图像传感器及其形成方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种图像传感器及其形成方法。

背景技术：

1、从黑白到彩色、从低分辨率到高分辨率、从静态图像到动态影像、从2d平面到3d立体，人类的视觉传感技术经历了四次变革。

2、目前cis(cmos image sensor，互补金属氧化物半导体图像传感器,又名cmos图像传感器)技术在2d平面成像比较成熟，cis技术具有分辨率高、精度高和动态范围好，但灵敏度较低。cis技术采用电流信号采集成像，一个光子对应一个电荷，光子增益为1，通过模拟幅值测量光强。因此，cis灵敏度较低。

3、随着信息时代的到来，物体的三维形貌信息在各个行业越来越凸显出其重要性，尤其是在精密制造、汽车、航空航天和医疗等行业，如何快速、精确和完整地获取物体的三维形貌数据以保障元器件功能、表面质量和客观描述物体形态，正成为人们日益关注和研究的热点及难点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种图像传感器及其形成方法，以解决cis灵敏度低或者快速、精确和完整地获取物体的三维形貌数据中的至少一个问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种图像传感器的形成方法，包括：

3、提供一衬底；

4、在所述衬底上依次形成多个cis像素单元和多个spad像素单元，所述cis像素单元与所述spad像素单元交错排列，且所述cis像素单元的面积与所述spad像素单元的面积相同。

5、可选的，在形成所述cis像素单元与所述spad像素单元之前，所述衬底上形成有浅沟槽隔离结构；所述浅沟槽隔离结构位于所述cis像素单元和所述spad像素单元之间，用于隔离所述cis像素单元和所述spad像素单元。

6、可选的，在所述cis像素单元远离所述浅沟槽隔离结构的一侧形成有阱区，用于隔离相邻的所述cis像素单元。

7、可选的，在所述衬底上依次形成多个spad像素单元的步骤包括：

8、执行第一离子注入工艺，在所述spad像素单元区域掺杂第一离子；

9、执行第二离子注入工艺，在所述spad像素单元区域掺杂第二离子，所述第一离子和所述第二离子形成pn结，构成所述spad像素单元。

10、可选的，在所述spad像素单元两侧还形成有隔离区，以隔离相邻的所述spad像素单元。

11、基于同一发明构思，本发明还提供一种图像传感器，采用上述任一项所述的图像传感器的形成方法制作而成，包括多个cis像素单元和多个spad像素单元，所述cis像素单元与所述spad像素单元交错排列，所述cis像素单元与所述spad像素单元的面积相同。

12、可选的，在每一列中，所述cis像素单元与所述spad像素单元的面积相同且间隔距离相同。

13、可选的，在每一行中，所述cis像素单元与所述spad像素单元的面积相同且间隔距离相同。

14、可选的，在每一行和/或每一列中，一个所述spad像素单元和面积相同的一组所述cis像素单元交替排列。

15、可选的，在每两行和/或每两列中，一组所述spad像素单元和面积相同的所述cis像素单元交替排列。

16、在本发明提供的一种图像传感器及其形成方法中，在衬底上依次形成多个cis像素单元和多个spad像素单元，所述cis像素单元与所述spad像素单元交错排列，且所述cis像素单元的面积与所述spad像素单元的面积相同。通过cis像素单元与spad像素单元阵列相结合的方式，本发明结合了cis像素单元清晰度高、精度高和动态范围好的优点以及spad像素单元能够实现三维成像且灵敏度高的优点，本发明将会使图像传感器的灵敏度达到极限，将会大幅提升图像传感器的动态范围及暗光灵敏度、以及将会大幅提升3d图像的清晰度及分辨率来，进而提升图像传感器的综合性能。

技术特征：

1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成所述cis像素单元与所述spad像素单元之前，所述衬底上形成有浅沟槽隔离结构；所述浅沟槽隔离结构位于所述cis像素单元和所述spad像素单元之间，用于隔离所述cis像素单元和所述spad像素单元。

3.根据权利要求2所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述cis像素单元远离所述浅沟槽隔离结构的一侧形成有阱区，用于隔离相邻的所述cis像素单元。

4.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述衬底上依次形成多个spad像素单元的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述spad像素单元两侧还形成有隔离区，以隔离相邻的所述spad像素单元。

6.一种图像传感器，其特征在于，采用权利要求1～5任一项所述的图像传感器的形成方法制作而成，包括多个cis像素单元和多个spad像素单元，所述cis像素单元与所述spad像素单元交错排列，所述cis像素单元与所述spad像素单元的面积相同。

7.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，在每一列中，所述cis像素单元与所述spad像素单元的面积相同且间隔距离相同。

8.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，在每一行中，所述cis像素单元与所述spad像素单元的面积相同且间隔距离相同。

9.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，在每一行和/或每一列中，一个所述spad像素单元和面积相同的一组所述cis像素单元交替排列。

10.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，在每两行和/或每两列中，一组所述spad像素单元和面积相同的所述cis像素单元交替排列。

技术总结本发明提供一种图像传感器及其形成方法，在衬底上依次形成多个CIS像素单元和多个SPAD像素单元，所述CIS像素单元与所述SPAD像素单元交错排列，且所述CIS像素单元的面积与所述SPAD像素单元的面积相同。通过CIS像素单元与SPAD像素单元阵列相结合的方式，本发明结合了CIS像素单元清晰度高、精度高和动态范围好的优点以及SPAD像素单元能够实现三维成像且灵敏度高的优点，本发明将会使图像传感器的灵敏度达到极限，将会大幅提升图像传感器的动态范围及暗光灵敏度、以及将会大幅提升3D图像的清晰度及分辨率来，进而提升图像传感器的综合性能。技术研发人员：李哲,秋沉沉受保护的技术使用者：上海华力微电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25