[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

图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器 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)。

在图像传感器中，使用离子注入在具有读出电路的衬底中形成光电 二极管。为了在不增加芯片大小的情况下增加像素的数目，随着光电二 极管的大小越来越小，光接收部分的面积也减小，从而图像质量降低。

此外，由于堆叠高度的减少并不像光接收部分的面积的减少那样多， 所以因为光的衍射(称为艾里斑(airy disk))使得射入到光接收部分的 光子数目也减少。

作为克服这种限制的选择，实现了以下尝试，即，使用非晶硅(Si) 形成光电二极管，或在Si衬底中形成读出电路以及使用例如晶片与晶片 接合的方法在读出电路上形成光电二极管(以下称为“三维(3D)图像 传感器”)。通过金属线将光电二极管与读出电路连接。

然而，对于3D图像传感器，当在具有读出电路的衬底上形成光电二 极管时，在光电二极管的顶面和衬底的顶面之间出现高度差。具体地， 由于在芯片的边缘部分中形成的某些光电二极管的横向侧(lateral sides) 被暴露，所以向横向侧射入不期望的光，并且这种光敏感度可降低。

同时，根据现有技术，当光电二极管的表面电压被射入的光(incident light)降低时，电压感测部分的表面电压也同时降低。之后，当转移晶 体管Tx导通并然后关闭时，转移晶体管的源极和漏极的电压变得彼此相 等，并且通过驱动器晶体管放大漏极的电位差。根据现有技术，由于转 移晶体管的源极和漏极都大量掺杂有N型杂质，所以会发生电荷共享现 象。当发生电荷共享现象时，输出图像的敏感度降低，并且会产生图像 错误。

此外，根据现有技术，因为光电荷不容易在光电二极管和读出电路 之间迅速移动，所以会产生暗电流或减小饱和度和敏感度。

发明内容

本发明的实施例提供一种图像传感器及其制造方法，其中通过形成 上金属线，所述上金属线用以阻挡向位于像素部分的边缘区中的光电二 极管横向侧射入的光，可改善光电二极管的光敏感度。

本发明的实施例还提供一种图像传感器及其制造方法，其中包括在 光电二极管和外围部分上的透明电极，透明电极与上金属线电连接，以 向光电二极管和外围电路施加电压。

在一实施例中，一种图像传感器可包括：第一衬底，包含像素部分 和外围部分；在所述像素部分上的读出电路；层间电介质，在所述像素 部分和所述外围部分上；下金属线，穿过所述层间电介质，以分别与所 述读出电路和所述外围部分电连接；光电二极管，在所述层间电介质的 与所述像素部分对应的部分上；透明电极，在包括光电二极管的所述层 间电介质上，所述透明电极与所述光电二极管和外围部分的下金属线电 连接；第一钝化层，在所述透明电极上，所述第一钝化层包括用以暴露 所述透明电极的一部分的沟槽，所述透明电极对应于外围部分中的下金 属线；和上金属线，在所述外围部分上，包括在沟槽中，所述上金属线 具有与所述像素部分上的所述第一钝化层的顶表面相同的表面高度。

在另一实施例中，透明电极可仅形成在像素部分上，第一钝化层可 形成在透明电极和外围部分的层间电介质上。钝化层可包括用以暴露外 围部分的下金属线的沟槽以及用以暴露在像素部分的边缘区的透明电极 的另一个沟槽。在沟槽中可形成上金属线，以将透明电极连接至下金属 线并且保护光电二极管的横向侧。