本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體器件及集成電路，尤其涉及一種cis器件及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、圖像傳感器中，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器(complementary?metal?oxidesemiconductor?contact?image?sensor，cis)器件是采用cmos器件制作的圖像傳感器，由于其具有集成度高、供電電壓低和技術(shù)門檻低等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于攝影攝像、安防系統(tǒng)、智能便攜電話以及醫(yī)療電子等領(lǐng)域。

2、參考圖1，其示出了相關(guān)技術(shù)中提供的cis器件的剖面示意圖，示例性的，如圖1所示，襯底110上形成有外延層111，外延層111中形成有光電二極管(photo?diode，pd)，其包括耗盡區(qū)112、形成于耗盡區(qū)112兩側(cè)的阱(well)區(qū)1131、1132以及形成于耗盡區(qū)112中的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)(floating?diffusion，fd)114，外延層111上形成有轉(zhuǎn)移晶體管(transfertransistor，tx)120，為了減少外延層111與介質(zhì)層界面處的缺陷對(duì)光電二極管的影響，通常會(huì)在光電二極管表面注入進(jìn)行離子注入，形成反型層1151、1152。

3、對(duì)于cis器件，暗電流問題會(huì)嚴(yán)重影響其可靠性，在光線較弱的情況下，暗電流會(huì)影響圖像質(zhì)量，其表現(xiàn)為在圖像上呈現(xiàn)出白色像素(white?pixel，wp)。其中，暗電流主要來源于兩方面：一方面來源于硅表面與介質(zhì)層界面處的缺陷以及制造過程中引入的金屬雜質(zhì)，另一方面來源于襯底中的本征缺陷。鑒于此，亟待對(duì)相關(guān)技術(shù)中的cis器件進(jìn)行改進(jìn)，以降低暗電流對(duì)其性能的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环Ncis器件及其制作方法，可以解決相關(guān)技術(shù)中提供的cis器件暗電流問題較為嚴(yán)重的問題。

2、一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種cis器件，包括：

3、襯底；

4、第一外延層，所述第一外延層形成于所述襯底上；

5、第二外延層，所述第二外延層形成于所述第一外延層上，所述第二外延層中形成有每個(gè)像素單元的光電二極管，所述光電二極管上形成有轉(zhuǎn)移晶體管；

6、所述第二外延層中還形成有深阱區(qū)，所述深阱區(qū)與所述第一外延層接觸，從俯視角度觀察，所述深阱區(qū)為環(huán)形，所述像素單元形成于深阱區(qū)環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)。

7、在一些實(shí)施例中，所述第二外延層中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型不同，所述深阱區(qū)中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型相同。

8、在一些實(shí)施例中，所述光電二極管包括耗盡區(qū)以及形成于所述耗盡區(qū)兩側(cè)的阱區(qū)，所述耗盡區(qū)中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型不同，所述阱區(qū)中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型相同。

9、在一些實(shí)施例中，所述耗盡區(qū)中還形成有浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型不同。

10、另一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種cis器件的制作方法，包括：

11、在襯底上形成第一外延層；

12、在所述第一外延層上形成第二外延層；

13、在所述第二外延層中形成深阱區(qū)，所述深阱區(qū)與所述第一外延層接觸，從俯視角度觀察，所述深阱區(qū)為環(huán)形；

14、在所述深阱區(qū)環(huán)繞的區(qū)域形成像素單元，在形成像素單元的過程中，每次進(jìn)行曝光前，在第二外延層和所述深阱區(qū)上施加電壓使所述深阱區(qū)、所述第一外延層和所述第二外延層構(gòu)成的pn結(jié)正偏。

15、在一些實(shí)施例中，所述第二外延層中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型不同，所述深阱區(qū)中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型相同。

16、在一些實(shí)施例中，在對(duì)所述第二外延層和所述深阱區(qū)上施加電壓的過程中，在所述第二外延層上施加的電壓大于在所述深阱區(qū)上施加的電壓。

17、本申請(qǐng)技術(shù)方案，至少包括如下優(yōu)點(diǎn)：

18、通過在襯底上形成兩層外延層，在頂部的外延層中形成深阱區(qū)與底部的外延層電連接，在形成像素單元的過程中，在每次進(jìn)行曝光前，在第二外延層和深阱區(qū)上施加電壓使深阱區(qū)、第一外延層和第二外延層構(gòu)成的pn結(jié)正偏以抽取空穴以及金屬離子，從而能夠降低暗電流，提高cis器件暗光下的圖像質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種cis器件，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述第二外延層中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型不同，所述深阱區(qū)中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其特征在于，所述光電二極管包括耗盡區(qū)以及形成于所述耗盡區(qū)兩側(cè)的阱區(qū)，所述耗盡區(qū)中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型不同，所述阱區(qū)中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，其特征在于，所述耗盡區(qū)中還形成有浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型不同。

5.一種cis器件的制作方法，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二外延層中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型不同，所述深阱區(qū)中摻入的雜質(zhì)與所述第一外延層中摻入的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型相同。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在對(duì)所述第二外延層和所述深阱區(qū)上施加電壓的過程中，在所述第二外延層上施加的電壓大于在所述深阱區(qū)上施加的電壓。

技術(shù)總結(jié)
公開了一種CIS器件及其制作方法，該方法包括：在襯底上形成第一外延層；在第一外延層上形成第二外延層；在第二外延層中形成深阱區(qū)，深阱區(qū)與第一外延層接觸，從俯視角度觀察，深阱區(qū)為環(huán)形；在深阱區(qū)環(huán)繞的區(qū)域形成像素單元，在形成像素單元的過程中，每次進(jìn)行曝光前，在第二外延層和深阱區(qū)上施加電壓使深阱區(qū)、第一外延層和第二外延層構(gòu)成的PN結(jié)正偏。本申請(qǐng)通過在襯底上形成兩層外延層，在頂部的外延層中形成深阱區(qū)與底部的外延層電連接，在形成像素單元的過程中，在每次進(jìn)行曝光前，在第二外延層和深阱區(qū)上施加電壓使深阱區(qū)、第一外延層和第二外延層構(gòu)成的PN結(jié)正偏以抽取空穴以及金屬離子，從而能夠降低暗電流，提高CIS器件暗光下的圖像質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：姬旭敏,季霄,白旭東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華虹半導(dǎo)體（無錫）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15