背照式圖像傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像傳感器領域，尤其涉及一種背照式圖像傳感器。
【背景技術】
[0002]圖像傳感器按照感光元件與感光原理的不同，可分為CXD圖像傳感器與CMOS圖像傳感器。CMOS圖像傳感器由于其兼容性較好、性價比高被廣泛采用于消費電子、醫療圖像采集和監控領域。
[0003]CMOS圖像傳感器包括:像素陣列(pixel array)，像素陣列包括若干陣列排布的像素單元(pixel cell or pixel unit)，單個像素單元往往采用3T (3晶體管)或4T (4晶體管)結構。
[0004]CMOS圖像傳感器中，有一類為背照式(Backside illuminated)圖像傳感器。現有背照式圖像傳感器的像素陣列中，單個像素單元的光電轉換轉元件接收外部光線，通過光電轉換轉化為載流子(電子或空穴，通常為電子)，通過轉移晶體管(TX)將電荷轉移至浮置擴散區(FD)，復位管用于復位浮置擴散區的電荷；浮置擴散區接源跟隨管(SF)的柵極(gate terminal)，源跟隨管的漏極(drain terminal)接電壓信號，源級輸出一個與浮置擴散區電位相關的電信號，通過后續的行選通管，選通該行將相關的電信號輸出至位線(BL)上。現有技術中浮置擴散區一般位于襯底內部或襯底表面的外延層的內部，在滿足工藝制程的基礎上，會導致光電轉換轉區域與浮置擴散區之間具有較高的寄生電容；此外，當單個像素單元的光電轉換轉區域在收集的電荷過多時，可能會發生向鄰近像素單元的光電轉換區域迀移的浮散(blooming)過程，影響相鄰像素單元的圖像采集及處理。
【發明內容】
[0005]本發明解決的問題是提供一種背照式圖像傳感器及其形成方法，以防止背照式圖像傳感器發生浮散現象，提高圖像傳感器的性能。
[0006]為解決上述問題，本發明提供一種背照式圖像傳感器，包括:
[0007]像素陣列，所述像素陣列包括陣列排布的多個像素，所述像素包括光電二極管區域，所述光電二極管區域包括N型摻雜的電荷收集區域；
[0008]凸起結構，其高出于所述電荷收集區域對應的半導體表面，所述凸起結構全部為N型摻雜區域或靠近頂部的部分區域為N型摻雜區域，所述凸起結構適于抽取所述電荷收集區域中的溢出電荷。
[0009]可選的，所述凸起結構為單晶硅材質或多晶硅材質。
[0010]可選的，于所述凸起結構的N型摻雜區域加正壓。
[0011]可選的，所述凸起結構高出所述電荷收集區域對應的半導體表面0.1 μπι?L O μ m0
[0012]可選的，所述凸起結構全部為N型摻雜區域時，所述N型摻雜區域還同時延伸至凸起結構下方的部分區域。
[0013]可選的，所述圖像傳感器還包括:
[0014]P型摻雜區域，其位于所述電荷收集區域與所述N型摻雜區域之間。
[0015]可選的，所述圖像傳感器還包括:
[0016]N型溝道區區域，位于所述N型摻雜區域與所述電荷收集區域之間，并連接這兩個區域；
[0017]P型摻雜區域，位于所述N型溝道區區域的周邊，用來限定所述N型溝道區區域的耗盡電壓。
[0018]可選的，所述P型摻雜區域包括第一 P型摻雜區域和第二 P型摻雜區域，所述第一P型摻雜區域位于所述凸起結構下方的半導體襯底內，所述第二 P型摻雜區域位于所述N型摻雜區與所述光電二極管感光區之間。
[0019]可選的，所述N型摻雜區域的摻雜濃度范圍為lE16atom/cm3?lE18atom/cm 3。
[0020]可選的，所述凸起結構的寬度范圍為0.1 μπι?0.5 μπι。
[0021]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0022]本發明的技術方案中，通過在背照式圖像傳感器中設置高出于所述電荷收集區域對應的半導體表面的凸起結構，所述凸起結構全部為N型摻雜區域或靠近頂部的部分區域為N型摻雜區域，所述凸起結構適于抽取所述電荷收集區域中的溢出電荷，從而防止背照式圖像傳感器出現浮散現象，提高背照式圖像傳感器的性能。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明實施例所提供的背照式圖像傳感器立體示意圖；
[0024]圖2為圖1所示背照式圖像傳感器沿A-A點劃線并垂直半導體襯底上表面剖切得到的剖面示意圖；
