图像传感器和图像传感器的形成方法与流程

本发明涉及图像传感器，尤其涉及一种图像传感器和图像传感器的形成方法。

背景技术：

1、数码相机和光学成像器件均采用图像传感器。图像传感器将光学图像转化为可以表示为数字图像的数字数据。典型的图像传感器包括像素传感器的阵列，该像素传感器是用于将光学图像转化为电信号的单元器件。像素传感器通常表现为电荷耦合器件(chargecoupled device，简称ccd)或互补金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，简称cmos)器件。

2、雪崩光电二极管(apd)是与传统互补金属氧化物半导体器件兼容的固体器件。当反向偏置的p-n结接收额外的载流子(诸如由入射辐射产生的载流子)时，可以触发雪崩过程。例如，为了检测低强度辐射，在击穿电压之上偏置p-n结，从而允许单光子产生的载流子触发可以检测到的雪崩电流。

3、雪崩光电二极管是d-tof的核心像素感光器件，其关键性能指标是雪崩光电二极管的感光效率(pde)。

4、然而，现有的由雪崩光电二极管构成的像素感光器件还有待改善。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器和图像传感器的形成方法，以提升图像传感器的性能。

2、为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种图像传感器，包括：衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括若干像素区和环绕像素区的隔离区，所述衬底包括第一区、第二区以及位于第一区和第二区之间的埋层，所述第一区内和第二区内具有第一离子，所述埋层内具有第二离子，所述第二离子与第一离子的导电类型相反，所述第一区表面为衬底第一面表面，所述第二区表面为衬底第二面表面，所述像素区和隔离区沿平行于衬底表面的第一方向排列，所述第一区、埋层和第二区沿垂直于衬底表面的第二方向排列，所述第一方向和第二方向垂直；位于像素区的第一区内的感光掺杂区，所述衬底第一面暴露出感光掺杂区表面，所述感光掺杂区内的离子导电类型与第一离子的导电类型相同；位于隔离区内的第一电连接结构，所述第一电连接结构自第一区向第二区延伸，所述第一电连接结构的底部位于所述第二区内；位于隔离区第二区表面的屏蔽结构。

3、可选的，还包括：位于感光掺杂区表面的第二电连接结构；位于衬底第一面上的第一介质层，所述第二电连接结构位于第一介质层内，所述第一电连接结构位于第一介质层内和隔离区内。

4、可选的，所述第一电连接结构的材料包括金属，所述金属包括钨；所述第二电连接结构的材料包括金属，所述金属包括钨。

5、可选的，还包括：位于隔离区内的第三凹槽，所述第三凹槽自衬底第二面贯穿至衬底第一面，所述第三凹槽暴露出第一介质层表面；位于第三凹槽内的隔离结构，所述隔离结构环绕所述像素区；所述隔离结构位于第一电连接结构与像素区之间。

6、可选的，所述隔离结构包括：位于第三凹槽侧壁表面和底部表面的第一隔离层以及位于第一隔离层上的第二隔离层；所述第一隔离层的材料包括介电材料，所述介电材料包括氧化硅；所述第二隔离层的材料包括金属，所述金属包括钨。

7、可选的，还包括：位于衬底第二面上的第二介质层；位于第二介质层内的第三凹槽和第四凹槽，所述第三凹槽暴露出所述隔离结构表面，所述第四凹槽暴露出部分第二区表面；所述屏蔽结构位于第三凹槽内、第四凹槽内和隔离区的第二介质层上。

