CN107946333A - 图像传感器及形成图像传感器的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种形成图像传感器的方法和图像传感器。该方法包括：在半导体衬底中形成第四隔离区；在半导体衬底上通过外延生长形成第一半导体材料层，并通过第四隔离区的扩散形成第三隔离区；在第一半导体材料层中形成第一隔离区，第一隔离区位于第三隔离区之上；在第一半导体材料层上通过外延生长形成第二半导体材料层；以及在第二半导体材料层中形成第二隔离区，其中，第一、第二、第三、和第四隔离区在与图像传感器的主表面平行的平面图中的位置互相重合，第一、第二和第三隔离区位于光电二极管的周围并用于将光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。本公开的图像传感器中的隔离结构易于实现且隔离效果好。

Description

图像传感器及形成图像传感器的方法

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，具体来说，涉及一种图像传感器及形成图像传感器的方法。

背景技术

图像传感器用于将聚焦在图像传感器上的光学图像转换成电信号。图像传感器包括光电二极管的阵列，入射光的光子到达光电二极管之后被吸收并产生载流子，从而使得光电二极管产生电信号。在光电二极管的周围通常存在隔离结构，以防止相邻的光电二极管产生的载流子之间的干扰。

因此，存在对新技术的需求。

发明内容

本公开的一个目的是改进图像传感器中的隔离结构。

根据本公开的第一方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：在半导体衬底中形成第四隔离区；在所述半导体衬底上通过外延生长形成第一半导体材料层，并通过所述第四隔离区的扩散形成第三隔离区；在所述第一半导体材料层中形成第一隔离区，所述第一隔离区位于所述第三隔离区之上；在所述第一半导体材料层上通过外延生长形成第二半导体材料层；以及在所述第二半导体材料层中形成第二隔离区，其中，所述第一、第二、第三、和第四隔离区在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中的位置互相重合，所述第一、第二和第三隔离区位于光电二极管的周围并用于将所述光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。

根据本公开的第二方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：在半导体衬底上通过外延生长形成第一半导体材料层；在所述第一半导体材料层中形成第一隔离区；在所述第一半导体材料层上通过外延生长形成第二半导体材料层；以及在所述第二半导体材料层中形成第二隔离区，其中，所述第一和第二隔离区在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中重合，所述第一和第二隔离区位于光电二极管的周围并用于将所述光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。

根据本公开的第三方面，提供了一种图像传感器，包括：第一半导体材料层，所述第一半导体材料层是在半导体衬底上通过外延生长而形成的，所述第一半导体材料层中形成有第一隔离区和第三隔离区，所述第一隔离区位于所述第三隔离区之上；以及第二半导体材料层，所述第一半导体材料层是在所述第一半导体材料层上通过外延生长而形成的，所述第二半导体材料层中形成有第二隔离区，其中，所述第一、第二和第三隔离区在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中的位置互相重合，并且所述第三隔离区的顶部与所述第一隔离区的底部接触，所述第一隔离区的顶部与所述第二隔离区的底部接触，所述第一、第二和第三隔离区位于光电二极管的周围并用于将所述光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。

根据本公开的第四方面，提供了一种图像传感器，包括：第一半导体材料层，所述第一半导体材料层是在半导体衬底上通过外延生长而形成的，所述第一半导体材料层中形成有第一隔离区；以及第二半导体材料层，所述第一半导体材料层是在所述第一半导体材料层上通过外延生长而形成的，所述第二半导体材料层中形成有第二隔离区，其中，所述第一和第二隔离区在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中的位置互相重合，并且所述第一隔离区的顶部与所述第二隔离区的底部接触，所述第一和第二隔离区位于光电二极管的周围并用于将所述光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是示意性地示出根据本公开的一个实施例的图像传感器的结构的示意图。

图2是示意性地示出根据本公开的一个实施例的图像传感器的结构的示意图。

图3至8是分别示出了在根据本公开一个示例性实施例来形成图像传感器的一个方法示例的各个步骤处的图像传感器的截面的示意图。

图9是示意性地示出根据本公开的一个实施例的图像传感器的结构的示意图。

图10是示意性地示出根据本公开的一个实施例的图像传感器的结构的示意图。

图11至15是分别示出了在根据本公开一个示例性实施例来形成图像传感器的一个方法示例的各个步骤处的图像传感器的截面的示意图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

