[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

本公开涉及图像传感器及其制造方法。提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：衬底；设置在所述衬底中的多个辐射感测元件，其中每个辐射感测元件用于响应于入射的辐射而生成相应的电荷；以及设置在所述衬底中靠近衬底背面处的溢流漏极，其中所述溢流漏极设置在所述多个辐射感测元件之间，并且用于在所述多个辐射感测元件中的至少一个辐射感测元件所生成的电荷超出饱和电荷容量之后，接收所生成的电荷中超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。

技术领域

本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及图像传感器及其形成方法，特别是CMOS图像传感器(CIS)。

背景技术

近年来，诸如相机、手机等电子设备通常采用CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。为了提高图像传感器的分辨率，期望能够在图像传感器的单位面积中集成更多的辐射感测元件，这对图像传感器的制造工艺提出了非常严苛的要求。一旦图像传感器的制造工艺出现不稳定的波动，就会极大地影响图像传感器的性能。

例如，在CMOS图像传感器中，由辐射感测元件通过感测辐射而产生的电荷可以通过传输晶体管传输到对应的浮置扩散区中，其中，使得辐射感测元件中的电荷能够被传输到浮置扩散区的最严苛的条件被称为鞍点(saddle point)。但由于图像传感器制造工艺的波动，鞍点也会出现波动。在鞍点条件由于制造工艺的波动而非常严苛的情况下，一旦某辐射感测元件中的电荷超出了其饱和电荷容量，超出饱和电荷容量的电荷就可能会溢出到相邻的辐射感测元件，从而发生高光溢出(又称为晕光)，这会严重影响图像传感器的成像质量。

因此存在对改进的图像传感器及其制造方法的需求。

发明内容

本公开的一个目的是提供新颖的图像传感器及其制造方法。本公开的技术尤其适用于CMOS图像传感器。

根据本公开的一个方面，提供了一种图像传感器，包括：衬底；设置在所述衬底中的多个辐射感测元件，其中每个辐射感测元件用于响应于入射的辐射而生成相应的电荷；以及设置在所述衬底中靠近衬底背面处的溢流漏极，其中所述溢流漏极设置在所述多个辐射感测元件之间，并且用于在所述多个辐射感测元件中的至少一个辐射感测元件所生成的电荷超出饱和电荷容量之后，接收所生成的电荷中超出所述饱和电荷容量的那部分电荷。

优选地，所述溢流漏极与所述多个辐射感测元件中的至少一个辐射感测元件中的每个辐射感测元件之间的势垒高度低于该辐射感测元件与任意一个其他辐射感测元件之间的势垒的高度。

优选地，所述溢流漏极与所述多个辐射感测元件中的任意一个辐射感测元件之间的势垒高度能够通过调整以下各项中的至少一项来设置：所述溢流漏极的尺寸和/或形状；所述溢流漏极的掺杂浓度；以及所述溢流漏极与任意一个辐射感测元件的相对位置关系。

优选地，所述溢流漏极设置在相邻的两个辐射感测元件之间。

优选地，所述多个辐射感测元件以矩阵形式布置，所述溢流漏极设置在相邻的四个辐射感测元件之间。

优选地，所述溢流漏极通过金属部件连接到地。

优选地，所述图像传感器还包括：设置在所述衬底的背面上的电介质层；与所述多个辐射感测元件一一对应地设置在所述电介质层之上的多个滤色器，其中每个滤色器用于对入射到相应的一个辐射感测元件的辐射进行滤色；以及设置在所述多个滤色器之间的金属格栅，用于防止相邻的滤色器之间发生辐射串扰，其中，所述溢流漏极通过所述金属格栅连接到地。

优选地，形成所述溢流漏极的工艺步骤包括n型离子注入和之后的褪火处理。

优选地，所述褪火处理包括激光褪火处理和微波褪火处理中的至少一项。