一种图像传感器及其制造方法与流程

本发明涉及图像传感，特别涉及一种图像传感器及其制造方法。

背景技术：

1、在图像传感器中，电子快门图像传感器利用电子的方式控制图像传感器的曝光时间，快门速度高且无耀斑现象和快门声。在全局曝光式的电子快门图形传感器中，对电荷域的全局曝光，电荷存储节点的寄生光响应(parasitic light sensitivity，pls)是一个非常重要的指标。其中寄生光响应为电荷存储节点在没有信号时接收到的杂散光响应和光电二极管响应。为减小寄生光响应，往往会牺牲光电二极管的入射面积，因此图像传感器的光敏度较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制造方法，能够降低寄生光响应，并提升图像传感器的光电响应，从而提升图像传感器的光敏度。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明提供了一种图像传感器，包括：

4、衬底，所述衬底上设置外延层；

5、光电反应区，设置在所述衬底中和所述外延层中；

6、电荷存储区，设置在所述外延层中，所述电荷存储区与所述光电反应区相邻；

7、隔离沟槽，设置在所述衬底上，所述隔离沟槽设置在相邻的所述光电反应区之间，且沿着光线入射方向，所述隔离沟槽的槽宽递增，其中所述电荷存储区在所述衬底上的正投影位于所述隔离沟槽的槽壁上；以及

8、隔离层，覆盖在所述隔离沟槽的槽壁上。

9、在本发明一实施例中，所述隔离沟槽的槽口连接于所述外延层，并在所述隔离层和所述外延层之间形成孔洞结构。

10、在本发明一实施例中，所述光电反应区包括浅光电反应区，所述浅光电反应区设置在所述外延层中，且所述浅光电反应区延伸至所述衬底中，其中所述浅光电反应区与所述电荷存储区间隔分布。

11、在本发明一实施例中，所述光电反应区包括深光电反应区，所述深光电反应区设置在所述衬底中，相邻的所述深光电反应区的间距小于所述隔离沟槽的槽口宽度。

12、在本发明一实施例中，所述深光电反应区连接于所述浅光电反应区，且所述深光电反应区设置在所述浅光电反应区靠近入射光线的一侧，其中所述深光电反应区的宽度大于所述浅光电反应区的宽度。

13、在本发明一实施例中，所述图像传感器包括隔离柱，所述隔离柱设置在所述衬底中，且所述隔离柱连接于所述隔离层的拐角部。

14、在本发明一实施例中，所述隔离柱和所述隔离层的拐角部位于相邻的所述光电反应区之间。

15、在本发明一实施例中，所述隔离沟槽的两侧槽壁连接并形成槽壁夹角，其中所述槽壁夹角为20°～40°。

16、在本发明一实施例中，所述图像传感器包括金属互连结构，所述金属互连结构设置在所述外延层上。

17、本发明提供了一种图像传感器的制造方法，包括以下步骤：

18、提供一衬底，形成隔离沟槽于所述衬底上，其中沿着光线入射方向，所述隔离沟槽的槽宽递增；

19、形成隔离层于所述隔离沟槽的槽壁上；

20、形成外延层于所述衬底上；

21、对所述衬底和所述外延层注入第一离子，形成光电反应区，其中所述隔离沟槽设置在相邻的所述光电反应区之间；以及

22、对所述外延层注入第二离子，形成电荷存储区，其中所述电荷存储区在所述衬底上的正投影位于所述隔离沟槽的槽壁上。

23、在本发明一实施例中，形成所述光电反应区的步骤包括：

24、在形成所述隔离沟槽前，形成深光电反应区于所述衬底中；以及

25、在形成所述外延层后，形成浅光电反应区于所述外延层中和所述衬底中，其中所述浅光电反应区连接于所述深光电反应区，且所述浅光电反应区的宽度小于所述深光电反应区的宽度。

26、如上所述，本发明提供了一种图像传感器及其制造方法，能够提升图像传感器的光敏度。根据本发明提供的图像传感器，能够实现全局曝光，能够降低寄生光效应。并且，在降低寄生光效应的同时，能够有效提升入射光线接触到的光电反应区的面积，从而减少入射光线的损耗，提升光电反应区对光线的灵敏度，从而提升图像传感器的光电响应。并且，根据本发明提供的图像传感器，能够实现对像素边缘入射的光线的全反射，从而将入射光线转移回光电反应区中，减少入射光线的损耗，同时减少了入射光直接射入储存电荷区域产生电子-空穴对，从而减少产生寄生光响应。根据本发明提供的图像传感器的制造方法，制程损耗较低，形成本发明所述图像传感器的制程良率高。

27、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种图像传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述隔离沟槽的槽口连接于所述外延层，并在所述隔离层和所述外延层之间形成孔洞结构。

3.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述光电反应区包括浅光电反应区，所述浅光电反应区设置在所述外延层中，且所述浅光电反应区延伸至所述衬底中，其中所述浅光电反应区与所述电荷存储区间隔分布。

4.根据权利要求3所述的一种图像传感器，其特征在于，所述光电反应区包括深光电反应区，所述深光电反应区设置在所述衬底中，相邻的所述深光电反应区的间距小于所述隔离沟槽的槽口宽度。

5.根据权利要求4所述的一种图像传感器，其特征在于，所述深光电反应区连接于所述浅光电反应区，且所述深光电反应区设置在所述浅光电反应区靠近入射光线的一侧，其中所述深光电反应区的宽度大于所述浅光电反应区的宽度。

6.根据权利要求4所述的一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括隔离柱，所述隔离柱设置在所述衬底中，且所述隔离柱连接于所述隔离层的拐角部。

7.根据权利要求6所述的一种图像传感器，其特征在于，所述隔离柱和所述隔离层的拐角部位于相邻的所述光电反应区之间。

8.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述隔离沟槽的两侧槽壁连接并形成槽壁夹角，其中所述槽壁夹角为20°～40°。

9.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括金属互连结构，所述金属互连结构设置在所述外延层上。

10.一种图像传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的一种图像传感器的制造方法，其特征在于，形成所述光电反应区的步骤包括：

技术总结
本发明提供了一种图像传感器及其制造方法，其中图像传感器包括：衬底，衬底上设置外延层；光电反应区，设置在衬底中和外延层中；电荷存储区，设置外延层中，电荷存储区光电反应区相邻；隔离沟槽，设置在衬底上，隔离沟槽设置在相邻的光电反应区之间，且沿着光线入射方向，隔离沟槽的槽宽递增，其中电荷存储区在衬底上的正投影位于隔离沟槽的槽壁上；以及隔离层，覆盖在隔离沟槽的槽壁上。本发明的提供了一种图像传感器及其制造方法，能够降低寄生光响应，并提升图像传感器的光电响应和光敏度。

技术研发人员：张维,范春晖,李岩
受保护的技术使用者：合肥海图微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15