TWI835158B

TWI835158B - 影像感測器及其形成方法

Info

Publication number: TWI835158B
Application number: TW111120924A
Authority: TW
Inventors: 楊宇宸; 鍾志平; 何明祐
Original assignee: 力晶積成電子製造股份有限公司
Priority date: 2022-06-06
Filing date: 2022-06-06
Publication date: 2024-03-11
Also published as: TW202349692A; CN117238932A

Abstract

本揭露提供一種影像感測器及其形成方法。影像感測器包括基底、第一隔離結構、影像感測元件及第一和第二閘極結構。基底包括彼此相對的第一表面及第二表面。第一隔離結構設置於基底中且自第一表面延伸至基底中以界定畫素區。影像感測元件設置於基底的畫素區中且包括具有第一導電型的第一摻雜區和第四摻雜區及具有第二導電型的第二摻雜區和第三摻雜區。第一摻雜區自第二表面延伸至基底中。第四摻雜區自第一表面延伸至基底中。第二摻雜區圍繞第一摻雜區且包括設置在第一摻雜區和第四摻雜區之間的部分。第三摻雜區設置在第二摻雜區和第四摻雜區之間。第一和第二閘極結構分別設置在基底的畫素區中的第一表面上。

Description

影像感測器及其形成方法

本發明是有關於一種半導體結構及其形成方法，且特別是有關於一種影像感測器及其形成方法。

影像感測器積體電路(integrated circuit，IC)廣泛地用於諸如相機、行動電話、車用鏡頭等裝置中。近年來，相較於電荷耦合裝置(charge-coupled device，CCD)而言，影像感測器互補金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)影像感測器由於功率消耗低、尺寸小、資料處理快、直接輸出資料以及製造成本低而越來越有優勢。因此，CMOS影像感測器在很大程度上取代了CCD影像感測器。一般而言，CMOS影像感測器可包含前側照明式(front-side illuminated，FSI)影像感測器及背側照明式(back-side illuminated，BSI)影像感測器。

然而，隨著裝置尺寸不斷地縮小，CMOS影像感測器的滿井容量(full well capacity，FWC)也跟著縮小，故如何使小尺寸的CMOS影像感測器具有足夠的滿井容量，以具有良好的靈敏度和影像延遲(image lag)，為本領域技術人員亟欲努力的目標之一。

本發明提供一種影像感測器及其形成方法，其藉由將影像感測元件中的具有第二導電型的第二摻雜區設計成圍繞具有第一導電型的第一摻雜區，以使影像感測元件包括額外的側向空乏電容(lateral depletion capacitance)。如此一來，影像感測器在小尺寸的設計下仍能具有足夠的滿井容量，使得影像感測器具有良好的靈敏度和影像延遲。

本發明一實施例提供一種影像感測器，其包括基底、第一隔離結構、影像感測元件以及第一閘極結構和第二閘極結構。基底包括彼此相對的第一表面及第二表面。第一隔離結構設置於基底中且自第一表面延伸至基底中以界定畫素區。影像感測元件設置於基底的畫素區中且包括具有第一導電型的第一摻雜區、具有不同於第一導電型的第二導電型的第二摻雜區、具有第二導電型的第三摻雜區以及具有第一導電型的第四摻雜區。第一摻雜區自基底的第二表面延伸至基底中。第四摻雜區自基底的第一表面延伸至基底中。第二摻雜區圍繞第一摻雜區且包括設置在第一摻雜區和第四摻雜區之間的部分。第三摻雜區設置在第二摻雜區和第四摻雜區之間。第一閘極結構和第二閘極結構分別設置在基底的畫素區中的第一表面上。