在本公开中，对“一个实施例”、“一些实施例”的提及意味着结合该实施例描述的特征、结构或特性包含在本公开的至少一个实施例、至少一些实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”在本公开的各处的出现未必是指同一个或同一些实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以任何合适的组合和/或子组合来组合特征、结构或特性。

如图1所示，为根据本公开的一个实施例的图像传感器。在该实施例中，本公开的图像传感器包括第一半导体材料层L1和第二半导体材料层L2。其中，第一半导体材料层L1是在半导体衬底上通过外延生长而形成的，第二半导体材料层L2是在第一半导体材料层L1上通过外延生长而形成的。第一半导体材料层L1中形成有第一隔离区I1和第三隔离区I3，第一隔离区I1位于第三隔离区I3之上，并且第三隔离区I3的顶部与第一隔离区I1的底部接触。第二半导体材料层L2中形成有第二隔离区I2，第二隔离区I2位于第一隔离区I1之上，并且第一隔离区I1的顶部与第二隔离区I2的底部接触。其中，第一、第二和第三隔离区I1、I2和I3在与图像传感器的主表面平行的平面图中的位置互相重合，并且位于光电二极管的周围。虽然本公开的附图中所示的第一、第二和第三隔离区I1、I2和I3在平面图中的位置为完全重合，但本领域技术人员可以理解，重合包括部分重合与完全重合。

根据本公开的一个实施例的图像传感器中的隔离结构，包括上述第一、第二和第三隔离区I1、I2和I3。该隔离结构用于将光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。其中，第一隔离区I1和第二隔离区I2是通过从图像传感器的正面进行注入而形成的，第三隔离区I3是通过从第一半导体材料层L1的背面向第一半导体材料层L1中扩散而形成的。根据本公开的一个实施例的图像传感器中的隔离结构，由于通过形成多个外延层来形成光电二极管及其隔离结构，因此每次进行注入时的注入深度均不需要很深，这有利于注入处理的工艺控制；还避免了当注入深度较深时，深度较浅处的离子浓度不高而造成的隔离效果不好的问题。其次，在该实施例中，隔离结构在第一半导体材料层L1中的部分(第三隔离区I3)为扩散形成的，因此，在向第一半导体材料层L1中注入形成第一隔离区I1时，其注入深度可以更加减小，从而更具备上述优点。此外，根据本公开的一个实施例的图像传感器，还避免了背面注入带来的问题，例如，避免了背面注入之后的退火处理对正面的光电二极管以及其他半导体器件带来的损伤。

如图2所示，为根据本公开的一个实施例的图像传感器。在该实施例中，本公开的图像传感器中的第一和第二半导体材料层L1和L2、以及第一、第二和第三隔离区I1、I2和I3均为第一导电类型(例如P型)，并且第一隔离区I1的掺杂浓度高于第一半导体材料层L1的掺杂浓度、第二隔离区I2的掺杂浓度高于第二半导体材料层L2的掺杂浓度、以及第三隔离区I3的掺杂浓度高于第一半导体材料层L1的掺杂浓度。

其中，第一隔离区I1是通过从第一半导体材料层L1的正面向第一半导体材料层L1中注入第一导电类型(例如P型)的掺杂剂(例如硼离子、镓离子等)而形成的。第二隔离区I2是通过从第二半导体材料层L2的正面向第二半导体材料层L2中注入第一导电类型(例如P型)的掺杂剂(例如硼离子、镓离子等)而形成的。第三隔离区I3是通过如下处理形成的：在半导体衬底中与第一隔离区I1在平面图中位置重合的区域形成第一导电类型(例如P型)的第四隔离区I4，第四隔离区I4的掺杂浓度高于半导体衬底的掺杂浓度，通过第四隔离区I4中的第一导电类型的掺杂剂(例如硼离子、镓离子等)，例如可以是第四隔离区I4中的部分掺杂剂，从第一半导体材料层L1的背面扩散到第一半导体材料层L1中来形成第三隔离区I3。

