感器器件的像素区域的放大的俯视图；
[0027] 图2示出了根据一些实施例的图像传感器器件的图1所示的像素区域和图像传感 器器件的外围区域的截面图；
[0028] 图3示出了根据一些实施例的图像传感器器件的像素区域的放大的俯视图；
[0029] 图4示出了根据一些实施例示出制造图像传感器器件的方法的流程图；
[0030] 图5至图9为根据一些实施例处于制造过程的各个阶段的图像传感器器件的图3 所示的像素区域以及外围区域的截面图。
【具体实施方式】
[0031] 应当理解，以下公开提供了许多不同的实施例或实例以实施本公开的不同特征。 以下描述部件和布置的特定实例以简化本公开。当然这些仅仅是示例并不旨在限定。此 外，以下描述中第一工艺在第二工艺之前执行可包括第二工艺在第一工艺之后立即执行的 实施例，还可包括在第一工艺与第二工艺之间执行附加工艺的实施例。为了简明和清楚，可 以任意地以不同比例绘制各种部件。此外，以下描述中第一部件形成在第二部件上方或上 可包括以直接接触的方式形成第一部件和第二部件的实施例，还可包括在第一部件和第二 部件之间形成有附加的部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，各个附 图和实施例中的相同元件以相同或类似的参考标号表示。
[0032] 图1示出了根据一些实施例的图像传感器器件100的像素区域101的放大的俯视 图。图像传感器1〇〇包括图1所示的像素阵列。每个像素区域101均布置成行和列。像素 区域101指的是含有一个光电探测器106和用于将电磁辐射转化成电信号的多种电路的单 位单元（unitcell)。在一些实施例中，光电探测器106包括光电二极管以记录辐射（光） 的强度或亮度。像素区域101可以包含各种晶体管，包括传输晶体管110、复位晶体管112、 源极跟随器晶体管114、选择晶体管116、其他合适的晶体管或它们的组合。像素区域101还 可以包括衬底中的各种掺杂区域，例如，掺杂区域118AU18B和120。掺杂区域（118AU18B 和120)被配置为先前提及的晶体管的源极/漏极区。掺杂区域120也被称为浮置扩散区， 其位于传输晶体管110与复位晶体管112之间。导电部件132与源极跟随器晶体管114的 栅叠层的一部分重叠并且连接至浮置扩散区。图像传感器器件100还包括形成在衬底中的 多个隔离部件，以隔离衬底的多个区域。在一些实施例中，像素区域中形成有介电隔离部件 108以隔离光电探测器106、传输晶体管110、复位晶体管112、源极跟随器晶体管114以及 选择晶体管116。外围区域中的其他电路、输入和/或输出可以连接至像素阵列，从而为像 素区域101提供工作环境并且支持与像素区域101进行外部通信。例如，像素阵列可以与 外围区域中的读出电路和/或控制电路连接。
[0033] 图2示出了根据一些实施例的图像传感器器件100的外围区域102以及沿图1的 线A-A所截取像素区域101的截面图。图像传感器器件100包括具有正面104A和背面104B 的衬底104。在一些实施例中，衬底104为包括硅的半导体衬底。可选地或另外地，衬底104 包括：诸如锗和/或金刚石的另一元素半导体；包含碳化硅、砷化镓、磷化镓、砷化铟和/或 锑化铟的化合物半导体；包含SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和 / 或GalnAsP 的合金半导体；或它们的组合。衬底104可以掺杂有p型或n掺杂物。p型掺杂物包括硼、 BF2、镓、铟、其它合适的p型掺杂物或它们的组合。n型掺杂物包括磷、砷、其它合适的n型 掺杂物或它们的组合。在所示的实施例中，衬底104为p型衬底。衬底104的掺杂浓度可 以介于约lE15/cm3至约5E16/cm3之间。在各个步骤和方法中，可以使用诸如原位掺杂、离 子注入或扩散的工艺来注入衬底104。
[0034] 像素区域101包括一个或多个诸如光电二极管的光电探测器106。如图2所示，光 电探测器106包括辐射感测区域106A和固定层106B。辐射感测区域106