在一些實施例中，第一摻雜區和第二摻雜區彼此接觸的界面呈杯狀輪廓，且杯狀輪廓的開口部分朝向基底的第二表面。

在一些實施例中，第一閘極結構較第二閘極結構靠近影像感測元件，且第三摻雜區和第四摻雜區各自包括與第一閘極結構接觸的部分。

在一些實施例中，影像感測器更包括彩色濾光片和微透鏡。彩色濾光片設置在基底的第二表面上。微透鏡設置在彩色濾光片上。

在一些實施例中，影像感測器更包括第二隔離結構，其設置在基底中且自基底的第二表面延伸至基底中。

本發明一實施例提供一種形成影像感測器的方法，其包括以下步驟。在基底層中形成具有第一導電型的摻雜區。對基底層執行磊晶生長製程，以在基底層上形成磊晶層，並且使摻雜區擴散至磊晶層中，以形成自基底層延伸至磊晶層中的第一摻雜區，其中第一摻雜區具有第一導電型。在磊晶層中形成自磊晶層的第一表面延伸至磊晶層中的第一隔離結構以界定畫素區。於磊晶層的畫素區中形成圍繞第一摻雜區的第二摻雜區，其中第二摻雜區具有與第一導電型不同的第二導電型。於磊晶層的畫素區中分別形成具有第二導電型的第三摻雜區以及具有第一導電型的第四摻雜區。第四摻雜區自磊晶層的第一表面延伸至磊晶層中。第三摻雜區設置在第四摻雜區和第三摻雜區之間。第二摻雜區包括設置在第一摻雜區和第三摻雜區之間的部分。第一摻雜區、第二摻雜區、第三摻雜區和第四摻雜區形成影像感測器的影像感測元件。

在一些實施例中，第一摻雜區和第二摻雜區彼此接觸的界面呈杯狀輪廓，且杯狀輪廓的開口部分朝向磊晶層的與第一表面相對的第二表面。

在一些實施例中，形成影像感測器的方法更包括在形成第三摻雜區和第四摻雜區之前，於磊晶層的第一表面上分別形成第一閘極結構和第二閘極結構。第一閘極結構較第二閘極結構靠近影像感測元件。第三摻雜區和第四摻雜區各自包括與第一閘極結構接觸的部分。

在一些實施例中，形成影像感測器的方法更包括在磊晶層的第一表面上形成內連線結構；在形成內連線結構後，移除基底層以暴露出磊晶層的與第一表面相對的第二表面；以及在磊晶層中形成自磊晶層的第二表面延伸至磊晶層中的第二隔離結構。

在一些實施例中，形成影像感測器的方法更包括在磊晶層的第二表面上形成彩色濾光片；以及在彩色濾光片上形成微透鏡。

基於上述，在上述影像感測器及其形成方法中，由於影像感測元件中的具有第二導電型的第二摻雜區設計成圍繞具有第一導電型的第一摻雜區，以使影像感測元件包括額外的側向空乏電容(lateral depletion capacitance)。如此一來，影像感測器在小尺寸的設計下仍能具有足夠的滿井容量，使得影像感測器具有良好的靈敏度和影像延遲。

1:影像感測器

10:支撐基底

100:基底層

102、116、118:摻雜區

110:磊晶層、基底

111、111a:第一摻雜區

113:第二摻雜區

114:井區

115:第三摻雜區

117:第四摻雜區

120:介電層

122:內連線

124、C1、C2、C3、C4、GC1、GC2、GC3、GC4:導電接觸件

130:彩色濾光片

140:微透鏡

GS1:第一閘極結構

GS2:第二閘極結構

STI1:第一隔離結構

STI2:第二隔離結構

TX:轉移電晶體

SF:源極隨耦器電晶體

Sel:列選擇電晶體

RST:重設電晶體

PR:畫素區

PD:影像感測元件

S1:第一表面

S2:第二表面

圖1至圖7是本發明一實施例的形成影像感測器的方法的示意圖。

參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層與區域的厚度會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。

應當理解，當諸如元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者也可存在中間元件。若當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，則不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接，而「電性連接」或「耦合」可為二元件間存在其它元件。本文中所使用的「電性連接」可包括物理連接(例如有線連接)及物理斷接(例如無線連接)。

本文使用的「約」、「近似」或「實質上」包括所提到的值和在所屬技術領域中具有通常知識者能夠確定之特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30%、±20%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」或「實質上」可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

