[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

图像传感器是用于将光学图像转化为电信号的半导体器件。通常，图像传感器可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)。在图像传感器制造期间，可以使用离子注入在衬底中形成光电二极管。随着为了在不增加芯片尺寸的条件下增加像素数目而减小光电二极管的尺寸，光接收部分的面积也减小，由此导致图像质量的降低。而且，由于堆叠高度的降低幅度不和光接收部分的面积的降低降低一样大，所以由于称为艾里斑(Airy disk)的光衍射作用导致入射到光接收部分的光子数目也减少。

用于形成相关光电二极管的技术包括：使用非晶硅(Si)、或使用诸如晶片-至-晶片接合的方法在硅(Si)衬底中形成读出电路，和在所述读出电路上和/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与读出电路连接。由于在转移晶体管两侧上的源极和漏极二者都重掺杂有n-型杂质，所以可能发生电荷共享现象。当发生电荷共享现象时，输出图像的灵敏度降低并且可产生图像误差。而且，由于光电荷不易于在光电二极管和读出电路之间移动，所以可产生暗电流和/或可使饱和度以及灵敏度降低。

发明内容

一些实施方案涉及在最大化填充因子的同时防止发生电荷共享的图像传感器及其制造方法。一些实施方案涉及图像传感器及其制造方法，其通过在光电二极管和读出电路之间提供用于光电荷的迅速移动通道来最小化暗电流源并最小化饱和度和灵敏度的降低。

一些实施方案涉及图像传感器，包括：第一衬底，在所述第一衬底上形成有包括金属互连的电路；和在所述第一衬底上方的光电二极管，所述光电二极管接触所述金属互连，其中所述第一衬底的所述电路包括：在所述第一衬底上方的晶体管；在所述晶体管侧面的电结区；和连接至所述金属互连并接触所述电结区的第一导电型区域。

一些实施方案涉及图像传感器，包括：第一衬底，在所述第一衬底上形成有包括金属互连的电路；和在所述第一衬底上方的光电二极管，所述光电二极管接触所述金属互连，其中所述电路包括：在所述第一衬底上方的晶体管；在所述晶体管侧面的电结区；和连接至所述金属互连并接触所述电结区的第一导电型区域。所述电结区可具有掺杂有第二导电型杂质的上部。

一些实施方案涉及制造图像传感器的方法，包括：在第一衬底上方形成包括金属互连的电路；和在所述金属互连上方形成光电二极管，其中所述第一衬底的所述电路的形成包括：在所述第一衬底上方形成晶体管；在所述晶体管侧面形成电结区；和形成连接至所述金属互连并与所述电结区接触的第一导电型区域。

附图说明

示例性图1～7说明根据一些实施方案的图像传感器及制造图像传感器的方法。

具体实施方式

在此处的实施方案的描述中，应理解当层(或膜)称为在另一层或衬底‘上’的时候，其可以直接在另一层或衬底上，或也可存在插入的层。此外，应理解当层称为在另一层“下”的时候，其可以直接在另一层下，也可存在一个或更多个插入的层。另外，也应理解当层称为在两层“之间”时，其可以是在所述两层之间的仅有的层，或也可存在一个或更多个插入的层。

示例性图1是根据一些实施方案的图像传感器的截面图。如示例性图1所示，根据一些实施方案的图像传感器可包括：其上形成有金属互连150和电路的第一衬底100；和在第一衬底100上形成的接触金属互连150的光电二极管210。第一衬底100的电路可包括：在第一衬底100上方的晶体管120；在晶体管120侧面的电结区140；和连接至金属互连150并与电结区140接触的高浓度第一导电型区域147。

在示例性图1中说明的图像传感器中，可在晶体半导体层210a中形成光电二极管210(见示例性图3)。根据一些实施方案，由于图像传感器可使用位于电路上方的光电二极管，并且光电二极管形成在晶体半导体层中，所以可最小化乃至防止在光电二极管内部产生缺陷。电路可包括晶体管120和金属互连150。