1.本发明属于集成电路制造技术领域，具体涉及一种图像传感器及其制作方法。
背景技术：2.cmos图像传感器(cmos image sensor，cis)广泛地用于数字静态相机、蜂窝式电话、安全相机以及医疗、汽车及其它应用中。典型图像传感器响应于从外部场景反射的图像光入射于图像传感器上而操作。图像传感器包含具有光敏元件(例如，光电二极管)的像素阵列，所述光敏元件吸收入射图像光的一部分且在吸收图像光之后即刻产生图像电荷。像素中的每一者的图像电荷可作为每一光敏元件的随入射图像光而变的输出电压来测量。换句话说，所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例，所述图像光被利用来产生表示外部场景的数字图像。
3.随着对cis应用的要求越来越高与之对应的像素尺寸要求越来越小，从而可以相同面积内得到更多的像素点，从像素设计上来说对应的相邻像素点之间的间距也随之缩小。小像素的优点是在同样的面积上可以得到更多的像素点，要得到更高像素和更清晰的图像；也就意味着在更小的感光面积上得到与大像素一样的满阱能力，而要在更小面积的得到同样的满阱能力，只能往pd(photodiode，光电二极管)的纵深方向发展，从工艺上来说也就是将形成pd的n型离子和隔离每个pd的p型离子注入的更深。在cis芯片中p型深阱(deep p+well，dpw)是隔离每个像素中光电二极管的一道工艺，但是对于这些需要高剂量离子注入的层来说需要相对较厚的光阻(例如》2um)，在同样光阻的高深宽比的条件下相邻像素点之间的间距缩小意味着工艺难度的成倍提升，相应工艺成本较高；而且较厚光阻成为图像传感器的白像素的来源，白像素影响图像传感器的像素质量。
技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制作方法，降低工艺成本，减少了白像素，提高像素质量；且避免高光溢出问题和串扰问题。
5.本发明提供一种图像传感器，包括：
6.半导体衬底，其具有相对的第一侧和第二侧；
7.光电二极管，其设置于所述半导体衬底中；
8.深沟槽隔离结构，其围封所述光电二极管靠近所述第二侧的部分，所述深沟槽隔离结构从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；所述深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开；
9.第一p型深阱，其包括深阱块，所述深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影；所述第一p型深阱从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；
10.第二p型深阱，其围封所述光电二极管靠近所述第一侧的部分；所述第二p型深阱从所述第一侧朝向所述第二侧延伸到所述半导体衬底中。
11.进一步的，所述深沟槽隔离结构，包括沿第一方向的多个第一沟槽隔离与沿第二方向的多个第二沟槽隔离交叉形成的沟槽隔离栅格结构去除位于所述第一方向与所述第二方向交叉的十字位置部分得到的图形结构。
12.进一步的，所述第二p型深阱，包括沿所述第一方向的多个第一深阱结构与沿所述第二方向的多个第二深阱结构交叉形成的深阱栅格结构。
13.进一步的，所述第二p型深阱与所述深沟槽隔离结构对应设置，所述第二p型深阱在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构在所述半导体衬底上的投影。
14.进一步的，所述图像传感器包括多个所述光电二极管，每个所述光电二极管靠近所述第一侧的部分由所述深阱栅格结构环绕；每个所述光电二极管靠近所述第二侧的部分由所述沟槽隔离栅格结构环绕。
15.进一步的，所述第一p型深阱包括由多个所述深阱块形成的阵列结构，每个所述深阱块在所述半导体衬底上的投影对应覆盖一个所述第一沟槽隔离与所述第二沟槽隔离交叉断开处；同时，每个所述深阱块在所述半导体衬底上的投影对应覆盖一个所述第一深阱结构与所述第二深阱结构的交叉处。
16.进一步的，在所述半导体衬底厚度方向上，所述第二p型深阱与所述深沟槽隔离结构接触或者部分重叠。
17.进一步的，在所述半导体衬底厚度方向上，所述第一p型深阱与所述深沟槽隔离结构位于所述半导体衬底中相同的深度范围内，所述沟槽隔离栅格结构的交叉断开端部均置于所述第一p型深阱中。
18.本发明还提供一种图像传感器的制造方法，包括：
19.提供半导体衬底，其具有相对的第一侧和第二侧；所述半导体衬底中形成有光电二极管；