使用本文中所使用的用語僅為闡述例示性實施例，而非限制本揭露。在此種情形中，除非在上下文中另有解釋，否則單數形式包括多數形式。

圖1至7是本發明一實施例的形成影像感測器的方法的示意圖。圖1至圖7中的(a)和(b)分別為沿不同剖線截取的剖面示意圖。舉例來說，圖5的(a)為沿圖5的(c)中所示出的剖線A-A’截取的剖面示意圖，而圖5的(b)為沿圖5的(c)中所示出的剖線B-B’截取的剖面示意圖。

首先，請參照圖1，在基底層100中形成具有第一導電型(例如P型)的摻雜區102。基底層100可為任何類型的半導體主體(例如矽、SiGe、SOI等)。在一些實施例中，基底層100可為具有第一導電型的塊狀半導體基底。在一些實施例中，可藉由離子植入製程以在距基底層100的表面的某一深度處形成摻雜區102。在一些實施例中，摻雜區102可形成為淺摻雜區，亦即，摻雜區102可鄰近基底層100的上述表面。

接著，請參照圖2，對基底層100執行磊晶生長製程，以在基底層100上形成磊晶層110，並使摻雜區102擴散至磊晶層 110中，以形成自基底層100延伸至磊晶層110中的第一摻雜區111。第一摻雜區111具有第一導電型(例如P型)。在一些實施例中，磊晶層110可包括彼此相對的第一表面S1和第二表面S2。磊晶層110的第一表面S1可為遠離基底層100的表面。磊晶層110的第二表面S2可為基底層100與磊晶層110之間的界面。

然後，請參照圖3，在磊晶層110中形成自磊晶層110的第一表面S1延伸至磊晶層110中的第一隔離結構STI1以界定畫素區(例如圖5的(c)所示出的畫素區PR)。在一些實施例中，在垂直第一表面S1的方向上，第一摻雜區111位於第一隔離結構STI1所界定的畫素區中。第一隔離結構STI1可包括一或多個介電材料。所述介電材料可包括氧化物(例如氧化矽)、正矽酸四乙酯(tetraethyl orthosilicate；TEOS)、氮化物(例如氮化矽、氮氧化矽等)、碳化物(例如碳化矽、碳氧化矽等)或類似者。第一隔離結構STI1可例如是淺溝槽隔離結構，但不以此為限。

而後，於磊晶層110的畫素區中形成圍繞第一摻雜區111的第二摻雜區113，其中第二摻雜區113具有與第一導電型不同的第二導電型(例如N型)。如此一來，後續將描述的影像感測元件PD包括由第二摻雜區113圍繞第一摻雜區111的界面所形成之額外側向空乏電容，使得影像感測器(例如圖7所示出的影像感測器1)在小尺寸的設計下仍能夠具有足夠的滿井容量(FWC)，以具有良好的靈敏度和影像延遲。在一些實施例中，第一摻雜區111和第二摻雜區113彼此接觸的界面可呈杯狀輪廓，其中杯狀輪廓的開口部分朝向磊晶層110的第二表面S2。

在一些實施例中，可藉由離子植入製程以在距磊晶層110的第一表面S1的某一深度處形成第二摻雜區113。在一些實施例中，相較於磊晶層110的第二表面S2，第二摻雜區113較遠離磊晶層110的第一表面S1，也就是說，可採用深摻雜的方式於磊晶層110中形成第二摻雜區113。

之後，於磊晶層110的畫素區中形成具有第一導電型(例如P型)的井區114。在一些實施例中，井區114自磊晶層110的第一表面S1延伸至磊晶層110中。在一些實施例中，井區114可與第二摻雜區113間隔開來。在一些實施例中，井區114可包括位在第一隔離結構STI1下方的部分。

接著，請參照圖4，於磊晶層110的第一表面S1上分別形成第一閘極結構GS1和第二閘極結構GS2。第一閘極結構GS1和第二閘極結構GS2可各自對應於轉移電晶體、源極隨耦器電晶體、列選擇電晶體或重設電晶體的閘極結構。在本實施例中，第一閘極結構GS1可為轉移電晶體的閘極結構，而第二閘極結構GS2可為重設電晶體的閘極結構。在一些實施例中，第一閘極結構GS1和第二閘極結構GS2可各自包括形成在磊晶層110的第一表面S1上的閘極(未示出)、形成在閘極與磊晶層110之間的閘介電層(未示出)以及形成在閘極側壁的閘極間隙壁(未示出)。閘極可包括任何可作為閘極的材料，例如多晶矽。閘介電層可包括任何可作為閘介電層的材料，例如氧化矽。閘極間隙壁可包括任何可作為閘極間隙壁的材料，例如氮化矽。

