防止圖像彌散的圖像傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種防止圖像彌散的圖像傳感器，包括感光像素陣列，感光像素陣列中的每個(gè)像素包含置于半導(dǎo)體基體中的N型光電二極管，感光像素陣列區(qū)域設(shè)置N型導(dǎo)電層，N型導(dǎo)電層位于所述光電二極管的下方，感光像素陣列周圍設(shè)置有抽取電荷N型區(qū)，抽取電荷N型區(qū)與所述N型導(dǎo)電層相互連接。光電二極管飽和時(shí)的外溢電荷被光電二極管底部的導(dǎo)電層吸收，進(jìn)而通過抽取電荷N型區(qū)被抽離感光像素區(qū)域，外溢電荷不會(huì)串?dāng)_到臨近像素的光電二極管中，可防止圖像彌散現(xiàn)象的發(fā)生，提高圖像的質(zhì)量。
【專利說明】防止圖像彌散的圖像傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種圖像傳感器，尤其涉及一種防止圖像彌散的圖像傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)手機(jī)、醫(yī)療器械、汽車和其他應(yīng)用場合。特別是制造￠:103(互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，使人們對圖像傳感器的輸出圖像品質(zhì)有了更高的要求。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器芯片，所采集到圖像中的亮點(diǎn)或亮線區(qū)域會(huì)大于實(shí)際物象尺寸。例如，所拍照的相片中含有發(fā)光強(qiáng)烈的太陽、汽車頭燈、白熾燈或反光強(qiáng)烈的亮光物象時(shí)，這些物象會(huì)大于實(shí)際尺寸，太陽和燈光等亮光區(qū)域變得比實(shí)際尺寸大的多，這種現(xiàn)象在圖像領(lǐng)域被稱為圖像彌散。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器，其像素部分的切面示意圖如圖1所示，101為光電二極管，102和103為相鄰的光電二極管，光電二極管置于半導(dǎo)體？型半導(dǎo)體基體中，104為隔離光電二極管作用的？型阱區(qū)，8X1為淺槽隔離區(qū)。
[0005]上述技術(shù)方案存在的缺陷是:
[0006]當(dāng)光電二極管101受到強(qiáng)光照射，101阱內(nèi)因電荷太滿而溢出到？型半導(dǎo)體基體中，溢出的過多電荷會(huì)繞過？型阱104區(qū)，進(jìn)而漂移到臨近的光電二極管102和103阱內(nèi)，即102和103受到了 101的電荷串?dāng)_；當(dāng)102或103因?yàn)?01的電荷串?dāng)_而飽和后，102左側(cè)的光電二極管或103右側(cè)的光電二極管也會(huì)受到102或103的電荷串?dāng)_，進(jìn)而彌散開來。這將使受到串?dāng)_的像素信號(hào)不能反映真實(shí)光照，引起飽和像素?cái)?shù)量比實(shí)際增多，并且會(huì)造成圖像顏色失真，此現(xiàn)象稱為圖像彌散現(xiàn)象。所以，存在圖像彌散現(xiàn)象的圖像傳感器，不能正確采集到強(qiáng)光物體臨近的物體信息，因此降低了圖像的質(zhì)量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種圖像質(zhì)量高的防止圖像彌散的圖像傳感器。
[0008]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]本實(shí)用新型的防止圖像彌散的圖像傳感器，包括感光像素陣列，所述感光像素陣列中的每個(gè)像素包含置于半導(dǎo)體基體中的~型光電二極管，所述感光像素陣列區(qū)域設(shè)置~型導(dǎo)電層，所述~型導(dǎo)電層位于所述光電二極管的下方，所述感光像素陣列周圍設(shè)置有抽取電荷~型區(qū)，所述抽取電荷~型區(qū)與所述~型導(dǎo)電層相互連接。
