形成具有外延隔離部件的圖像傳感器器件的結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明一般地涉及半導體技術領域，更具體地，涉及圖像傳感器器件及其制造方 法。
【背景技術】
[0002] 圖像傳感器器件是諸如數碼靜態相機和攝像機的數字成像系統的構件之一。圖像 傳感器器件包括用于檢測光并且記錄所檢測到的光的強度（亮度）的像素陣列（或柵格）。 像素陣列響應于光積累電荷，例如，光越強，電荷越多。然后，使用（例如，通過其他電路）積 累的電荷以提供色彩和亮度信號，以在諸如數碼相機的合適的應用中使用。一種圖像傳感 器為背照式（BSI)圖像傳感器器件。BSI圖像傳感器器件用于感測朝向襯底（其支持BSI 圖像傳感器器件的圖像傳感器電路）的背面所投射的光量。像素柵格位于襯底的正面，并 且襯底足夠薄，使得朝向襯底背面所投射的光可以到達像素柵格。與前照式（FSI)圖像傳 感器器件相比，BSI圖像傳感器器件減小了相消干涉。
[0003] 集成電路（1C)技術正不斷發展。這種發展主要包括減小器件幾何尺寸以獲得更 低的制造成本、更高的器件集成度、更高的速度以及更好的性能。隨同因減小幾何尺寸所實 現的有益效果，是直接對1C器件的改進。一種這樣的1C器件為圖像傳感器器件。
[0004] 由于器件尺寸的縮小，不斷地改進BSI技術以進一步提高BSI圖像傳感器器件的 質量。雖然現有的BSI圖像傳感器器件和制造BSI圖像傳感器器件的方法通常能夠滿足它 們預期的目的，但是隨著器件尺寸的不斷縮小，它們并非在所有方面都是完全符合要求。
【發明內容】
[0005] 為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種圖像傳感 器器件，包括：襯底，具有正面和背面；輻射感測區域，形成在所述襯底中，其中，所述輻射 感測區域可用于感測通過所述背面進入所述襯底的入射光；以及外延隔離部件，形成在所 述襯底中并且鄰近于所述輻射感測區域，所述輻射感測區域和所述外延隔離部件具有不同 的摻雜極性。
[0006] 在該圖像傳感器器件中，所述外延隔離部件與所述輻射感測區域形成P-N結。
[0007] 在該圖像傳感器器件中，所述外延隔離部件包括Ge、Si、GaAs、AlGaAs、SiGe、GaAsP 或它們的組合。
[0008] 在該圖像傳感器器件中，所述外延隔離部件的摻雜濃度介于約lE17/cm3至約 lE18/cm3 之間。
[0009] 在該圖像傳感器器件中，所述外延隔離部件具有階梯式摻雜濃度。
[0010] 在該圖像傳感器器件中，所述外延隔離部件的摻雜濃度朝向所述襯底的正面增 加。
[0011] 在該圖像傳感器器件中，所述襯底與所述輻射感測區域具有相同的摻雜極性。
[0012] 在該圖像傳感器器件中，所述襯底的摻雜濃度小于所述輻射感測區域的摻雜濃 度。
[0013] 在該圖像傳感器器件中，所述外延隔離部件的深度大于所述輻射感測區域的深 度。
[0014] 根據本發明的另一方面，提供了一種圖像傳感器器件，包括：襯底，具有正面和背 面，其中，所述襯底具有第一摻雜極性；以及輻射感測區域，形成在所述襯底中，所述輻射感 測區域可用于感測通過所述背面進入所述襯底的入射光，并且具有所述第一摻雜極性，所 述輻射感測區域的摻雜濃度大于所述襯底的摻雜濃度；以及重摻雜區域，形成在所述襯底 中并且鄰近于所述輻射感測區域，所述重摻雜區域具有第一極性，并且所述重摻雜區域的 摻雜濃度大于所述襯底的摻雜濃度，所述重摻雜區域和所述輻射感測區域限定位于它們之 間的具有所述第一極性的溝道區域。
[0015] 該圖像傳感器器件進一步包括：覆蓋在所述溝道區域上方的柵極介電層和柵電 極。
[0016] 在該圖像傳感器器件中，所述輻射感測區域、所述重摻雜區域、所述溝道區域、所 述柵極介電層和所述柵電極構成晶體管，并且所述晶體管通過施加負偏置電壓而保持截 止。
[0017] 該圖像傳感器器件進一步包括：形成在所述襯底中并且鄰近于所述輻射感測區域 的外延隔離部件。
[0018] 在該圖像傳感器器件中，所述外延隔離部件具有不同于所述第一摻雜極性的第二 摻雜極性。
[0019] 該圖像傳感器器件進一步包括：形成在所述襯底的背面上方的濾色片層和透鏡。
[0020] 根據本發明的又一方面，提供了一種形成圖像傳感器器件的方法，包括：提供具有 正面和背面的襯底；在所述襯底中形成具有第一摻雜極性的輻射感測區域；以及在所述襯 底中并且鄰近于所述輻射感測區域形成外延隔離結構，其中，所述外延隔離結構具有不同 于所述第一摻雜極性的第二摻雜極性。