根据本公开的一个实施例，图像传感器中的光电二极管PD可以包括：第一和第二半导体材料层L1和L2以及形成在第一半导体材料层L1、或者形成在第一半导体材料层L1和第二半导体材料层L2中的N型区域。虽然图2中示出的N型区域仅形成在第一半导体材料层L1中，即N型区域的注入深度小于第一半导体材料层L1的厚度，但本领域技术人员可以理解，光电二极管PD的N型区域也可以形成在第一半导体材料层L1和第二半导体材料层L2中，即N型区域的注入深度等于或大于第一半导体材料层L1的厚度(如图10所示)。或者，光电二极管PD的N型区域也可以仅形成在第二半导体材料层L2中，例如，从第二半导体材料层L2的正面或背面向第二半导体材料层L2中注入N型掺杂剂以在第二半导体材料层L2中形成N型区域。

下面结合图3至8来描述根据本公开的一个实施例的形成图像传感器的方法。该方法包括如下处理过程：

在P型的半导体衬底SUB中与将要形成的用于光电二极管PD的隔离结构的位置对应处，从半导体衬底SUB的正面通过注入处理形成P型的第四隔离区I4，其中，第四隔离区I4的掺杂浓度高于半导体衬底SUB的掺杂浓度，如图3所示。与将要形成的隔离结构的位置对应处，是指在与图像传感器的主表面平行的平面图中，与将要形成的用于光电二极管PD的隔离结构相重合的位置。

在P型的半导体衬底SUB上通过外延生长形成P型的第一半导体材料层L1。在形成第一半导体材料层L1的处理之中和/或之后的一段时间内，使得第四隔离区I4中的P型的掺杂剂(例如硼离子、镓离子等)，例如可以是第四隔离区I4中的部分掺杂剂，从第一半导体材料层L1的背面扩散到第一半导体材料层L1中，从而形成第三隔离区I3，如图4所示。由于需要使得扩散作用形成的第三隔离区I3的掺杂浓度高于第一半导体材料层L1的掺杂浓度，因此，要求在图3所示的步骤中(即在扩散作用发生之前)形成的第四隔离区I4的掺杂浓度比后续步骤中将要形成的第三隔离区I3的掺杂浓度更高。需要注意的是，图4至7所示的步骤中的第四隔离区I4是经过扩散作用之后的第四隔离区I4，其掺杂浓度已经低于图3所示的步骤中的第四隔离区I4的掺杂浓度，可以是等于或略高于第三隔离区I3的掺杂浓度。

在P型的第一半导体材料层L1中，通过从第一半导体材料层L1的正面注入P型的掺杂剂(例如硼离子、镓离子等)而形成P型的第一隔离区I1，如图5所示。形成的第一隔离区I1在平面图中的位置与第三隔离区I3的位置重合，并且形成的第一隔离区I1位于第三隔离区I3之上。在图5所示的处理步骤中，控制P型的掺杂剂在第一半导体材料层L1中注入的深度，以使得第一隔离区I1的底部与第三隔离区I3的顶部相接触；以及控制P型的掺杂剂在第一半导体材料层L1中注入的浓度，以使得第一隔离区I1的掺杂浓度高于第一半导体材料层L1的掺杂浓度。在注入P型的掺杂剂之后，还可以进行退火处理。

在P型的第一半导体材料层L1上通过外延生长形成P型的第二半导体材料层L2，并且在P型的第二半导体材料层L2中，通过从第二半导体材料层L2的正面注入P型的掺杂剂(例如硼离子、镓离子等)而形成P型的第二隔离区I2，如图6所示。形成的第二隔离区I2在平面图中的位置与第一隔离区I1和/或第三隔离区I3的位置重合，并且形成的第二隔离区I2位于第一隔离区I1之上。在图6所示的处理步骤中，控制P型的掺杂剂在第二半导体材料层L2中注入的深度，以使得第二隔离区I2的底部与第一隔离区I1的顶部相接触；以及控制P型的掺杂剂在第二半导体材料层L2中注入的浓度，以使得第二隔离区I2的掺杂浓度高于第二半导体材料层L2的掺杂浓度。在注入P型的掺杂剂之后，还可以进行退火处理。

