[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器及其制造方法。

背景技术

通常，图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的半导体器件，大体上分为电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

CMOS图像传感器的像素单元包括光电二极管和MOS晶体管，并且CMOS图像传感器以切换方式连续地检测像素的电信号并且因此产生图像。

与本领域中典型使用的CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器具有简单的驱动类型，使用多样的扫描方法，通过在单一芯片中处理信号而将产品尺寸最小化，使用兼容的CMOS技术降低制造成本，以及降低功耗。

CMOS图像传感器包括光电二极管区域和晶体管区域。光电二极管区域将光信号转换成电信号，并且晶体管区域处理电信号。

典型地，光电二极管和晶体管水平排列在半导体衬底上。

虽然水平型CMOS图像传感器优于CCD图像传感器，但问题仍旧存在。

在水平型CMOS图像传感器中，在衬底上，光电二极管与晶体管水平地邻接。因此，光电二极管区域仅仅包围部分图像传感器。结果，填充系数下降，并且限制了水平型CMOS图像传感器的分辨率。

另外，使用水平型CMOS图像传感器，难以最优化同时制造光电二极管和晶体管的工艺。为了降低快速晶体管工艺的薄层电阻，需要浅结，但是浅结对于光电二极管是不适合的。

另外，由于在水平型CMOS图像传感器中往往加入额外的片上功能，为了保持水平型CMOS图像传感器的灵敏度，像素单元的尺寸应该增大或减小。

当像素单元的尺寸增加时，水平型CMOS图像传感器的分辨率降低。另外，当光电二极管区域减小时，水平型CMOS图像传感器的灵敏度降低。

发明内容

本发明的实施例提供一种包括晶体管电路和光电二极管的图像传感器，以及该图像传感器的制造方法，所以晶体管电路和光电二极管是垂直堆叠的。

在一个实施例中，图像传感器包括：半导体衬底，包括电路区域；金属线层，形成在半导体衬底上，包括多个金属线和层间绝缘层；第一导电层，具有在金属线上彼此隔开的图案；第一像素隔离层，在第一导电层的图案之间，包括本征特性；本征层，在第一导电层和第一像素隔离层上，以及第二导电层，形成在本征层上。

在另一个实施例中，图像传感器的制造方法包括：在包括电路区域的半导体衬底上形成金属线层，该金属线层包括多个金属线和层间绝缘层，该半导体衬底；形成第一导电层，该第一导电层具有在金属线上通过像素隔离区域而隔开的图案；在包括第一导电层和像素隔离区域的金属线层上形成本征层；在本征层上形成第二导电层；以及在所述第二导电层中形成第二像素隔离层，所述第二像素隔离层与所述第一像素隔离层相对应。

在进一步的实施例中，方法包括在第二导电层的图案之间提供第二隔离区域。第二隔离区域对应像素隔离区域。

下面在附图和详细说明书中阐明了一个或多个实施例的细节。来自说明书和附图、以及来自随附的权利要求中的其它特征，对于本领域技术人员来说是显然的。

附图说明

图1至图7是图示根据本发明实施例的图像传感器制造工艺的视图；图7是根据本发明实施例的图像传感器的截面视图。

图8是根据本发明实施例的图像传感器的截面视图。

具体实施方式

现在详细地描述本发明实施例，其示例在附图中图示。

当在此使用术语“上”或“之上”时，当涉及到层、区域、图案或结构时，可以理解为层、区域、图案或结构直接在其它层或结构上，或者同样存在介入层、区域、图案或结构。当在此使用术语“下”或“之下”时，当涉及到层、区域、图案或结构时，可以理解为层、区域、图案或结构直接在其它层或结构下，或者同样存在介入层、区域、图案或结构。

参考图7，根据本发明的图像传感器实施例，包括：包括电路区域(未示出)的半导体衬底10，以及形成在半导体衬底10上的金属线层20，该金属线层包括多个金属线22和层间绝缘层21。图像传感器还具有第一导电层45，该第一导电层45具有在金属线22上隔离开的图案；第一像素隔离层41，在第一导电层45的图案之间；本征层50，在第一导电层45和第一像素隔离层41上，以及第二导电层65，形成于本征层50上。

第一像素隔离层41可由与本征层50相同的材料形成，有效地延伸了本征层50的区域。

第二像素隔离层47形成在第二导电层65中，这样将第二导电层65隔开成像素单元。