[0010]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的防止圖像彌散的圖像傳感器，由于所述圖像傳感器感光像素陣列中設(shè)置了 ~型導(dǎo)電層，像素陣列周圍設(shè)置了抽取電荷~型區(qū)，光電二極管飽和時(shí)的外溢電荷被光電二極管底部的導(dǎo)電層吸收，進(jìn)而通過抽取電荷~型區(qū)被抽離感光像素區(qū)域，所以外溢電荷不會(huì)串?dāng)_到臨近像素的光電二極管中。因此，通過采用本實(shí)用新型的圖像傳感器，可防止圖像彌散現(xiàn)象的發(fā)生，提高圖像的質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器像素陣列中的光電二極管及其周圍的切面示意圖；
[0012]圖23為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器像素陣列中的光電二極管及其周圍的切面示意圖；
[0013]圖26為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器像素陣列周圍的切面示意圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器像素陣列及其周圍的平面示意圖；
[0015]圖如、圖仙為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器制作工藝中的高溫氧化步驟示意圖；
[0016]圖5^圖56為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器制作工藝中的第一次旋涂光刻膠并顯影步驟的示意圖；
[0017]圖63、圖66為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器制作工藝中的第一次?型離子注入步驟示意圖；
[0018]圖73、圖76為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器制作工藝中的第一次清洗光刻膠步驟示意圖；
[0019]圖8^圖油為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器制作工藝中的第二次旋涂光刻膠并顯影步驟的示意圖；
[0020]圖如、圖％為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器制作工藝中的第二次?型離子注入步驟示意圖；
[0021]圖103、圖106為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器制作工藝中的第二次清洗光刻膠步驟示意圖；
[0022]圖1匕、圖116為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器制作工藝中的干法離子刻蝕步驟示意圖；
[0023]圖123、圖126為本實(shí)用新型實(shí)施例中的圖像傳感器制作工藝完畢后的切面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將對本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0025]本實(shí)用新型的防止圖像彌散的圖像傳感器，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0026]包括感光像素陣列，所述感光像素陣列中的每個(gè)像素包含置于半導(dǎo)體基體中的?型光電二極管，所述感光像素陣列區(qū)域設(shè)置~型導(dǎo)電層，所述~型導(dǎo)電層位于所述光電二極管的下方，所述感光像素陣列周圍設(shè)置有抽取電荷~型區(qū)，所述抽取電荷~型區(qū)與所述~型導(dǎo)電層相互連接。
[0027]所述~型導(dǎo)電層與所述~型光電二極管隔開，所述~型導(dǎo)電層與所述~型光電二極管的間隔距離為至少為0.1皿。
[0028]所述X型導(dǎo)電層在半導(dǎo)體基體中的垂直寬度為0.1皿?0.5皿、深度至少為1皿。
[0029]所述X型導(dǎo)電層的X型離子濃度至少為1.52+15紅0111八1113。
[0030]所述抽取電荷~型區(qū)在半導(dǎo)體基體中的水平寬度至少為0.311111。
[0031]所述抽取電荷X型區(qū)的X型離子濃度至少為72+16紅0111/(31113。
[0032]所述抽取電荷~型區(qū)外接電勢，所述外接電勢的范圍為0.1V?0.研。
[0033]本實(shí)用新型的上述的防止圖像彌散的圖像傳感器的制造方法是:
[0034]所述制作方法在多晶硅工藝之前，包括如下步驟:
[0035]八、在氧氣環(huán)境下，高溫加熱，在裸露的硅表面生成犧牲氧化層，此氧化層厚度為1011111 ?1511111 ；
[0036]8、第一次旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定區(qū)域開口 ；
[0037]0、第一次~型離子注入，在半導(dǎo)體基體內(nèi)部形成電荷導(dǎo)電層，電荷導(dǎo)電層在半導(dǎo)體基體中的垂直寬度為0.511111，深度至少為111111，~型離子濃度至少為1.52+15^1:0111/01113 ；
[0038]0、第一次清洗光刻膠，將硅表面上的光刻膠全部去掉；
[0039]2、第二次旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定區(qū)域開口 ；
[0040]？、第二次~型離子注入，形成抽取電荷~型區(qū)，抽取電荷~型區(qū)的~型離子濃度至少 75?16紅0111八1113。
[0041]I第二次清洗光刻膠，將硅表面上的光刻膠全部去掉；
[0042]1干法離子刻蝕，將硅表面上的犧牲氧化層去掉。
[0043]所述~型離子注入可以是磷離子注入，也可以是砷離子注入。
[0044]本實(shí)用新型的防止圖像彌散的圖像傳感器，設(shè)置有溢出電荷導(dǎo)流通道，進(jìn)而防止采集的圖像產(chǎn)生彌散現(xiàn)象，同時(shí)消除強(qiáng)光圖像的周圍像素顏色失真的問題。
[0045]本實(shí)用新型在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，從改善圖像傳感器工藝結(jié)構(gòu)著手，在感光像素陣列區(qū)域設(shè)置有~型導(dǎo)電層，用來吸收因光電二級(jí)飽和而溢出的過多電荷；通過設(shè)置在感光像素陣列周圍的抽取電荷~型區(qū)，將~型導(dǎo)電層中的電荷抽離感光像素區(qū)域。因此，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)可有效解決感光像素陣列中的電荷串?dāng)_問題。
[0046]由于所述圖像傳感器感光像素陣列中設(shè)置了?型導(dǎo)電層，像素陣列周圍設(shè)置了抽取電荷~型區(qū)；光電二極管飽和時(shí)的外溢電荷被光電二極管底部的導(dǎo)電層吸收，進(jìn)而通過抽取電荷~型區(qū)被抽離感光像素區(qū)域，所以外溢電荷不會(huì)串?dāng)_到臨近像素的光電二極管中。因此，通過采用本實(shí)用新型的圖像傳感器，可防止圖像彌散現(xiàn)象的發(fā)生。
[0047]本實(shí)用新型的圖像傳感器結(jié)構(gòu)，可用于(:103圖像傳感器，也可用冗0型圖像傳感器。
具體實(shí)施例:
[0048]實(shí)施例一:
[0049]圖23、圖26為本實(shí)施例提供的圖像傳感器結(jié)構(gòu)切面示意圖，圖23中￡1區(qū)為像素陣列中的光電二極管部分切面示意圖，圖％中6區(qū)為像素陣列周圍的切面示意圖。如圖23、圖26所示，201為~型光電二極管，202和203為相鄰的~型光電二極管，204為？型阱區(qū)，205為~型導(dǎo)電層，206為抽取電荷~型區(qū)，311為淺槽隔離區(qū)。其中，205距離201至少
0.111111, 205的垂直寬度為0.111111?0.511111, 205在？型半導(dǎo)體基體中的深度至少為111111, 205的X型離子濃度大于等于1.52+15^1:0111/01113 ；206區(qū)的水平寬度大于等于0.311111，其X型離子濃度大于等于72+16^0111/(31113 為外接電勢端0.1V?0.5乂，V#與206區(qū)相互連接。
[0050]為了更清晰地表述本實(shí)用新型特征，圖3示出了本實(shí)用新型的圖像傳感器像素陣列及其周圍的平面示意圖。圖3中，3區(qū)表征感光像素陣列區(qū)域，此區(qū)域設(shè)置有?型導(dǎo)電層305山區(qū)表征感光像素陣列周圍區(qū)域，此區(qū)域設(shè)置有抽取電荷?型區(qū)306。圖3中的305與圖23、圖26中的205對應(yīng)，306與圖％、圖26中的206對應(yīng)。
