[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器可以是能够将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器可以被分成多个种类，如电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

在图像传感器的制作工艺中，利用离子注入可以在衬底中形成光电二极管。可以减小光电二极管的尺寸来增加像素的数量而不增加芯片的尺寸。这可能减小光接收部分的面积，从而降低图像质量。

由于堆叠高度可能不像光接收部分的面积减少得那么多，因此入射到光接收部分的光子数量也可能减少，这是因为称作“艾瑞(Airy)斑”的光的衍射的缘故。

为了解决这种局限性，可以用非晶硅(Si)来形成光电二极管。另外，可以使用例如晶片与晶片键合(wafer-to-wafer bonding)的方法在硅(Si)衬底中形成读出电路，并且可以在读出电路上面和/或上方形成光电二极管(被称作三维(3D)图像传感器)。光电二极管可以通过金属互联件与读出电路连接。

根据相关技术，可能难以将光电二极管电连接到读出电路。即，可以在读出电路上面和/或上方形成金属互联件，并可以执行晶片与晶片键合，以使得金属互联件可以与光电二极管接触。因此，金属互联件之间的接触可能是困难的，且金属互联件和光电二极管之间的欧姆接触可能是困难的。

由于在转移晶体管两端的源极和漏极可能被重掺杂N型杂质，因此可能发生电荷共享现象。当发生电荷共享现象时，可能降低输出图像的灵敏度以及可能产生图像误差。另外，因为光电荷可能不容易在光电二极管与读出电路之间运动，所以，可能产生暗电流，以及/或者可能降低饱和度和灵敏度。

发明内容

实施例涉及图像传感器及其制造方法，其能够在提高填充因数时防止电荷共享的发生。

实施例涉及图像传感器及其制造方法，其通过为光电荷提供在光电二极管和读出电路之间的快速运动路径能够最小化暗电流源，并能够防止饱和度和灵敏度的降低。

根据实施例，图像传感器可以包括以下部分中的至少一个：其上面和/或上方可以形成有包括金属互联件的电路的第一衬底，该第一衬底具有以第二传导型掺杂的上部；与金属互联件接触并位于第一衬底上面和/或上方的光电二极管，其中电路可以包括在第一衬底上面和/或上方的电学结区域；在电学结区域上面和/或上方的第一传导型区域，其能够被连接到金属互联件，其中该电路包括转移晶体管(Tx)和浮动扩散区域，其中在转移晶体管(Tx)的两端之间存在电位差，其中从光电二极管产生的电子由于所述电位差而被完全堆积到浮动扩散区域的结点，而不产生电荷共享，其中光电二极管被形成在电路上方，其中电学结区域包括在第一衬底中的第一传导型离子注入区域以及在第一传导型离子注入区域上的第二传导型离子注入区域，其中第一传导型区域穿过第二传导型离子注入区域并接触第一传导型离子注入区域。

根据实施例，图像传感器可以包括以下部分中的至少一个：其上面和/或上方可以形成有包括金属互联件的电路的第一衬底；与金属互联件接触并形成于第一衬底上面和/或上方的光电二极管，其中第一衬底可以具有被掺杂了第二传导类型的上部。根据实施例，该电路可以包括以下部分中的至少一个：第一衬底中的晶体管；在晶体管一端形成的电学结区域；与金属互联件连接并与电学结区域接触的第一传导型区域，其中该电路包括转移晶体管(Tx)和浮动扩散区域，其中在转移晶体管(Tx)的两端之间存在电位差，其中从光电二极管产生的电子由于所述电位差而被究全堆积到浮动扩散区域的结点，而不产生电荷共享，其中光电二极管被形成在电路上方，其中电学结区域包括在第一衬底中的第一传导型离子注入区域以及在第一传导型离子注入区域上的第二传导型离子注入区域，其中第一传导型区域穿过第二传导型离子注入区域并接触第一传导型离子注入区域。