[0021] 在該方法中，形成所述外延隔離部件包括原位摻雜。
[0022] 在該方法中，所述原位摻雜包括朝向所述襯底的正面具有更高的摻雜濃度。
[0023] 在該方法中，形成所述外延隔離部件包括退火工藝。
[0024] 在該方法中，所述襯底摻雜為具有所述第一摻雜極性。
【附圖說明】
[0025] 為了更完整地理解本發明及其優勢，現結合附圖所進行的以下描述作為參考。
[0026] 圖1示出了根據一些實施例的圖像傳感器器件的像素區域的放大的俯視圖；
[0027] 圖2示出了根據一些實施例的圖像傳感器器件的圖1所示的像素區域和圖像傳感 器器件的外圍區域的截面圖；
[0028] 圖3示出了根據一些實施例的圖像傳感器器件的像素區域的放大的俯視圖；
[0029] 圖4示出了根據一些實施例示出制造圖像傳感器器件的方法的流程圖；
[0030] 圖5至圖9為根據一些實施例處于制造過程的各個階段的圖像傳感器器件的圖3 所示的像素區域以及外圍區域的截面圖。
【具體實施方式】
[0031] 應當理解，以下公開提供了許多不同的實施例或實例以實施本公開的不同特征。 以下描述部件和布置的特定實例以簡化本公開。當然這些僅僅是示例并不旨在限定。此 外，以下描述中第一工藝在第二工藝之前執行可包括第二工藝在第一工藝之后立即執行的 實施例，還可包括在第一工藝與第二工藝之間執行附加工藝的實施例。為了簡明和清楚，可 以任意地以不同比例繪制各種部件。此外，以下描述中第一部件形成在第二部件上方或上 可包括以直接接觸的方式形成第一部件和第二部件的實施例，還可包括在第一部件和第二 部件之間形成有附加的部件使得第一部件和第二部件不直接接觸的實施例。此外，各個附 圖和實施例中的相同元件以相同或類似的參考標號表示。
[0032] 圖1示出了根據一些實施例的圖像傳感器器件100的像素區域101的放大的俯視 圖。圖像傳感器1〇〇包括圖1所示的像素陣列。每個像素區域101均布置成行和列。像素 區域101指的是含有一個光電探測器106和用于將電磁輻射轉化成電信號的多種電路的單 位單元（unitcell)。在一些實施例中，光電探測器106包括光電二極管以記錄輻射（光） 的強度或亮度。像素區域101可以包含各種晶體管，包括傳輸晶體管110、復位晶體管112、 源極跟隨器晶體管114、選擇晶體管116、其他合適的晶體管或它們的組合。像素區域101還 可以包括襯底中的各種摻雜區域，例如，摻雜區域118AU18B和120。摻雜區域（118AU18B 和120)被配置為先前提及的晶體管的源極/漏極區。摻雜區域120也被稱為浮置擴散區， 其位于傳輸晶體管110與復位晶體管112之間。導電部件132與源極跟隨器晶體管114的 柵疊層的一部分重疊并且連接至浮置擴散區。圖像傳感器器件100還包括形成在襯底中的 多個隔離部件，以隔離襯底的多個區域。在一些實施例中，像素區域中形成有介電隔離部件 108以隔離光電探測器106、傳輸晶體管110、復位晶體管112、源極跟隨器晶體管114以及 選擇晶體管116。外圍區域中的其他電路、輸入和/或輸出可以連接至像素陣列，從而為像 素區域101提供工作環境并且支持與像素區域101進行外部通信。例如，像素陣列可以與 外圍區域中的讀出電路和/或控制電路連接。
[0033] 圖2示出了根據一些實施例的圖像傳感器器件100的外圍區域102以及沿圖1的 線A-A所截取像素區域101的截面圖。圖像傳感器器件100包括具有正面104A和背面104B 的襯底104。在一些實施例中，襯底104為包括硅的半導體襯底。可選地或另外地，襯底104 包括：諸如鍺和/或金剛石的另一元素半導體；包含碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、砷化銦和/或 銻化銦的化合物半導體；包含SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和 / 或GalnAsP 的合金半導體；或它們的組合。襯底104可以摻雜有p型或n摻雜物。p型摻雜物包括硼、 BF2、鎵、銦、其它合適的p型摻雜物或它們的組合。n型摻雜物包括磷、砷、其它合適的n型 摻雜物或它們的組合。在所示的實施例中，襯底104為p型襯底。襯底104的摻雜濃度可 以介于約lE15/cm3至約5E16/cm3之間。在各個步驟和方法中，可以使用諸如原位摻雜、離 子注入或擴散的工藝來注入襯底104。
[0034] 像素區域101包括一個或多個諸如光電二極管的光電探測器106。如圖2所示，光 電探測器106包括輻射感測區域106A和固定層106B。輻射感測區域106