20.形成深沟槽隔离结构，其围封所述光电二极管靠近所述第二侧的部分，所述深沟槽隔离结构从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；所述深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开；
21.进行第一次p型离子注入形成第一p型深阱，其包括深阱块，所述深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影；所述第一p型深阱从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；
22.进行第二次p型离子注入形成第二p型深阱，其围封所述光电二极管靠近所述第一侧的部分；所述第二p型深阱从所述第一侧朝向所述第二侧延伸到所述半导体衬底中。
23.进一步的，所述第一p型深阱的注入能量大于所述第二p型深阱的注入能量。
24.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
25.本发明提供一种图像传感器及其制作方法，包括：半导体衬底，其具有相对的第一侧和第二侧；光电二极管，其设置于所述半导体衬底中；深沟槽隔离结构，其围封所述光电二极管靠近所述第二侧的部分，所述深沟槽隔离结构从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；所述深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开；第二p型深阱，其围封所述光电二极管靠近所述第一侧的部分；所述第二p型深阱从所述第一侧朝向所述第二侧延伸到所述半导体衬底中；第一p型深阱，其包括深阱块，所述深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影；所述第
一p型深阱从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中。
26.本发明第一p型深阱中相邻的深阱块之间的间距较大，该间距范围内光阻可以保形，采用一个光罩，一次光刻工艺就可完成第一p型深阱的制作。本发明第一p型深阱的结构设计，降低了工艺成本，减少了工艺时间。本发明围封光电二极管的深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开，使图像传感器的白像素得到很大改善；同时，第一p型深阱的深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影，深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部设置在第一p型深阱中的深阱块中，第一p型深阱通过注入p型离子形成，离子注入弥补了深沟槽隔离结构干法刻蚀形成沟槽过程中造成的等离子体损伤进一步减少了白像素，提高像素质量；同时第一p型深阱的深阱块提供了深沟槽隔离结构的交叉处断开区域的电学隔离，避免了光电二极管产生大量电子流向临近的光电二极管的现象，亦即避免了深沟槽隔离结构的所述交叉处断开导致的高光溢出问题和串扰问题。
附图说明
27.图1为一种图像传感器沿y方向的纵截面示意图。
28.图2为一种图像传感器对应图1中aa’处的横截面示意图。
29.图3为一种图像传感器对应图1中bb’处的横截面示意图。
30.图4为一种图像传感器沿x方向的纵截面示意图。
31.图5为一种图像传感器沿c方向的纵截面示意图。
32.图6为一种图像传感器改进后的深沟槽隔离横截面示意图。
33.图7为本发明实施例的图像传感器含第一p型深阱和第二p型深阱的横截面示意图。
34.图8为本发明实施例的图像传感器含深沟槽隔离结构和第一p型深阱的横截面示意图。
35.图9为本发明实施例的图像传感器沿x方向的纵截面示意图。
36.图10为本发明实施例的图像传感器沿y方向的纵截面示意图。
37.图11为本发明实施例的图像传感器沿c方向的纵截面示意图。
38.图12为本发明实施例的图像传感器的制作方法流程示意图。
39.其中，附图标记如下：
40.001-图像传感器；002-半导体衬底；004-第一侧；006-第二侧；012-光电二极管；014-p型深阱；016-深沟槽隔离结构；018-p型更深阱；017-深沟槽隔离；a-第一边；b-第二边；c-第三边；d-第四边；
41.100-图像传感器；102-半导体衬底；104-第一侧；106-第二侧；112-光电二极管；114-第二p型深阱；116-深沟槽隔离结构；118-第一p型深阱。