通过在P型的第一半导体材料层L1中、或者在P型的第一半导体材料层L1和P型的第二半导体材料层L2中，注入N型的掺杂剂(例如磷离子、砷离子等)而形成N型区域来形成光电二极管PD，如图7所示。虽然图7中示出的N型区域仅形成在第一半导体材料层L1中，即N型区域的注入深度小于第一半导体材料层L1的厚度，但本领域技术人员可以理解，光电二极管PD的N型区域也可以形成在第一半导体材料层L1和第二半导体材料层L2中，即N型区域的注入深度等于或大于第一半导体材料层L1的厚度(如图10所示)。或者，光电二极管PD的N型区域也可以仅形成在第二半导体材料层L2中，例如，从第二半导体材料层L2的正面或背面向第二半导体材料层L2中注入N型掺杂剂以在第二半导体材料层L2中形成N型区域。

第一、第二和第三隔离区I1、I2和I3位于光电二极管PD的周围并用于将光电二极管PD与相邻的半导体器件(例如相邻的光电二极管、晶体管、或其他的半导体器件)进行电隔离。在根据本公开的一个实施例的形成图像传感器的方法中，由于各光电二极管、各晶体管、以及各其他的半导体器件均是在隔离结构(第一、第二和第三隔离区I1、I2和I3)形成之后再形成的，因此，可以避免形成隔离结构时的退火处理对各光电二极管、各晶体管、以及各其他的半导体器件的影响。

在图像传感器的背面，对半导体衬底SUB进行减薄处理，直到半导体衬底SUB被减薄到指定厚度或被全部去除而暴露出第一半导体材料层L1，如图8所示。至此，可以形成图2所示的图像传感器。

如图9所示，为根据本公开的一个实施例的图像传感器。在该实施例中，本公开的图像传感器包括第一半导体材料层L1和第二半导体材料层L2。其中，第一半导体材料层L1是在半导体衬底SUB上通过外延生长而形成的，第二半导体材料层L2是在第一半导体材料层L1上通过外延生长而形成的。第一半导体材料层L1中形成有第一隔离区I1，第二半导体材料层L2中形成有第二隔离区I2，第二隔离区I2位于第一隔离区I1之上，并且第一隔离区I1的顶部与第二隔离区I2的底部接触。其中，第一和第二隔离区I1和I2在与图像传感器的主表面平行的平面图中的位置互相重合，并且位于光电二极管的周围。虽然本公开的附图中所示的第一和第二隔离区I1和I2在平面图中的位置为完全重合，但本领域技术人员可以理解，重合包括部分重合与完全重合。

根据本公开的一个实施例的图像传感器中的隔离结构，包括上述第一和第二隔离区I1和I2。该隔离结构用于将光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。其中，第一隔离区I1和第二隔离区I2是通过从图像传感器的正面进行注入而形成的。根据本公开的一个实施例的图像传感器中的隔离结构，由于通过形成多个外延层来形成光电二极管及其隔离结构，因此每次进行注入时的注入深度均不深，这有利于注入处理的工艺控制；还避免了当注入深度较深时，深度较浅处的离子浓度不高而造成的隔离效果不好的问题。此外，根据本公开的一个实施例的图像传感器，还避免了背面注入带来的问题，例如，避免了背面注入之后的退火处理对正面的光电二极管以及其他半导体器件带来的损伤。

如图10所示，为根据本公开的一个实施例的图像传感器。在该实施例中，本公开的图像传感器中的第一和第二半导体材料层L1和L2、以及第一和第二隔离区I1和I2均为第一导电类型(例如P型)，并且第一隔离区I1的掺杂浓度高于第一半导体材料层L1的掺杂浓度、以及第二隔离区I2的掺杂浓度高于第二半导体材料层L2的掺杂浓度。

