[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

图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器一般被划分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

典型地，CMOS图像传感器包含：光电二极管区域，将接收到的光信号转换成电信号；以及晶体管区域，处理所述电信号，其中所述光电二极管区域和所述晶体管区域水平地设置。

在这种水平型图像传感器中，光电二极管区域和晶体管区域水平地设置于半导体衬底上。因此，所述水平型图像传感器对于在有限区域内扩大光感测区域具有局限性，其通常称为填充因数。

发明内容

本发明实施例提供一种图像传感器及其制造方法，其能够实现光电二极管和晶体管电路的垂直集成。

在一个实施例中，一种图像传感器，包括：半导体衬底，包含有读出电路；层间介电层，设置于该半导体衬底上；互连件，设置于该层间介电层中，并且电连接到该读出电路；图像感测单元，设置于该层间介电层上，并且包含有堆叠的第一杂质区域和第二杂质区域；通孔，穿入该图像感测单元和该层间介电层，以暴露该互连件；以及底部电极，设置于该通孔中，以电连接该互连件和该图像感测单元的该第一杂质区域。

在另一实施例中，一种图像传感器的制造方法，包括如下步骤：在半导体衬底中形成读出电路；在该半导体衬底上形成连接到该读出电路的互连件；在该半导体衬底上形成层间介电层，用于覆盖该互连件；在该层间介电层上形成包含有堆叠的第一杂质区域和第二杂质区域的图像感测单元；形成穿入该图像感测单元和该层间介电层的通孔，以暴露该互连件；以及在该通孔中形成底部电极，以电连接该互连件和该图像感测单元的该第一杂质区域。

在附图和以下说明中将阐述一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1至图10是显示根据一实施例的图像传感器的制造工艺的横截面图。

具体实施方式

将参照附图详细描述根据本发明实施例的图像传感器及其制造方法。

实施例不限于CMOS图像传感器，而是可以应用到需要光电二极管的任意图像传感器(例如CCD图像传感器)中。

图10是根据本发明实施例的图像传感器的横截面图。

参见图10，根据本发明实施例的图像传感器包含：半导体衬底100，该半导体衬底100包含有读出电路120；层间介电层(dielectric interlayer)160，设置于半导体衬底100上；金属互连件150，设置于层间介电层160中并且电连接到读出电路120；图像感测单元200，设置于层间介电层160上并且包含有第一杂质区域210和第二杂质区域220的堆叠物；通孔(via hole)245(参见图3)，穿入图像感测单元200和层间介电层160，以暴露金属互连件150；以及底部电极255，设置于通孔245中，以连接图像感测单元200的金属互连件150和第一杂质区域210。

底部电极255可形成在通孔245的底面和侧面，从而使底部电极255仅连接到第一杂质区域210。也就是说，底部电极255仅电连接到第一杂质区域210，而不与第二杂质区域220电连接。这样，产生于图像感测单元200中的电子可以通过底部电极255被转移到读出电路120。

在另一个实施例中，第一离子注入区域230设置于图像感测单元200的第一杂质区域210以下。因此，底部电极255可形成在通孔245的底面和部分侧面，以连接金属互连件150和第一离子注入区域230。

在下述制造方法中将描述图10未描述的附图标记。

下文中，将参考图1至图10描述根据本发明一实施例的图像传感器的制造方法。

参见图1，读出电路120形成于半导体衬底100上，金属互连件150和层间介电层160形成于包含有读出电路120的半导体衬底100上。

例如，器件隔离层110形成于第二导电类型半导体衬底100中，以限定有源区域，包含有晶体管的读出电路120形成于有源区域中。例如，读出电路120可以形成为包含转移晶体管(Tx)121、复位晶体管(Rx)123、驱动晶体管(Dx)125和选择晶体管(Sx)127。另外，可以形成离子注入区域130，该离子注入区130包含有用于各个晶体管的浮置扩散区域(FD)131和源极/漏极区域133、135以及137。