具体实施方式
42.如背景技术所述，图像传感器对应的像素尺寸要求越来越小，在cis芯片p型深阱工艺中需要较厚光阻，工艺难度和工艺成本较高，而且较厚光阻成为白像素的来源，白像素影响图像传感器的像素质量。
43.图1为一种图像传感器沿y方向的纵截面(垂直于半导体衬底上下表面)示意图；图2为一种图像传感器对应图1中aa’处的横截面(平行于半导体衬底上下表面)示意图；图3为一种图像传感器对应图1中bb’处的横截面示意图；图4为一种图像传感器沿x方向的纵截面示意图；图5为一种图像传感器沿c方向(对角线方向)的纵截面示意图。
44.如图1至图5所示，图像传感器001，包括半导体衬底002、光电二极管012、p型深阱(dpw，deep p well)014、p型更深阱(ddpw，deep deep p well)018和深沟槽隔离结构(dti)016。
45.半导体衬底002具有相对的第一侧004和第二侧006。p型深阱014从所述第一侧004朝向所述第二侧006延伸到所述半导体衬底002中。p型深阱014，包括沿第一方向x的多个深阱一与沿第二方向y的多个深阱二交叉形成的深阱栅格结构。深沟槽隔离结构016从所述第二侧006朝向所述第一侧004延伸到所述半导体衬底002中。深沟槽隔离结构016，包括沿第一方向x的多个沟槽隔离一与沿第二方向y的多个沟槽隔离二交叉形成的沟槽隔离栅格结构。深沟槽隔离结构016的每个栅格内侧环形周圈设置有p型更深阱018；沟槽隔离栅格结构构成栅格的每条沟槽隔离边的两侧均形成有p型更深阱(ddpw)018，p型更深阱(ddpw)018为环形结构，该环形结构可以阵列形式排布。所述p型更深阱(ddpw)018从所述第二侧006朝向所述第一侧004延伸到所述半导体衬底002中。
46.所述图像传感器001包括多个光电二极管012，每个所述光电二极管012靠近所述第一侧004的部分由p型深阱014的深阱栅格结构环绕；每个所述光电二极管靠近所述第二侧006的部分由所述p型更深阱(ddpw)018环绕。相邻的光电二极管012之间间隔有两个p型更深阱(ddpw)018的单边，p型更深阱(ddpw)018为称为双间隔结构。
47.p型更深阱(ddpw)018制作包括：在半导体衬底002上形成较厚的光阻，通过曝光在光阻上形成对应p型更深阱(ddpw)018位置的开口，之后从开口处注入p型离子从而形成p型更深阱(ddpw)018。
48.如图3所示，像素尺寸要求越来越小，相邻像素点之间的间距也随之缩小，对应的相邻的光电二极管012之间间隔也缩小，因此需要p型更深阱(ddpw)018单边的条宽很窄，深沟槽隔离结构016单边的条宽也很窄。p型更深阱(ddpw)018例如包括第一边a、第二边b、第三边c和第四边d。由于相邻的光电二极管012之间间隔很小，p型更深阱(ddpw)018单边的条宽很窄，p型更深阱(ddpw)018相邻单边的间距(即深沟槽隔离结构016单边的条宽)也很窄，很难通过一次光刻工艺同时形成第一边a和第二边b，第一边a和第二边b自身条宽很窄，第一边a和第二边b之间间隔也很窄，光阻在小尺寸下保形困难很容易坍塌。
49.制作p型更深阱(ddpw)018需要两个光罩(掩膜版)进行两次光刻工艺才能形成。第一光罩例如包含第一边a和第三边c的图形，通过第一光罩进行第一次光刻工艺形成p型更深阱(ddpw)018包含第一边a和第三边c的结构。第二光罩包含第二边b和第四边d的图形，通过第二光罩进行第二次光刻工艺形成p型更深阱(ddpw)018包含第二边b和第四边d的结构。如此第一光罩开口间隔变为第一边a和第三边c之间的距离，开口间隔变大，光阻容易保持形状。
50.包含此种p型更深阱(ddpw)018的图像传感器001，需要两个光罩(掩膜版)进行两次光刻工艺才能形成，制作工艺成本较高，而且较厚光阻成为图像传感器的白像素的来源，白像素影响图像传感器的像素质量。
51.为提高图像传感器的像素性能，减少较厚光阻带来的白像素来源以及降低工艺成本。发明人尝试将图像传感器001中的p型更深阱(ddpw)018结构去除进行像素优化，发现白像素非常严重。发明人还尝试对深沟槽隔离结构016进行优化改善，将深沟槽隔离结构016做修改。
52.如图3所示，改进前的深沟槽隔离结构016，包括沿第一方向x的多个沟槽隔离一与沿第二方向y的多个沟槽隔离二交叉形成的沟槽隔离栅格结构。