其中，第一隔离区I1是通过从第一半导体材料层L1的正面向第一半导体材料层L1中注入第一导电类型(例如P型)的掺杂剂(例如硼离子、镓离子等)而形成的。第二隔离区I2是通过从第二半导体材料层L2的正面向第二半导体材料层L2中注入第一导电类型(例如P型)的掺杂剂(例如硼离子、镓离子等)而形成的。

根据本公开的一个实施例，图像传感器中的光电二极管PD可以包括：第一和第二半导体材料层L1和L2以及形成在第一半导体材料层L1、或者形成在第一半导体材料层L1和第二半导体材料层L2中的N型区域。虽然图10中示出的N型区域形成在第一半导体材料层L1和第二半导体材料层L2中，即N型区域的注入深度大于第一半导体材料层L1的厚度，但本领域技术人员可以理解，光电二极管PD的N型区域也可以仅形成在第一半导体材料层L1中，即N型区域的注入深度小于或等于第一半导体材料层L1的厚度(如图2所示)。或者，光电二极管PD的N型区域也可以仅形成在第二半导体材料层L2中，例如，从第二半导体材料层L2的正面或背面向第二半导体材料层L2中注入N型掺杂剂以在第二半导体材料层L2中形成N型区域。

下面结合图11至15来描述根据本公开的一个实施例的形成图像传感器的方法。该方法包括如下处理过程：

提供P型的半导体衬底SUB，如图11所示。在P型的半导体衬底SUB上通过外延生长形成P型的第一半导体材料层L1。在P型的第一半导体材料层L1中，通过从第一半导体材料层L1的正面注入P型的掺杂剂(例如硼离子、镓离子等)而形成P型的第一隔离区I1，如图12所示。形成的第一隔离区I1在平面图中的位置为在将要在后续步骤中形成的光电二极管PD的周围。在图12所示的处理步骤中，控制P型的掺杂剂在第一半导体材料层L1中注入的深度，以使得第一隔离区I1的底部到达第一半导体材料层L1的背面(即如图所示的下表面)；以及控制P型的掺杂剂在第一半导体材料层L1中注入的浓度，以使得第一隔离区I1的掺杂浓度高于第一半导体材料层L1的掺杂浓度。在注入P型的掺杂剂之后，还可以进行退火处理。

在P型的第一半导体材料层L1上通过外延生长形成P型的第二半导体材料层L2，并且在P型的第二半导体材料层L2中，通过从第二半导体材料层L2的正面注入P型的掺杂剂(例如硼离子、镓离子等)而形成P型的第二隔离区I2，如图13所示。形成的第二隔离区I2在平面图中的位置与第一隔离区I1的位置重合，并且形成的第二隔离区I2位于第一隔离区I1之上。在图13所示的处理步骤中，控制P型的掺杂剂在第二半导体材料层L2中注入的深度，以使得第二隔离区I2的底部与第一隔离区I1的顶部相接触；以及控制P型的掺杂剂在第二半导体材料层L2中注入的浓度，以使得第二隔离区I2的掺杂浓度高于第二半导体材料层L2的掺杂浓度。在注入P型的掺杂剂之后，还可以进行退火处理。

通过在P型的第一半导体材料层L1中、或者在P型的第一半导体材料层L1和P型的第二半导体材料层L2中，注入N型的掺杂剂(例如磷离子、砷离子等)而形成N型区域来形成光电二极管PD，如图14所示。虽然图14中示出的N型区域形成在第一半导体材料层L1和第二半导体材料层L2中，即N型区域的注入深度大于第一半导体材料层L1的厚度，但本领域技术人员可以理解，光电二极管PD的N型区域也可以仅形成在第一半导体材料层L1中，即N型区域的注入深度小于或等于第一半导体材料层L1的厚度(如图2所示)。或者，光电二极管PD的N型区域也可以仅形成在第二半导体材料层L2中，例如，从第二半导体材料层L2的正面或背面向第二半导体材料层L2中注入N型掺杂剂以在第二半导体材料层L2中形成N型区域。

