[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术

通常，图像传感器是将光学图像转换为电信号的半导体器件。图像传感器主要分类为电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物硅(CMOS)图像传感器(CIS)。

CIS包括在单元像素中的光电二极管和MOS晶体管。CIS以切换方式依次检测每个单元像素的电信号，以实现图像。

光电二极管区域将光信号转换为电信号，晶体管处理该电信号。一般地，在CIS中，光电二极管和晶体管水平地布置在半导体衬底上。

根据水平型CMOS图像传感器，光电二极管和晶体管在半导体衬底上水平地彼此邻近。因此，需要在每个像素区域内的附加区域，用于形成光电二极管。

发明内容

本发明的实施方案涉及提供晶体管电路和光电二极管的垂直集成的图像传感器，以及制造所述图像传感器的方法。

在一个实施方案中，图像传感器包括：包括电路区域的半导体衬底；在半导体衬底上的包括金属互连的层间电介质；在金属互连上的下电极；和在下电极上的光接收部。所述金属互连可具有凸起的凸形部分；下电极和光接收部的形状可遵循(follow)金属互连的凸起部分的凸形。

根据一个实施方案制造图像传感器的方法包括：在包括电路区域的半导体衬底上形成包括金属互连的层间电介质；和在所述金属互连上形成具有凸形的光接收部。

一个或多个实施方案的细节阐述在以下的附图和详细说明中。其它的特征将会从说明书和附图以及权利要求中显而易见。

附图说明

图1～7是说明根据一个实施方案制造图像传感器的工艺的横截面图。

具体实施方式

现在将详细说明本公开内容的实施方案，其实例在附图中举例说明。

图7是说明根据一个实施方案的图像传感器的横截面图。

参考图7，根据一个实施方案的图像传感器包括下部互连结构20，该下部互连结构20包括布置在具有电路区域(未显示)的半导体衬底10上的多个下部互连23。

包括金属互连35的层间电介质30可以布置在下部互连结构20上。

在一个实施方案中，金属互连35可由铜(Cu)形成。例如，可以通过电镀工艺形成金属互连35。金属互连35可形成为具有凸半球形形状，使得其从层间电介质30的上部突出。在另一个实施方案中，可以由金属材料如钨(W)形成金属互连35。

下电极45可以布置在金属互连35上。

下电极45可以覆盖金属互连35的周边区使得不暴露出金属互连35。下电极45也可以形成为凸半球形形状。在一些实施方案中，下电极45可以由Cr、Ti、TiW、或Ta形成。下电极45可具有约50～约5000的厚度。

光接收部100可形成在下电极45和层间电介质30上。光接收部100可包括第一导电层55(例如n-型非晶硅层)、本征层60(例如本征非晶硅层)、和第二导电层70(例如p-型非晶硅层)。

第一导电层55可以以凸半球形形状仅仅布置在下电极45上。第一导电层55可分隔图像像素区，这是因为第一导电层55仅布置在金属互连35和下电极45上。因此，通过仅提供在下电极45上的第一导电层55将光接收部分隔成各个单元像素，可以减少串扰和噪声。在一个实施方案中，通过将n-型杂质注入硅层或通过约50～约5000厚度的沉积工艺可形成第一导电层55。

本征层60可以布置在第一导电层55和层间电介质30上，厚度为约1000～约10000

第二导电层70可通过注入p-型杂质或通过约10～约5000厚度的沉积工艺而布置在本征层60上。

本征层60和第二导电层70位于从层间电介质30凸出地凸起的第一导电层55上。因此，本征层60和第二导电层70可以以凸半球形形状布置在第一导电层55上。

因此，PIN二极管形式的光接收部100可以以凸形布置在金属互连35上，这样可以改善透光率和光聚焦率。

用作上电极的透明电极层80可布置在光接收部100上。透明电极层80可以形成由氧化铟锡(ITO)形成，厚度为约10～约1000

在一个实施方案中，能选择性地透射光的滤色器阵列90可布置在透明电极层80上。

在每个图像像素中，透明电极层80和滤色器阵列90可布置在具有凸半球形形状的接收部100上。因此，在对应于单元像素的部分处，透明电极层80和滤色器阵列90也形成为凸半球形形状，从而改善从外部入射的光的聚焦率。

以下，将参考图1～7描述根据一个实施方案的图像传感器。