[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

图像传感器是用于将光学图像转换为电信号的半导体器件。可以大致将图像传感器分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

在图像传感器的制造期间，可以使用离子注入法在衬底中形成光电二极管。由于为了在增加像素数的同时不增大芯片尺寸而减小了光电二极管的尺寸，所以光接收部分的面积也减小，从而导致图像质量的降低。

此外，由于堆积高度并未减小得像光接收部分面积的减小那样多，所以由于光的衍射(被称作埃里斑(Airy disk))，入射到光接收部分上的光子的数量也减少。

作为克服此弱点的可选方法，已经尝试使用非晶硅(Si)来形成光电二极管，或使用诸如晶片与晶片结合的方法在硅(Si)衬底中形成读出电路，并在读出电路上和/或上方形成光电二极管(被称作三维(3D)图像传感器)。该光电二极管通过金属互连与读出电路相连接。

在相关技术领域中，由于转移晶体管的源极和漏极都重掺杂有N型杂质，所以出现电荷共享现象。当电荷共享现象出现时，输出图像的灵敏度降低，并可能产生图像误差。

此外，由于光电荷在光电二极管和读出电路之间的移动并不容易，因而产生暗电流和/或降低饱和度和灵敏度。

另外，连接读出电路和光电二极管的接触塞可能导致光电二极管中发生短路。

发明内容

实施例提供了一种图像传感器，其中不会出现电荷共享，同时增大了填充因数。实施例还提供了一种用于制造该图像传感器的方法。

实施例还提供了一种图像传感器，通过在光电二极管和读出电路之间形成顺畅的光电荷转移路径，能够最小化暗电流源并抑制饱和度降低和灵敏度恶化。实施例还提供了一种用于制造该图像传感器的方法。

实施例还提供了一种图像传感器，其能够抑制在连接读出电路与图像感测器件的接触塞处发生短路。实施例还提供了一种用于制造该图像传感器的方法。

在一个实施例中，一种图像传感器包括：位于第一衬底处的读出电路；位于第一衬底处、与读出电路电连接的电气结区；位于在第一衬底上设置的层间电介质中的互连，所述互连与电气结区电连接；以及位于互连上的图像感测器件，其包括第一导电型层和第二导电型层。接触塞通过过孔把第一导电型层连接到互连，所述过孔穿过图像感测器件，以及与所述过孔相对应地在第二导电型层的侧壁上设置侧壁电介质，以使接触塞与第二导电型层电隔离。

在另一实施例中，一种用于制造图像传感器的方法包括：在第一衬底处形成读出电路；在第一衬底处形成与读出电路电连接的电气结区；在第一衬底上形成层间电介质，以在层间电介质中形成互连，所述互连与电气结区电连接；以及在所述层间电介质上形成包括第一导电型层和第二导电型层的图像感测器件。形成穿过图像感测器件的一部分的初级过孔，并且可以在初级过孔中形成位于第二导电型层的侧壁处的侧壁电介质。形成穿过图像感测器件的次级过孔，以暴露互连，并形成接触塞，以把第一导电型层与互连电连接。

在附图和下文的描述中提到一个或多个实施例的细节。其他特征从说明书和附图以及从权利要求书中将会变得明显。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的图像传感器的截面图；

图2至12是示出用于制造根据第一实施例的图像传感器的方法的截面图；

图13至14是示出用于制造根据第二实施例的图像传感器的方法的截面图；以及

图15是示出根据第三实施例的图像传感器的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来描述图像传感器以及用于制造该图像传感器的方法的实施例。

在对实施例的描述中，应当理解的是，当层(或膜)被称作位于另一层或衬底“上”时，它可以直接位于另一层或衬底上，或者也可以存在中间层。此外，应当理解的是，当层被称作位于另一层“下”时，它可以直接位于另一层下，或者也可以存在一个或多个中间层。另外，还应当理解的是，当层被称作位于两层“之间”时，它可以是两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个中间层。

图1是示出根据第一实施例的图像传感器的截面图。