53.如图3和图6所示，改进后的深沟槽隔离017，在改进前的深沟槽隔离016基础上，去除沟槽隔离栅格结构中所有位于第一方向与第二方向交叠的十字(cross)位置(交叉位置)的部分，即改进后的深沟槽隔离017设计成不连接(在交叠的十字处断开)的形状，发现深沟槽隔离通过如此改进，图像传感器的白像素得到很大改善，但是光电二极管012靠近交叠的十字处的部分由于缺少了深沟槽隔离(dti)的物理隔离造成非常严重的高光溢出(blooming)问题和串扰(crosstalk)问题。高光溢出(blooming)现象为在强光条件照射下，在光电二极管区产生大量电子流向临近像素光电二极管的现象。串扰(crosstalk)是光电二极管阵列的一个重要噪声源。串扰是定义为噪声注入到图像传感器相邻像素的活动。其本质是一个信号对另外一个信号耦合产生的干扰噪声。串扰的存在会降低图像的清晰度,严重影响最终输出图像的质量。
54.基于上述研究，为同时兼顾白像素和高光溢出的问题，本发明实施例提供了一种图像传感器。以下结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
55.为了便于描述，本技术一些实施例可以使用诸如“在
…
上方”、“在
…
之下”、“顶部”、“下方”等空间相对术语，以描述如实施例各附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。应当理解的是，除了附图中描述的方位之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如若附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或部件“下方”或“之下”的元件或部件，随后将被定位为在其它元件或部件“上方”或“之上”。下文中的术语“第一”、“第二”、等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。
56.本发明实施例提供了一种图像传感器，包括：
57.半导体衬底，其具有相对的第一侧和第二侧；
58.光电二极管，其设置于所述半导体衬底中；
59.深沟槽隔离结构，其围封所述光电二极管靠近所述第二侧的部分，所述深沟槽隔离结构从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；所述深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开；
60.第二p型深阱，其围封所述光电二极管靠近所述第一侧的部分；所述第二p型深阱从所述第一侧朝向所述第二侧延伸到所述半导体衬底中；
61.第一p型深阱，其包括深阱块，所述深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影；所述第一p型深阱从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中。
62.下面结合图7至图11详细介绍本发明实施例的图像传感器。图7为本发明实施例的
图像传感器含第一p型深阱和第二p型深阱的横截面示意图。图8为本发明实施例的图像传感器含深沟槽隔离结构和第一p型深阱的横截面示意图。图9为本发明实施例的图像传感器沿x方向的纵截面示意图。图10为本发明实施例的图像传感器沿y方向的纵截面示意图。图11为本发明实施例的图像传感器沿c方向(对角线方向)的纵截面示意图。
63.如图7至图11所示，本发明实施例的图像传感器100，包括：半导体衬底102、光电二极管112、第二p型深阱114、深沟槽隔离结构116和第一p型深阱118。
64.半导体衬底102，其具有相对的第一侧104和第二侧104。其中，所述第一侧104例如是所述半导体衬底102的前侧，所述第二侧106例如是所述半导体衬底102的后侧。半导体衬底102可为块体硅衬底、外延衬底，或经掺杂硅衬底(例如，p型经掺杂硅衬底或n型经掺杂硅衬底)、绝缘体上硅(soi)衬底。在一些实施例中，半导体衬底可包含经掺杂半导体区域和/或未经掺杂半导体区域、硅外延层及形成于衬底上的其它半导体结构中的一或多者。
65.光电二极管112，其设置于所述半导体衬底102中接近于所述第一侧104，其中所述光电二极管112累积响应于经引导穿过所述第二侧106的入射光而在所述光电二极管112中产生图像电荷。
66.第二p型深阱(dpw，deep p well)114，其围封所述光电二极管112靠近所述第一侧104的部分；所述第二p型深阱114从所述第一侧104朝向所述第二侧106延伸到所述半导体衬底102中。所述第二p型深阱114，可包括沿所述第一方向x的多个第一深阱结构与沿所述第二方向y的多个第二深阱结构交叉形成的深阱栅格结构。示例性的，第二p型深阱114的一系列深阱结构中的每一者向半导体衬底102中延伸距离可介于从2μm到5μm的范围内。
