[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本公开内容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。图像传感器可大致分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

在图像传感器制造过程中，可以使用离子注入在衬底中形成光电二极管。随着光电二极管尺寸减小以便增加像素数目而不增加芯片尺寸，光接收部的面积也减小，由此导致图像质量降低。

而且，由于堆叠高度的减小没有与光接收部的面积的减小一样多，所以由被称为艾里斑(airy disk)的光衍射导致入射至光接收部的光子数目也减少。

作为克服该限制的替代方案，已经尝试使用非晶硅(Si)形成光电二极管或使用诸如晶片-至-晶片接合的方法在硅(Si)衬底中形成读出电路以及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。

在根据相关技术的3D图像传感器的制造中，由于读出电路的互连和光电二极管之间的接触不良，所以难以实施位于芯片上部的光电二极管和在硅衬底处形成的读出电路单元之间的晶片-至-晶片之间的对准和难以确保欧姆接触。

根据相关技术，将光电二极管电连接至读出电路的插塞(via plug)存在于光电二极管光接收部的内部，由此使得填充因子减小。

此外，在相关技术中，由于转移晶体管的源极和漏极二者通常均是用N-型杂质进行重掺杂的，所以产生电荷共享现象。当产生电荷共享现象时，输出图像的灵敏度降低并且可产生图像误差。而且，由于光电荷在光电二极管和读出电路之间不易于移动，所以产生暗电流和/或饱和度和灵敏度降低。

发明内容

本发明实施方案提供图像传感器及其制造方法，其不需要晶片-至-晶片对准以在图像传感器上部的图像感测器件和读出电路之间进行连接，同时获得读出电路和图像感测器件的互连之间的欧姆接触。

本发明实施方案还提供图像传感器及其制造方法，其通过在像素边界处形成插塞以电连接图像感测器件和读出电路，从而可改善填充因子。

本发明实施方案还提供图像传感器及其制造方法，其可增加填充因子而没有电荷共享现象。

本发明实施方案还提供图像传感器及其制造方法，所述图像传感器通过在图像感测器件和读出电路之间形成光电荷的平滑的传输途径，可最小化暗电流源和抑制饱和度减小以及灵敏度降低。

在一个实施方案中，一种图像传感器包括：在第一衬底中的读出电路；在第一衬底上并电连接至读出电路的互连；在互连上的图像感测器件；和用于电连接图像感测器件和互连的在像素边界处的插塞。

在另一个实施方案中，一种制造图像传感器的方法包括：在第一衬底中形成读出电路；在第一衬底上形成电连接至读出电路的互连；在互连上形成图像感测器件；和在像素边界出形成插塞用于电连接图像感测器件和互连。

在附图和以下的详述中阐述一个或更多个实施方案的细节。通过说明书和附图以及权利要求使得其它特征变得显而易见。

附图说明

图1是根据一个实施方案的图像传感器的截面图。

图2～10是根据第一实施方案制造图像传感器的方法的截面图。

图11是根据一个实施方案的图像传感器的平面图。

图12是根据第二实施方案的图像传感器的截面图。

具体实施方式

以下，将参考附图描述图像传感器及其制造方法的实施方案。

在实施方案的描述中，应理解，当层(或膜)称为在另一层或衬底“上”时，其可直接在所述另一层或衬底上，或者也可存在中间层。此外，应理解，当层被称为在另一层“下”时，其可以直接在所述另一层下，或者也可存在一个或更多个中间层。另外，也应理解，当层被称为在两层“之间”时，其可以是在所述两层之间仅有的层，或也可存在一个或更多个中间层。

图1是根据一个实施方案的图像传感器的截面图。

参考图1，图像传感器可包括：具有读出电路(未显示)的第一衬底100；在第一衬底100上并电连接至读出电路的互连150；在互连150上的图像感测器件210；和在像素边界处用于电连接图像感测器件210和互连150的插塞250。

图像感测器件210可为光电二极管，但是不限于此，图像感测器件210可为光栅、或者光电二极管和光栅的组合。作为一个实例，一些实施方案包括在晶体半导体层中形成的图像感测器件210。然而，实施方案不限于此，并可包括在非晶半导体层中形成的光电二极管。

以下将参考说明制造图像传感器的方法的附图来描述图1中未说明的附图标记。