然後，於磊晶層110的畫素區中分別形成具有第二導電型(例如N型)的第三摻雜區115以及具有第一導電型(例如P型)的第四摻雜區117。第四摻雜區117形成為自磊晶層110的第一表面S1延伸至磊晶層110中，而第三摻雜區115形成在第四摻雜區117和第三摻雜區115之間，且第二摻雜區113包括設置在第一摻雜區111和第三摻雜區115之間的部分。第一摻雜區111、第二摻雜區113、第三摻雜區115和第四摻雜區117形成影像感測器的影像感測元件PD。

在一些實施例中，第三摻雜區115和第四摻雜區117可經由以下步驟形成。首先，可藉由離子植入製程以在距磊晶層110的第一表面S1的某一深度處形成與第二摻雜區113接觸的第三摻雜區115。在一些實施例中，第三摻雜區115可自磊晶層110的第一表面S1延伸至磊晶層110中。在一些實施例中，第一閘極結構GS1較第二閘極結構GS2靠近影像感測元件PD，且第三摻雜區115可包括與第一閘極結構GS1接觸的部分。接著，可藉由離子植入製程以在距磊晶層110的第一表面S1的某一深度處形成第四摻雜區117。在一些實施例中，第四摻雜區117可包括形成在第三摻雜區115中且與第一閘極結構GS1接觸的部分以及形成在磊晶層110中且與第一隔離結構STI1接觸的部分。在一些實施例中，第四摻雜區117可自磊晶層110的第一表面S1延伸至磊晶層110中。

之後，請繼續參照圖4，將摻雜區116和摻雜區118分別形成在第一閘極結構GS1和第二閘極結構GS2之間的磊晶層110中以及第二閘極結構GS2和第一隔離結構STI1之間的磊晶層110中。摻雜區116和摻雜區118可各自具有第二導電型(例如N型)。在一些實施例中，在第一閘極結構GS1和第二閘極結構GS2分別為轉移電晶體的閘極結構和重設電晶體的閘極結構的情況下，第一閘極結構GS1可配置成選擇性地控制電荷載子在影像感測元件PD與摻雜區116之間的移動。摻雜區116可為浮動結(floating node)且可經由後續將形成的內連線122和導電接觸件124與圖5所示出的源極隨耦器電晶體SF電性連接。摻雜區118可為與工作電壓(VDD)連接的汲極。

而後，請參照圖5，在磊晶層110的第一表面S1上形成內連線結構。在一些實施例中，內連線結構可包括形成於磊晶層110的第一表面S1上的介電層120、形成於介電層120中的導電接觸件(如圖5的(b)所示出的導電接觸件124和圖5的(c)所示出的導電接觸件C1、C2、C3、C4、GC1、GC2、GC3、GC4)以及形成於介電層120中的內連線122。

介電層120可包括一層或多層的介電層。在一些實施例中，介電層120可包括絕緣材料，例如二氧化矽、SiCOH、氟矽酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃(例如，硼磷酸鹽矽酸鹽玻璃)或類似者中的一或多者。在一些實施例中，導電接觸件124、C1、C2、C3、C4、GC1、GC2、GC3、GC4可包括導電材料，例如銅、鎢、釕、鋁及/或類似者。