第一和第二隔离区I1和I2位于光电二极管PD的周围并用于将光电二极管PD与相邻的半导体器件(例如相邻的光电二极管、晶体管、或其他的半导体器件)进行电隔离。在根据本公开的一个实施例的形成图像传感器的方法中，由于各光电二极管、各晶体管、以及各其他的半导体器件均是在隔离结构(第一和第二隔离区I1和I2)形成之后再形成的，因此，可以避免形成隔离结构时的退火处理对各光电二极管、各晶体管、以及各其他的半导体器件的影响。

在图像传感器的背面，对半导体衬底SUB进行减薄处理，直到半导体衬底SUB被减薄到指定厚度或被全部去除而暴露出第一半导体材料层L1，如图15所示。至此，可以形成图10所示的图像传感器。

虽然本公开的附图中仅以截面图的形式示意性地示出了像素区的图像传感器的结构，本领域技术人员基于本公开记载的内容能够得到本公开所涉及的图像传感器整体的结构和形成方法。

在说明书及权利要求中的词语“A或B”包括“A和B”以及“A或B”，而不是排他地仅包括“A”或者仅包括“B”，除非另有特别说明。

在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

另外，本公开的实施方式还可以包括以下示例：

1.一种形成图像传感器的方法，其特征在于，包括：

在半导体衬底中形成第四隔离区；

在所述半导体衬底上通过外延生长形成第一半导体材料层，并通过所述第四隔离区的扩散形成第三隔离区；

在所述第一半导体材料层中形成第一隔离区，所述第一隔离区位于所述第三隔离区之上；

在所述第一半导体材料层上通过外延生长形成第二半导体材料层；以及

在所述第二半导体材料层中形成第二隔离区，

其中，

所述第一、第二、第三、和第四隔离区在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中的位置互相重合，

所述第一、第二和第三隔离区位于光电二极管的周围并用于将所述光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。

2.根据1所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底、所述第一、第二半导体材料层、以及所述第一、第二、第三、和第四隔离区均为第一导电类型，并且所述第一、第二、第三、和第四隔离区的掺杂浓度分别高于所述第一半导体材料层、所述第二半导体材料层、所述第一半导体材料层、和所述半导体衬底的掺杂浓度。

3.根据2所述的方法，其特征在于，

所述形成所述第一、第二和第四隔离区分别包括：从所述图像传感器的正面向所述第一半导体材料层、所述第二半导体材料层、和所述半导体衬底中注入第一导电类型的掺杂剂；以及

所述形成所述第三隔离区包括：在形成所述第一半导体材料层的处理之中或之后、且在所述第一半导体材料层中注入第一导电类型的掺杂剂之前，使得所述第四隔离区中的所述第一导电类型的掺杂剂从所述第一半导体材料层的背面扩散到所述第一半导体材料层中，从而形成所述第三隔离区。

4.根据3所述的方法，其特征在于，

所述形成所述第一隔离区还包括：控制所述第一导电类型的掺杂剂在所述第一半导体材料层中注入的深度，以使得所述第一隔离区的底部与所述第三隔离区的顶部相接触；以及

所述形成所述第二隔离区还包括：控制所述第一导电类型的掺杂剂在所述第二半导体材料层中注入的深度，以使得所述第二隔离区的底部与所述第一隔离区的顶部相接触。

5.根据3所述的方法，其特征在于，所述形成所述第一和第二隔离区分别还包括：在注入所述第一导电类型的掺杂剂之后，进行退火处理。

6.根据1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成所述第二隔离区之后，形成所述光电二极管和所述半导体器件。

7.根据2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成所述第二隔离区之后，形成所述光电二极管，其中，

所述第一导电类型为P型，

所述形成所述光电二极管包括：通过在所述第一半导体材料层和/或所述第二半导体材料层中形成N型区域来形成所述光电二极管。

8.一种形成图像传感器的方法，其特征在于，包括：

在半导体衬底上通过外延生长形成第一半导体材料层；

在所述第一半导体材料层中形成第一隔离区；

在所述第一半导体材料层上通过外延生长形成第二半导体材料层；以及

在所述第二半导体材料层中形成第二隔离区，

其中，

所述第一和第二隔离区在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中重合，

所述第一和第二隔离区位于光电二极管的周围并用于将所述光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。