[0051]從上述結(jié)合圖23、圖26和圖3對本實(shí)用新型實(shí)施例的闡述中可知，從光電二極管201溢出的電荷，被附近電勢較高的~型導(dǎo)電層吸取，因此溢出電荷不會(huì)串?dāng)_到附近的光電二極管中。位于~型導(dǎo)電層的電荷會(huì)向像素陣列外圍移動(dòng)，最終被抽取電荷~型區(qū)抽取后，通過V#外接電勢端導(dǎo)出。
[0052]由此可見，通過采用本實(shí)用新型的圖像傳感器，可防止圖像彌散現(xiàn)象的發(fā)生。
[0053]實(shí)施例二:
[0054]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種防止圖像彌散的圖像傳感器制作方法，所述制作方法在多晶硅工藝之前，具體的工藝步驟包括圖43、圖仙?圖123、圖126所示的步驟，其中圖如、圖仙?圖123、圖126中的3區(qū)為感光像素陣列區(qū)域，13區(qū)為像素陣列外圍的抽取電荷^型區(qū)域。
[0055]1〉、在氧氣環(huán)境下，高溫加熱，在裸露的硅表面生成犧牲氧化層，此氧化層厚度為1011111?1511111，如圖如、圖46所示，其中407為氧化層。
[0056]2)、第一次旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定區(qū)域開口，如圖如、圖56所示。
[0057]3)、第一次~型離子注入，在半導(dǎo)體基體內(nèi)部形成電荷導(dǎo)電層，電荷導(dǎo)電層在半導(dǎo)體基體中的垂直寬度為0.511111，深度至少為111111，~型離子濃度至少為
1.52+15^^0111/0111^如圖61圖66所示，其中605為~型導(dǎo)電層；所述~型離子可以磷離子也可以是砷離子。
[0058]4)、第一次清洗光刻膠，將硅表面上的光刻膠全部去掉，如圖7^圖幾所示。
[0059]5)、第二次旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定區(qū)域開口，如圖&!、圖油所示。
[0060]6)、第二次~型離子注入，形成抽取電荷~型區(qū)，抽取電荷~型區(qū)的~型離子濃度至少72+16紅0111八1113，水平寬度至少為0.3皿，如圖如、圖％所示，其中906為抽取電荷X型區(qū)；所述~型離子可以是磷離子，也可以是砷離子。
[0061]7)、第二次清洗光刻膠，將娃表面上的光刻膠全部去掉，如圖103、圖10)3所不。
[0062]8)、干法離子刻蝕，將硅表面上的犧牲氧化層去掉，如圖1匕、圖116所示。
[0063]9)、本實(shí)用新型的~型導(dǎo)電層和抽取電荷~型區(qū)工藝制作完畢，制作完畢后的切面示意圖如圖12&、圖126所示。
[0064]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種防止圖像彌散的圖像傳感器，包括感光像素陣列，所述感光像素陣列中的每個(gè)像素包含置于半導(dǎo)體基體中的N型光電二極管，其特征在于，所述感光像素陣列區(qū)域設(shè)置N型導(dǎo)電層，所述N型導(dǎo)電層位于所述光電二極管的下方，所述感光像素陣列周圍設(shè)置有抽取電荷N型區(qū)，所述抽取電荷N型區(qū)與所述N型導(dǎo)電層相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止圖像彌散的圖像傳感器，其特征在于，所述N型導(dǎo)電層與所述N型光電二極管隔開，所述N型導(dǎo)電層與所述N型光電二極管的間隔距離為至少為0.1um0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防止圖像彌散的圖像傳感器，其特征在于，所述N型導(dǎo)電層在半導(dǎo)體基體中的垂直寬度為0.1um?0.5um、深度至少為lum。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止圖像彌散的圖像傳感器，其特征在于，所述抽取電荷N型區(qū)在半導(dǎo)體基體中的水平寬度至少為0.3um。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK204144260SQ201420463455
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】郭同輝, 曠章曲 申請人:北京思比科微電子技術(shù)股份有限公司