67.深沟槽隔离结构116，其围封所述光电二极管112靠近所述第二侧106的部分，所述深沟槽隔离结构116从所述第二侧106朝向所述第一侧104延伸到所述半导体衬底102中。所述深沟槽隔离结构116的厚度小于半导体衬底102在第一侧104与第二侧106之间的厚度。所述深沟槽隔离结构116的相邻边的交叉处断开。具体的，所述深沟槽隔离结构116，可包括沿第一方向x的多个第一沟槽隔离与沿第二方向y的多个第二沟槽隔离交叉形成的沟槽隔离栅格结构去除位于所述第一方向x与所述第二方向y交叉的十字位置部分得到的图形结构。示例性的，取决于半导体衬底102的厚度，深沟槽隔离结构116的一系列沟槽隔离中的每一者向半导体衬底102中延伸距离可介于2μm到5μm的范围内。
68.所述第二p型深阱114与所述深沟槽隔离结构116对应设置，第二p型深阱114在所述半导体衬底102上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构116在所述半导体衬底102上的投影。在所述半导体衬底102厚度方向上，所述第二p型深阱114与所述深沟槽隔离结构116接触或者部分重叠。示例性的，深沟槽隔离结构116和第二p型深阱114在纵向上可相互延伸至对方少许厚度。
69.图像传感器100包括多个光电二极管112，每个所述光电二极管112靠近所述第一侧104的部分(上段部分)由所述第二p型深阱114的深阱栅格结构环绕；每个所述光电二极管112靠近所述第二侧106的部分(下段部分)可由所述深沟槽隔离结构116的沟槽隔离栅格结构环绕。深沟槽隔离结构116为在沟槽中填充介电材料形成，深沟槽隔离结构116来围封每一光电二极管，用以隔离光载流子。第二p型深阱114和深沟槽隔离结构116提供相邻光电二极管112之间的电隔离及光学隔离。形成深沟槽隔离结构116工艺中，由于沟槽更深，所以刻蚀造成的缺陷较多，沟槽形成后，可经过短暂的氧化过程在沟槽内形成一层较薄的线氧
层用来修复因刻蚀造成的缺陷。
70.第一p型深阱118，其包括深阱块，所述深阱块在所述半导体衬底102上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构116的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底102上的投影；所述第一p型深阱118从所述第二侧106朝向所述第一侧104延伸到所述半导体衬底102中。
71.示例性的，第一p型深阱118包括由多个所述深阱块形成的阵列结构，将深阱块看作一个点，第一p型深阱118也可认为是点状阵列结构。第一p型深阱(ddpw，deep deep p well)与第二p型深阱相比位于半导体衬底的更深位置。每个所述深阱块在所述半导体衬底102上的投影对应覆盖深沟槽隔离结构116的一个所述第一沟槽隔离与所述第二沟槽隔离交叉断开处；同时，每个所述深阱块在所述半导体衬底102上的投影对应覆盖第二p型深阱114的一个所述第一深阱结构与所述第二深阱结构的交叉处。在所述半导体衬底102厚度方向上，所述第一p型深阱118与所述深沟槽隔离结构116位于所述半导体衬底中相同的深度范围内，所述沟槽隔离栅格结构116的交叉断开端部(例如四个端部)均置于所述第一p型深阱118中。在一实施例中，第一p型深阱118纵向延伸至第二侧106表面；在另一实施例中，第一p型深阱118纵向延伸可未至第二侧106表面，即第一p型深阱的下端(靠近第二侧的一端)仍位于半导体衬底中。第一p型深阱118在纵向上可与第二p型深阱114接触或部分重叠。
72.光电二极管112中的每一者为具有盒形结构。所属领域的技术人员应了解，光电二极管112中的每一者可包含通过离子植入工艺在第一侧104上向半导体衬底102中纵深植入有掺杂剂的经掺杂区域，所述掺杂剂具有与半导体衬底102相反的导电类型。在一个实施例中，光电二极管的经掺杂区域可通过以下操作形成：向为p型经掺杂半导体衬底的半导体衬底102中多次以不同植入能量植入砷(as)或磷的n型掺杂剂，以获得所要掺杂分布以便实现所要全阱容量。然而，在另一实例中，所述层/区域的极性可颠倒，举例来说，光电二极管的经掺杂区域可由硼(b)的p型掺杂剂向为n型半导体衬底的半导体衬底102中形成。根据本发明的教示，光电二极管的经掺杂区域可具有基于相应图像传感器的设计要求及像素大小配置的形状(例如正方形、矩形、圆形或任何适合形状)以及大小(例如，光电二极管植入区域的长度及宽度)。