[0025]圖3為圖1所示背照式圖像傳感器沿B-B點劃線并垂直半導體襯底上表面剖切得到的剖面示意圖；
[0026]圖4是本發明另一實施例所提供的另一種背照式圖像傳感器示意圖；
[0027]圖5是本發明另一實施例所提供的另一種背照式圖像傳感器示意圖。
【具體實施方式】
[0028]現有背照式圖像傳感器存在圖像浮散的缺陷。而所述圖像浮散的原因是由于入射光的強度較大時，像素的光電二極管產生大量的光生載流子，造成部分光生載流子溢出，在像素單元區域內浮動，成為浮動的光生載流子，對像素的電信號產生干擾，從而產生圖像浮散問題，從而導致圖像傳感器成像模糊。
[0029]為此，本發明提供一種背照式圖像傳感器，所述背照式圖像傳感器包括像素陣列，所述像素陣列包括陣列排布的多個像素，所述像素包括光電二極管區域，所述光電二極管區域包括N型摻雜的電荷收集區域；凸起結構，其高出于所述電荷收集區域對應的半導體表面，所述凸起結構全部為N型摻雜區域或靠近頂部的部分區域為N型摻雜區域，所述凸起結構適于抽取所述電荷收集區域中的溢出電荷。所述背照式圖像傳感器能夠防止背照式圖像傳感器出現浮散現象，提高背照式圖像傳感器的性能。
[0030]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
[0031]本發明實施例提供一種背照式圖像傳感器，請結合參考圖1至圖3。其中，圖1為背照式圖像傳感器的立體示意圖，圖2為圖1所示背照式圖像傳感器沿A-A點劃線并垂直半導體襯底100上表面剖切得到的剖面示意圖，圖3為圖1所示背照式圖像傳感器沿B-B點劃線并垂直半導體襯底100上表面剖切得到的剖面示意圖。
[0032]所述背照式圖像傳感器包括半導體襯底100。半導體襯底100具有光電二極管感光區110 (如圖2所示)。光電二極管感光區110上方具有柵極(如圖1所示)，所述柵極包括第一部分121和第二部分122。
[0033]本實施例中，半導體襯底100為硅襯底。在本發明的其它實施例中，半導體襯底100也可以為鍺襯底、鍺硅襯底、II1- V族元素化合物襯底、碳化硅襯底或其疊層結構襯底，或絕緣體上硅襯底，還可以是本領域技術人員公知的其他合適的半導體材料襯底。
[0034]本實施例中，柵極中第一部分121和第二部分122的材料均為多晶娃，并且第一部分121和第二部分122可以同時一體形成，但是，可以僅對第一部分121進行N型摻雜。整個柵極的平面形狀呈不規則多邊形(如圖1所示)。
[0035]所述背照式圖像傳感器還包括像素陣列(未標注)，所述像素陣列包括陣列排布的多個像素(未標注)，所述像素包括光電二極管區域，而所述光電二極管區域包括上述光電二極管感光區110。
[0036]通常情況下，上述光電二極管感光區110為N型摻雜的電荷收集區域。即所述光電二極管區域包括N型摻雜的電荷收集區域。
[0037]所述N型摻雜的電荷收集區域亦即光電二極管所包括PN結的N型區，用來收集電荷。
[0038]同時，光電二極管區域還包括與N型摻雜的電荷收集區域對應的P型區。事實上，P型區可以包圍整個N型區，或者說，整個N型區位于P型區內部。因此，在所述N型摻雜的電荷收集區域周圍為P型區。進而可知，所述N型摻雜的電荷收集區域到制作光電二極管區域的半導體表面之間存在P型區(所述N型摻雜的電荷收集區域后續簡稱電荷收集區域)。
[0039]所述像素還可以包括低濃度N摻雜區130，以及位于光電二極管感光區110和低濃度N摻雜區130之間的轉移晶體管。此外，所述像素還可以包括其它晶體管(未示出)。
[0040]圖2中，光電二極管感光區110與低濃度N摻雜區130之間以虛線(未標注)隔開，以示區別。從中可以看到，柵極的第一部分121位于光電二極管感光區110上方，并有少部分位于低濃度N摻雜區130上方。
[0041]所述背照式圖像傳感器還包括位于低濃度N摻雜區130上表面的浮置擴散區140，浮置擴散區140呈凸起的柱狀結構。浮置擴散區140大致位于低濃度N摻雜區130上表面中央。浮置擴散區140可以與其它電路電連接，從而將低濃度N摻雜區130與其它電路實現電連接。
[0042]需要說明的是，在本發明的其它實施例中，浮置擴散區可以延伸至圖2所示柱狀結構的下面表部分區域，即浮置擴散區不僅包括柱狀結構所在區域，還包括柱狀結構所在區域下方