9.根据8所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底、所述第一和第二半导体材料层、以及所述第一和第二隔离区均为第一导电类型，并且所述第一和第二隔离区的掺杂浓度分别高于所述第一和第二半导体材料层的掺杂浓度。

10.根据9所述的方法，其特征在于，所述形成所述第一和第二隔离区分别包括：从所述图像传感器的正面向所述第一和第二半导体材料层中注入第一导电类型的掺杂剂。

11.根据10所述的方法，其特征在于，

所述形成所述第一隔离区还包括：控制所述第一导电类型的掺杂剂在所述第一半导体材料层中注入的深度，以使得所述第一隔离区的底部到达所述第一半导体材料层的背面；以及

所述形成所述第二隔离区还包括：控制所述第一导电类型的掺杂剂在所述第二半导体材料层中注入的深度，以使得所述第二隔离区的底部与所述第一隔离区的顶部相接触。

12.根据10所述的方法，其特征在于，所述形成所述第一和第二隔离区分别还包括：在注入所述第一导电类型的掺杂剂之后，进行退火处理。

13.根据8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成所述第二隔离区之后，形成所述光电二极管和所述半导体器件。

14.根据9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成所述第二隔离区之后，形成所述光电二极管，其中，

所述第一导电类型为P型，

所述形成所述光电二极管包括：通过在所述第一半导体材料层和/或所述第二半导体材料层中形成N型区域来形成所述光电二极管。

15.一种图像传感器，其特征在于，包括：

第一半导体材料层，所述第一半导体材料层是在半导体衬底上通过外延生长而形成的，所述第一半导体材料层中形成有第一隔离区和第三隔离区，所述第一隔离区位于所述第三隔离区之上；以及

第二半导体材料层，所述第二半导体材料层是在所述第一半导体材料层上通过外延生长而形成的，所述第二半导体材料层中形成有第二隔离区，

其中，

所述第一、第二和第三隔离区在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中的位置互相重合，并且所述第三隔离区的顶部与所述第一隔离区的底部接触，所述第一隔离区的顶部与所述第二隔离区的底部接触，

所述第一、第二和第三隔离区位于光电二极管的周围并用于将所述光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。

16.根据15所述的图像传感器，其特征在于，所述第一和第二半导体材料层、以及所述第一、第二和第三隔离区均为第一导电类型，并且所述第一、第二和第三隔离区的掺杂浓度分别高于所述第一半导体材料层、所述第二半导体材料层、和所述第一半导体材料层的掺杂浓度。

17.根据16所述的图像传感器，其特征在于，

所述第一隔离区是通过如下处理形成的：从所述第一半导体材料层的正面向所述第一半导体材料层中注入第一导电类型的掺杂剂；

所述第二隔离区是通过如下处理形成的：从所述第二半导体材料层的正面向所述第二半导体材料层中注入第一导电类型的掺杂剂；以及

所述第三隔离区是通过如下处理形成的：在第一导电类型的所述半导体衬底中与所述第一隔离区在所述平面图中位置重合的区域形成第一导电类型的第四隔离区，所述第四隔离区的掺杂浓度高于所述半导体衬底的掺杂浓度，通过所述第四隔离区中的第一导电类型的掺杂剂从所述第一半导体材料层的背面扩散到所述第一半导体材料层中来形成所述第三隔离区。

18.根据16所述的图像传感器，其特征在于，

所述第一导电类型为P型，

所述光电二极管包括：所述第一和第二半导体材料层以及形成在所述第一和/或第二半导体材料层中的N型区域。

19.一种图像传感器，其特征在于，包括：

第一半导体材料层，所述第一半导体材料层是在半导体衬底上通过外延生长而形成的，所述第一半导体材料层中形成有第一隔离区；以及

第二半导体材料层，所述第二半导体材料层是在所述第一半导体材料层上通过外延生长而形成的，所述第二半导体材料层中形成有第二隔离区，

其中，

所述第一和第二隔离区在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中的位置互相重合，并且所述第一隔离区的顶部与所述第二隔离区的底部接触，