73.如图8所示，在一个实例中，光电二极管112可布置成具有一系列水平行及垂直列的阵列，但所述阵列沿深度具有一个像素层级。因此，为了将任一个像素与周围像素隔离，围封每一像素的深沟槽隔离结构116可具有四个侧。在一个实例中，栅格的外水平沟槽及外垂直沟槽可被省略，使得阵列的外周界上的像素可具备三侧式隔离结构，除了阵列的拐角上的像素可具备两侧式隔离结构。然而，阵列中的任一像素可在四个侧上由深沟槽隔离结构116的一系列沟槽围封。应理解，深沟槽隔离结构116可指整个栅格结构或其任一部分。
74.本发明将图3中的p型更深阱(ddpw)018改进为图8中的第一p型深阱118。图3中的p型更深阱(ddpw)018需要两个光罩，本发明第一p型深阱118中相邻的深阱块之间的间距较大，该间距范围内光阻可以保形，采用一个光罩，一次光刻工艺就可完成第一p型深阱118的制作。本发明第一p型深阱118的结构设计，降低了工艺成本，减少了工艺时间。本发明围封光电二极管的深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开，使图像传感器的白像素得到很大改善；同时，第一p型深阱的深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影，深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部设置在第一p型深阱中的深阱块中，第一p型深阱通过注入p型离子形成，离子注入弥补了深沟
槽隔离结构干法刻蚀形成沟槽过程中造成的等离子体损伤进一步减少了白像素，提高像素质量；同时第一p型深阱的深阱块提供了深沟槽隔离结构的交叉处断开区域的电学隔离，避免了光电二极管产生大量电子流向临近的光电二极管的现象，亦即避免了深沟槽隔离结构的所述交叉处断开导致的高光溢出问题和串扰问题。
75.本发明还提供一种图像传感器的制造方法，如图12所示，包括：
76.提供半导体衬底，其具有相对的第一侧和第二侧；所述半导体衬底中形成有光电二极管；
77.形成深沟槽隔离结构，其围封所述光电二极管靠近所述第二侧的部分，所述深沟槽隔离结构从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；所述深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开；
78.进行第一次p型离子注入形成第一p型深阱，其包括深阱块，所述深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影；所述第一p型深阱从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；
79.进行第二次p型离子注入形成第二p型深阱，其围封所述光电二极管靠近所述第一侧的部分；所述第二p型深阱从所述第一侧朝向所述第二侧延伸到所述半导体衬底中。
80.具体的，如图7至图11所示，提供半导体基底102，所述半导体基底102可以为硅基底，或者所述半导体基底100的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等适当的应用于cmos图像传感器的材料，所述半导体基底102还可以为绝缘体表面的硅基底或者绝缘体表面的锗基底，或者是生长有外延层的衬底。所述半导体基底100包括像素器件，所述像素器件可以包含有光电二极管112，具体地，所述光电二极管102能够在受到外界光强激发的情况下，产生光生载流子，即电子。所述光电二极管102能够通过离子注入工艺形成，而且，通过控制离子注入的能量和浓度，能够控制离子注入的深度和注入范围，从而控制光电二极管102的深度和厚度。
81.形成深沟槽隔离结构116，其围封所述光电二极管112靠近所述第二侧106的部分，所述深沟槽隔离结构116从所述第二侧106朝向所述第一侧104延伸到所述半导体衬底102中；所述深沟槽隔离结构116的相邻边的交叉处断开。通过干法刻蚀工艺从半导体基底102第二侧106朝向第一侧刻蚀形成深沟槽，并在深沟槽中填充介质层形成深沟槽隔离结构116。
82.进行第一次p型离子注入形成第一p型深阱118，其包括深阱块，所述深阱块在所述半导体衬底102上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构116的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底102上的投影；所述第一p型深阱118从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底102中。