8、可选的，所述屏蔽结构的材料包括金属，所述金属包括钨。

9、可选的，所述第一离子包括p型离子，所述p型离子包括硼离子、硼氟离子或铟离子；所述第二离子包括n型离子，所述n型离子包括磷离子、砷离子或锑离子。

10、相应地，本发明技术方案还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括相对的第一面和第二面，所述衬底包括若干像素区和环绕像素区的隔离区，所述衬底内具有第一离子，所述像素区和隔离区沿平行于衬底表面的第一方向排列；对所述衬底进行第二离子的离子注入，使所述衬底形成为第一区、第二区以及位于第一区和第二区之间的埋层，所述第一区表面为衬底第一面表面，所述第二区表面为衬底第二面表面，所述埋层内具有第二离子，所述第二离子与第一离子的导电类型相反，所述第一区、埋层和第二区沿垂直于衬底表面的第二方向排列，所述第一方向和第二方向垂直；在像素区的第一区内形成感光掺杂区，所述衬底第一面暴露出感光掺杂区表面，所述感光掺杂区内的离子导电类型与第一离子的导电类型相同；在隔离区内形成第一电连接结构，所述第一电连接结构自第一区向第二区延伸，所述第一电连接结构的底部位于所述第二区内；形成第一连接结构之后，在隔离区的第二区表面形成屏蔽结构。

11、可选的，在隔离区的第二区表面形成屏蔽结构之前，还包括：在感光掺杂区表面形成第二电连接结构。

12、可选的，所述第一电连接结构和第二电连接结构的形成方法包括：在衬底第一面上形成第一介质层；在第一介质层内和隔离区内形成第一凹槽，所述第一凹槽自第一区向第二区延伸，所述第一凹槽的底部位于所述第二区内；在第一介质层内形成第二凹槽，所述第二凹槽暴露出部分所述感光掺杂区表面；在第一凹槽内形成第一电连接结构，在第二凹槽内形成第二电连接结构。

13、可选的，形成第一凹槽之后，再形成所述第二凹槽；所述第一电连接结构和第二电连接结构同时形成。

14、可选的，形成第一电连接结构之后，形成所述第二电连接结构。

15、可选的，形成第二电连接结构之后，形成所述第一电连接结构。

16、可选的，在隔离区内形成第一电连接结构之后，在隔离区的第二区表面形成屏蔽结构之前，还包括：在隔离区内形成隔离结构，所述隔离结构环绕所述像素区，所述隔离结构自衬底第二面贯穿至衬底第一面；所述隔离结构位于第一电连接结构与像素区之间。

17、可选的，在隔离区内形成隔离结构之前，还包括：减薄所述衬底第二面。

18、可选的，所述隔离结构的形成方法包括：在隔离区内形成第三凹槽，所述第三凹槽暴露出第一介质层表面；在第三凹槽侧壁表面和底部表面形成第一隔离层；在第一隔离层上形成第二隔离层，所述隔离结构包括：位于第三凹槽侧壁表面和底部表面的第一隔离层以及位于第一隔离层上的第二隔离层。

19、可选的，所述第一隔离层的材料包括介电材料，所述介电材料包括氧化硅；所述第二隔离层的材料包括金属，所述金属包括钨。

20、可选的，所述屏蔽结构的形成方法包括：在衬底第二面形成第二介质层；在第二介质层内形成第三凹槽和第四凹槽，所述第三凹槽暴露出所述隔离结构表面，所述第四凹槽暴露出部分第二区表面；在第三凹槽内、第四凹槽内和隔离区的第二介质层上形成所述屏蔽结构，所述屏蔽结构与隔离结构电连接。

21、可选的，所述第一电连接结构的材料包括金属，所述金属包括钨；所述第二电连接结构的材料包括金属，所述金属包括钨。

22、可选的，所述屏蔽结构的材料包括金属，所述金属包括钨。

23、可选的，所述第一离子包括p型离子，所述p型离子包括硼离子、硼氟离子或铟离子；所述第二离子包括n型离子，所述n型离子包括磷离子、砷离子或锑离子。

24、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

25、本发明的技术方案，通过在隔离区内形成第一电连接结构，所述第一电连接结构自第一区向第二区延伸，且所述第一电连接结构的底部位于所述第二区内。由于所述第一电连接结构电连接所述第一区和第二区，从而后续屏蔽结构和衬底的加电通道能够导通，后续能够成功向隔离结构加载负电压以减小暗计数；以及屏蔽结构在形成过程中产生的电荷能够通过第二区和第一电连接结构导走，从而减少了电弧缺陷的产生。综上，提升了图像传感器的性能。