請參照圖5的(c)，在一些實施例中，影像感測器可包括轉移電晶體TX、源極隨耦器電晶體SF、列選擇電晶體Sel及重設電晶體RST。導電接觸件GC1、GC2、GC3、GC4可分別與轉移電晶體TX、重設電晶體RST、極隨耦器電晶體SF和列選擇電晶體Sel的閘極結構連接。轉移電晶體TX可通過導電接觸件C1和內連線結構與源極隨耦器電晶體SF連接。導電接觸件C2可通過內連線結構連接至工作電壓。導電接觸件C3可通過內連線結構連接至畫素電源電壓。導電接觸件C4可通過內連線結構連接至輸出線。在一些實施例中，圖5的(a)圖為沿圖5的(c)圖中所示出的剖線A-A’截取的剖面圖，而圖5的(b)圖為沿圖5的(c)圖中所示出的剖線B-B’截取的剖面圖，故圖5的(c)所示出的導電接觸件C1和導電接觸件C2可對應到圖5的(b)所示出的導電接觸件124，且圖5的(b)所示出的第一閘極結構GS1和第二閘極結構GS2可分別對應到圖5的(c)所示出的轉移電晶體TX的閘極結構和重設電晶體RST的閘極結構。

接著，請參照圖5和圖6，在形成內連線結構後，將內連線結構的介電層120接合至支撐基底10上。舉例而言，在一些實施例中，支撐基底10可包括半導體材料，例如矽。然後，在將介電層120接合至支撐基底10後，可藉由薄化製程來移除基底層100以暴露出磊晶層110的第二表面S2，如此可允許輻射(例如光)更容易地傳遞至影像感測元件PD。在一些實施例中，在經過薄化製程後，第一摻雜區111於基底層100的部分也跟著被移除，而形成自磊晶層110的第二表面S2延伸至磊晶層110中的第一摻雜區111a。在一些實施例中，可藉由蝕刻及/或機械研磨來進行薄化製程。

之後，請參照圖6，在磊晶層110中形成自磊晶層110的第二表面S2延伸至磊晶層110中的第二隔離結構STI2。在一些實施例中，第二隔離結構STI2在垂直於磊晶層110的第二表面S2的方向上與第一隔離結構STI1重疊。在一些實施例中，第二隔離結構STI2可在垂直於磊晶層110的方向上與第一隔離結構STI1間隔開來。在另一些實施例中，第二隔離結構STI2可與第一隔離結構STI1接觸。在一些替代實施例中，第二隔離結構STI2可貫穿第一隔離結構STI1的一部分。第二隔離結構STI2可包括一或多個介電材料。所述介電材料可包括氧化物(例如氧化矽)、正矽酸四乙酯(tetraethyl orthosilicate；TEOS)、氮化物(例如氮化矽、氮氧化矽等)、碳化物(例如碳化矽、碳氧化矽等)或類似者。第二隔離結構STI2可例如是深溝槽隔離結構，但不以此為限。在一些實施例中，第二隔離結構STI2可將入射輻射實質上限制在畫素區中，以避免相鄰的兩個相鄰畫素區之間產生串擾的問題。

然後，請參照圖7，在磊晶層110的第二表面S2上形成彩色濾光片130。彩色濾光片130可形成於畫素區上方。彩色濾光片130彼此接觸的界面可位於第二隔離結構STI2上。彩色濾光片130由允許具有特定波長範圍的輻射(例如光)透射，同時阻擋波長在指定範圍之外的光的材料形成。在一些實施例中，彩色濾光片130可由單體、聚合物或類似者形成。

而後，在彩色濾光片130上形成微透鏡140，以形成影像感測器1。在一些實施例中，可藉由將微透鏡材料沉積於彩色濾光片130上(例如藉由旋塗方法或沉積製程)來形成微透鏡140。在微透鏡材料上方圖案化具有彎曲上表面的微透鏡模板(圖中未繪示)。微透鏡模板可包括使用分佈曝光劑量曝光(例如對於負型光阻，曲率底部處暴露較多光且曲率頂部處暴露較少光)、顯影以及烘烤以形成圓化形狀的光阻材料。接著藉由根據微透鏡模板選擇性地蝕刻微透鏡材料來形成微透鏡140。

基於上述，在上述形成影像感測器的方法中，由於影像感測元件PD中的第二摻雜區113形成為圍繞第一摻雜區111a的兩側端和底端，故影像感測元件PD除了包括在垂直方向上的空乏電容，其還包括在橫向方向上的側向空乏電容(lateral depletion capacitance)。如此一來，影像感測器1在小尺寸的設計下仍能具有足夠的滿井容量，使得影像感測器1具有良好的靈敏度和影像延遲。另一方面，由於第一摻雜區111是藉由在背側(例如圖7所示出的第二表面S2)以磊晶生長製程形成，故可避免前側(例如圖7所示出的第一表面S1)在高能量摻雜中所帶來的傷害，以避免晶格缺陷所導致的暗電流。