83.进行第二次p型离子注入形成第二p型深阱114，其围封所述光电二极管112靠近所述第一侧104的部分；所述第二p型深阱114从所述第一侧104朝向所述第二侧106延伸到所述半导体衬底102中。
84.第一p型深阱118比第二p型深阱114位于半导体衬底102中更深的位置，因此第一p型深阱118的注入能量大于第二p型深阱114的注入能量。第一p型深阱118离子注入深度大于像素区的光电二极管112的n型注入，才能保证电子不向相邻像素溢出造成串扰，所述注入深度由注入能量控制，同时其隔离效果还取决于注入剂量。
85.具体的，进行第一次p型离子注入形成第一p型深阱118的工艺中，第一p型深阱118的掺杂离子可以是硼b，注入能量可以为800kev至1200kev，注入剂量例如为200e3cm-3
至500e3cm-3
。进行第二次p型离子注入形成第二p型深阱114的工艺中，第二p型深阱114掺杂离子可以是硼b，注入能量可以为600kev至900kev，注入剂量例如为200e3cm-3
至500e3cm-3
。
86.综上所述，本发明提供一种图像传感器及其制作方法，包括：半导体衬底，其具有相对的第一侧和第二侧；光电二极管，其设置于所述半导体衬底中；深沟槽隔离结构，其围封所述光电二极管靠近所述第二侧的部分，所述深沟槽隔离结构从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；所述深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开；第二p型深阱，其围封所述光电二极管靠近所述第一侧的部分；所述第二p型深阱从所述第一侧朝向所述第二侧延伸到所述半导体衬底中；第一p型深阱，其包括深阱块，所述深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影；所述第一p型深阱从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中。
87.本发明第一p型深阱中相邻的深阱块之间的间距较大，该间距范围内光阻可以保形，采用一个光罩，一次光刻工艺就可完成第一p型深阱的制作。本发明第一p型深阱的结构设计，降低了工艺成本，减少了工艺时间。本发明围封光电二极管的深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开，使图像传感器的白像素得到很大改善；同时，第一p型深阱的深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影，深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部设置在第一p型深阱中的深阱块中，第一p型深阱通过注入p型离子形成，离子注入弥补了深沟槽隔离结构干法刻蚀形成沟槽过程中造成的等离子体损伤进一步减少了白像素，提高像素质量；同时第一p型深阱的深阱块提供了深沟槽隔离结构的交叉处断开区域的电学隔离，避免了光电二极管产生大量电子流向临近的光电二极管的现象，亦即避免了深沟槽隔离结构的所述交叉处断开导致的高光溢出问题和串扰问题。
88.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于与实施例公开的器件相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
89.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
技术特征：1.一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，其具有相对的第一侧和第二侧；光电二极管，其设置于所述半导体衬底中；深沟槽隔离结构，其围封所述光电二极管靠近所述第二侧的部分，所述深沟槽隔离结构从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；所述深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开；第一p型深阱，其包括深阱块，所述深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影；所述第一p型深阱从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；第二p型深阱，其围封所述光电二极管靠近所述第一侧的部分；所述第二p型深阱从所述第一侧朝向所述第二侧延伸到所述半导体衬底中。