所述第一和第二隔离区位于光电二极管的周围并用于将所述光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。

20.根据19所述的图像传感器，其特征在于，所述第一和第二半导体材料层、以及所述第一和第二隔离区均为第一导电类型，并且所述第一和第二隔离区的掺杂浓度分别高于所述第一和第二半导体材料层的掺杂浓度。

21.根据20所述的图像传感器，其特征在于，

所述第一和第二隔离区是通过如下处理分别形成的：分别从所述第一和第二半导体材料层的正面向所述第一和第二半导体材料层中注入第一导电类型的掺杂剂。

22.根据20所述的图像传感器，其特征在于，

所述第一导电类型为P型，

所述光电二极管包括：所述第一和第二半导体材料层以及形成在所述第一和/或第二半导体材料层中的N型区域。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种形成图像传感器的方法，其特征在于，包括：

在半导体衬底中形成第四隔离区；

在所述半导体衬底上通过外延生长形成第一半导体材料层，并通过所述第四隔离区的扩散形成第三隔离区；

在所述第一半导体材料层中形成第一隔离区，所述第一隔离区位于所述第三隔离区之上；

在所述第一半导体材料层上通过外延生长形成第二半导体材料层；以及

在所述第二半导体材料层中形成第二隔离区，

其中，

所述第一、第二、第三、和第四隔离区在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中的位置互相重合，

所述第一、第二和第三隔离区位于光电二极管的周围并用于将所述光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底、所述第一、第二半导体材料层、以及所述第一、第二、第三、和第四隔离区均为第一导电类型，并且所述第一、第二、第三、和第四隔离区的掺杂浓度分别高于所述第一半导体材料层、所述第二半导体材料层、所述第一半导体材料层、和所述半导体衬底的掺杂浓度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述形成所述第一、第二和第四隔离区分别包括：从所述图像传感器的正面向所述第一半导体材料层、所述第二半导体材料层、和所述半导体衬底中注入第一导电类型的掺杂剂；以及

所述形成所述第三隔离区包括：在形成所述第一半导体材料层的处理之中或之后、且在所述第一半导体材料层中注入第一导电类型的掺杂剂之前，使得所述第四隔离区中的所述第一导电类型的掺杂剂从所述第一半导体材料层的背面扩散到所述第一半导体材料层中，从而形成所述第三隔离区。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述形成所述第一隔离区还包括：控制所述第一导电类型的掺杂剂在所述第一半导体材料层中注入的深度，以使得所述第一隔离区的底部与所述第三隔离区的顶部相接触；以及

所述形成所述第二隔离区还包括：控制所述第一导电类型的掺杂剂在所述第二半导体材料层中注入的深度，以使得所述第二隔离区的底部与所述第一隔离区的顶部相接触。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述形成所述第一和第二隔离区分别还包括：在注入所述第一导电类型的掺杂剂之后，进行退火处理。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成所述第二隔离区之后，形成所述光电二极管和所述半导体器件。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成所述第二隔离区之后，形成所述光电二极管，其中，

所述第一导电类型为P型，

所述形成所述光电二极管包括：通过在所述第一半导体材料层和/或所述第二半导体材料层中形成N型区域来形成所述光电二极管。

8.一种形成图像传感器的方法，其特征在于，包括：

在半导体衬底上通过外延生长形成第一半导体材料层；

在所述第一半导体材料层中形成第一隔离区；

在所述第一半导体材料层上通过外延生长形成第二半导体材料层；以及

在所述第二半导体材料层中形成第二隔离区，

其中，

所述第一和第二隔离区在与所述图像传感器的主表面平行的平面图中重合，

所述第一和第二隔离区位于光电二极管的周围并用于将所述光电二极管与相邻的半导体器件进行电隔离。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底、所述第一和第二半导体材料层、以及所述第一和第二隔离区均为第一导电类型，并且所述第一和第二隔离区的掺杂浓度分别高于所述第一和第二半导体材料层的掺杂浓度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成所述第一和第二隔离区分别包括：从所述图像传感器的正面向所述第一和第二半导体材料层中注入第一导电类型的掺杂剂。