以下，將藉由圖7的(b)來說明影像感測器1。應注意的是，圖7的(b)所示出的影像感測器1可藉由上述的方法形成，但不限於此方法。

請參照圖7的(b)，影像感測器1包括基底110、第一隔離結構STI1、影像感測元件PD以及第一閘極結構GS1和第二閘極結構GS2。

基底110可包括彼此相對的第一表面S1及第二表面S2。在本實施例中，基底110可為形成於具有與磊晶層的第一導電型(例如P型)相同的第一導電型的塊狀矽基底上的磊晶層，或在影像感測器1的製造中自其移除塊狀矽基底的P型磊晶層，故基底110在上述製造過程中又稱為磊晶層110。在本實施例中，影像感測器1為背側照明式(BSI)影像感測器，影像感測元件PD可將自基底110的第二表面S2朝向基底110的第一表面S1入射的輻射(例如光)轉換為電訊號。

第一隔離結構STI1可設置於基底110中且自第一表面S1延伸至基底110中以界定畫素區(如圖5的(c)所示出的畫素區PR)。在一些實施例中，影像感測器1可更包括設置在基底110中且自基底110的第二表面S2延伸至基底110中的第二隔離結構STI2。

影像感測元件PD可設置於基底110的畫素區中且包括具有第一導電型(例如P型)的第一摻雜區111a、具有不同於第一導電型的第二導電型(例如N型)的第二摻雜區113、具有第二導電型(例如N型)的第三摻雜區115以及具有第一導電型(例如P型)的第四摻雜區117。第一摻雜區111a可自基底110的第二表面S2延伸至基底110中。第四摻雜區117可自基底110的第一表面S1延伸至基底110中。第二摻雜區113可圍繞第一摻雜區111a且可包括設置在第一摻雜區111a和第四摻雜區117之間的部分。第三摻雜區115可設置在第二摻雜區113和第四摻雜區117之間。在一些實施例中，第一摻雜區111a和第二摻雜區113彼此接觸的界面呈杯狀輪廓，且杯狀輪廓的開口部分朝向基底110的第二表面S2。在一些實施例中，杯狀輪廓在某一剖面呈現U型或ㄇ字型，但不以此為限。

第一閘極結構GS1和第二閘極結構GS2可分別設置在基底110的畫素區中的第一表面S1上。在一些實施例中，第一閘極結構GS1較第二閘極結構GS2靠近影像感測元件PD。在一些實施例中，第三摻雜區115和第四摻雜區117可各自包括與第一閘極結構GS1接觸的部分。

在一些實施例中，影像感測器1可更包括設置在基底110的第二表面S2上的彩色濾光片130以及設置在彩色濾光片130上的微透鏡140。

綜上所述，在上述實施例中的影像感測器及其形成方法中，由於影像感測元件中的具有第二導電型的第二摻雜區設計成圍繞具有第一導電型的第一摻雜區，以使影像感測元件包括額外的側向空乏電容。如此一來，影像感測器在小尺寸的設計下仍能具有足夠的滿井容量，使得影像感測器具有良好的靈敏度和影像延遲。另一方面，由於第一摻雜區是藉由在影像感測器的背側以磊晶生長製程形成，故可避免影像感測器的前側在高能量摻雜中所帶來的傷害，以避免晶格缺陷所導致的暗電流。

1:影像感測器 10:支撐基底 116、118:摻雜區 110:磊晶層 111a:第一摻雜區 113:第二摻雜區 114:井區 115:第三摻雜區 117:第四摻雜區 120:介電層 122:內連線 124:導電接觸件 130:彩色濾光片 140:微透鏡 GS1:第一閘極結構 GS2:第二閘極結構 STI1:第一隔離結構 STI2:第二隔離結構 PD:影像感測元件 S1:第一表面 S2:第二表面