2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述深沟槽隔离结构，包括沿第一方向的多个第一沟槽隔离与沿第二方向的多个第二沟槽隔离交叉形成的沟槽隔离栅格结构去除位于所述第一方向与所述第二方向交叉的十字位置部分得到的图形结构。3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述第二p型深阱，包括沿所述第一方向的多个第一深阱结构与沿所述第二方向的多个第二深阱结构交叉形成的深阱栅格结构。4.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述第二p型深阱与所述深沟槽隔离结构对应设置，所述第二p型深阱在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构在所述半导体衬底上的投影。5.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括多个所述光电二极管，每个所述光电二极管靠近所述第一侧的部分由所述深阱栅格结构环绕；每个所述光电二极管靠近所述第二侧的部分由所述沟槽隔离栅格结构环绕。6.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述第一p型深阱包括由多个所述深阱块形成的阵列结构，每个所述深阱块在所述半导体衬底上的投影对应覆盖一个所述第一沟槽隔离与所述第二沟槽隔离交叉断开处；同时，每个所述深阱块在所述半导体衬底上的投影对应覆盖一个所述第一深阱结构与所述第二深阱结构的交叉处。7.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，在所述半导体衬底厚度方向上，所述第二p型深阱与所述深沟槽隔离结构接触或者部分重叠。8.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，在所述半导体衬底厚度方向上，所述第一p型深阱与所述深沟槽隔离结构位于所述半导体衬底中相同的深度范围内，所述沟槽隔离栅格结构的交叉断开端部均置于所述第一p型深阱中。9.一种图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，其具有相对的第一侧和第二侧；所述半导体衬底中形成有光电二极管；
形成深沟槽隔离结构，其围封所述光电二极管靠近所述第二侧的部分，所述深沟槽隔离结构从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；所述深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开；进行第一次p型离子注入形成第一p型深阱，其包括深阱块，所述深阱块在所述半导体衬底上的投影覆盖所述深沟槽隔离结构的所述交叉处断开端部在所述半导体衬底上的投影；所述第一p型深阱从所述第二侧朝向所述第一侧延伸到所述半导体衬底中；进行第二次p型离子注入形成第二p型深阱，其围封所述光电二极管靠近所述第一侧的部分；所述第二p型深阱从所述第一侧朝向所述第二侧延伸到所述半导体衬底中。10.如权利要求9所述的图像传感器的制造方法，其特征在于，所述第一p型深阱的注入能量大于所述第二p型深阱的注入能量。
技术总结本发明提供一种图像传感器及其制作方法，包括：半导体衬底、光电二极管、深沟槽隔离结构、第一P型深阱和第二P型深阱。深沟槽隔离结构围封光电二极管，深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开。第一P型深阱包括深阱块，深阱块在半导体衬底上的投影覆盖深沟槽隔离结构的交叉处断开端部在半导体衬底上的投影。第一P型深阱的结构采用一个光罩就可形成降低了成本。深沟槽隔离结构的相邻边的交叉处断开，使白像素得到很大改善；同时，第一P型深阱离子注入弥补了深沟槽隔离结构刻蚀形成沟槽过程中造成的等离子体损伤进一步减少了白像素，提高像素质量；而且深阱块提供了深沟槽隔离结构的交叉处断开区域的电学隔离，避免了高光溢出问题和串扰问题。串扰问题。串扰问题。
技术研发人员：董立群 肖海波 林率兵 戴辛志
受保护的技术使用者：豪威科技（上海）有限公司
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/11/1
