[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

图像传感器是一种将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器可以大致分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

在图像传感器的制造过程中，可以使用离子注入在衬底中形成光电二极管。为了达到增加像素的数量而并不增加芯片的尺寸的目的，光电二极管的尺寸被减小，随着光电二极管尺寸的减小，光接收部的面积也减小了，从而导致图像质量下降。

并且，由于堆叠高度的减少并不像光接收部的面积减少的那么多，因此入射到光接收部的光子的数量也由于称为艾里斑(Airy disk)的光衍射而减少。

作为克服该局限的选择，人们尝试使用非晶硅(Si)形成光电二极管，或者使用如晶片-晶片的接合这样的方法在硅(Si)衬底中形成读出电路，以及在读出电路上和/或上方形成光电二极管(称为“三维(3D)图像传感器”)。光电二极管通过金属互连件连接到读出电路。

在晶片-晶片的接合中，可能会产生接合力的问题。

另外，由于转移晶体管的源极和漏极都重掺杂了N-型杂质，因此产生了电荷共享现象。当产生电荷共享现象时，输出图像的灵敏度降低，并且可能产生图像错误。

此外，由于光电荷不容易在光电二极管和读出电路之间移动，因此产生了暗电流(dark current)和/或降低了饱和度和灵敏度。

发明内容

本发明实施例涉及一种图像传感器及其制造方法，其采用垂直型光电二极管以增强该垂直型光电二极管和读出电路之间的物理接触和电接触。

本发明实施例涉及一种图像传感器及其制造方法，其能够抑制电荷共享的出现同时增大填充系数。

本发明实施例涉及一种图像传感器及其制造方法，其通过提供光电荷在光电二极管和读出电路之间的快速移动路径而将暗电流源最小化并且抑制饱和度和灵敏度的降低。

根据实施例，图像传感器设置为可以包括：读出电路，位于第一衬底上；金属互连件，位于该读出电路上；金属层，位于该金属互连件上；以及图像传感器件，位于该金属层上，其中，该金属层在低温下沉积。

根据另一实施例，图像传感器的制造方法可以包括：在第一衬底上形成读出电路；在该读出电路上形成金属互连件；在该金属互连件上形成以低温沉积的金属层；以及在该金属层上形成图像传感器件。

本发明能够将暗电流源最小化并且抑制饱和度和灵敏度的降低。

附图说明

图1示出了依据本发明实施例的图像传感器的剖视图。

图2A-图8说明了依据本发明实施例的图像传感器的制造方法。

图9示出了依据本发明另一个实施例的图像传感器的读出电路部分的剖视图。

具体实施方式

现将参考附图详细描述依据本发明实施例的图像传感器及其制造方法。

当此处使用术语“上”或“上方”时，如果涉及层、区域、图案或者结构，应理解为所述的层、区域、图案或者结构可以直接位于另一层或结构上，或者也可以存在中间的层、区域、图案或者结构。当此处使用术语“下方”或“之下”时，如果涉及层、区域、图案或者结构，应理解为所述的层、区域、图案或者结构可以直接位于另一层或结构下方，或者也可以存在中间的层、区域，图案或结构。

另外，可以理解，为了清楚理解本发明，简化了本发明实施例的附图和描述以仅仅示出相关的元件，而为了简明的目的省略了其它公知的元件。本领域普通技术人员可以认识到为了实现本发明，其它的元件也是需要的和/或必须的。然而，由于这些元件是本领域公知的，并且由于这些器件并不有助于更好地理解本发明，因此在此处不对这些元件加以讨论。

如图1所示，依据本发明实施例的图像传感器可以包括：读出电路(未示出)，形成在第一衬底100上；金属互连件150，形成在读出电路上并与读出电路连接；金属层220，位于金属互连件150上；以及图像传感器件210，位于金属层220上。金属层220可以在低温下形成。

图像传感器件210可以是光电二极管、光栅或其任意组合。虽然实施例描述了光电二极管形成在晶体半导体层中，但是光电二极管并不限于此。例如，光电二极管可以形成在非晶半导体层中。

在下文中，将参考图2到图8描述依据本发明实施例的图像传感器的制造方法。图2A示出了其上形成有金属互连件150的第一衬底100的简化的剖面图，并且图2B为依据图2A的第一衬底100的一个实施例的细节图。