Claims

一種影像感測器，包括：基底，包括彼此相對的第一表面及第二表面；第一隔離結構，設置於所述基底中且自所述第一表面延伸至所述基底中以界定畫素區；影像感測元件，設置於所述基底的所述畫素區中且包括具有第一導電型的第一摻雜區、具有不同於所述第一導電型的第二導電型的第二摻雜區、具有所述第二導電型的第三摻雜區以及具有所述第一導電型的第四摻雜區，其中所述第一摻雜區自所述基底的所述第二表面延伸至所述基底中，所述第四摻雜區自所述基底的所述第一表面延伸至所述基底中，所述第二摻雜區圍繞所述第一摻雜區且包括設置在所述第一摻雜區和所述第四摻雜區之間的部分，且所述第三摻雜區設置在所述第二摻雜區和所述第四摻雜區之間；以及第一閘極結構和第二閘極結構，分別設置在所述基底的所述畫素區中的所述第一表面上。
如請求項1所述的影像感測器，其中所述第一摻雜區和所述第二摻雜區彼此接觸的界面呈杯狀輪廓，且所述杯狀輪廓的開口部分朝向所述基底的所述第二表面。
如請求項1所述的影像感測器，其中所述第一閘極結構較所述第二閘極結構靠近所述影像感測元件，且所述第三摻雜區和所述第四摻雜區各自包括與所述第一閘極結構接觸的部分。
如請求項1所述的影像感測器，更包括：彩色濾光片，設置在所述基底的所述第二表面上；以及微透鏡，設置在所述彩色濾光片上。
如請求項1所述的影像感測器，更包括：第二隔離結構，設置在所述基底中且自所述基底的所述第二表面延伸至所述基底中。
一種形成影像感測器的方法，包括：在基底層中形成具有第一導電型的摻雜區；對所述基底層執行磊晶生長製程，以在所述基底層上形成磊晶層，並且使所述摻雜區擴散至所述磊晶層中，以形成自所述基底層延伸至所述磊晶層中的第一摻雜區，其中所述第一摻雜區具有所述第一導電型；在所述磊晶層中形成自所述磊晶層的第一表面延伸至所述磊晶層中的第一隔離結構以界定畫素區；於所述磊晶層的所述畫素區中形成圍繞所述第一摻雜區的第二摻雜區，其中所述第二摻雜區具有與所述第一導電型不同的第二導電型；以及於所述磊晶層的所述畫素區中分別形成具有所述第二導電型的第三摻雜區以及具有所述第一導電型的第四摻雜區，其中所述第四摻雜區自所述磊晶層的所述第一表面延伸至所述磊晶層中，所述第三摻雜區設置在所述第四摻雜區和所述第三摻雜區之間，且所述第二摻雜區包括設置在所述第一摻雜區和所述第三摻雜區之間的部分，且所述第一摻雜區、所述第二摻雜區、所述第三摻雜區和所述第四摻雜區形成所述影像感測器的影像感測元件。
如請求項6所述的形成影像感測器的方法，其中所述第一摻雜區和所述第二摻雜區彼此接觸的界面呈杯狀輪廓，且所述杯狀輪廓的開口部分朝向所述磊晶層的與所述第一表面相對的第二表面。
如請求項6所述的形成影像感測器的方法，更包括：在形成所述第三摻雜區和所述第四摻雜區之前，於所述磊晶層的所述第一表面上分別形成第一閘極結構和第二閘極結構，其中所述第一閘極結構較所述第二閘極結構靠近所述影像感測元件，且所述第三摻雜區和所述第四摻雜區各自包括與所述第一閘極結構接觸的部分。
如請求項6所述的形成影像感測器的方法，更包括：在所述磊晶層的所述第一表面上形成內連線結構；在形成所述內連線結構後，移除所述基底層以暴露出所述磊晶層的與所述第一表面相對的第二表面；以及在所述磊晶層中形成自所述磊晶層的所述第二表面延伸至所述磊晶層中的第二隔離結構。
如請求項9所述的形成影像感測器的方法，更包括：在所述磊晶層的所述第二表面上形成彩色濾光片；以及在所述彩色濾光片上形成微透鏡。