[发明专利]图像传感器和其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器和其制造方法。

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。图像传感器可以大致分类为电荷耦合器件(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，可以利用离子注入在衬底中形成光电二极管。随着为了在不增大芯片尺寸的情况下增加像素数量而减小光电二极管的大小，也减小了光接收部分的面积，由此导致图像质量的下降。

此外，由于堆叠高度的减小不及光接收部分的面积的减小，入射到光接收部分的光子的数量还由于称为艾里斑(Airy disk)的光的衍射而减小。

作为克服这种缺陷的选择，已经进行利用非晶硅(Si)形成光电二极管，或利用诸如晶圆间键合的方法在硅(Si)衬底中形成读出电路并在该读出电路上和/或上方形成光电二极管(被称为“三维(3D)图像传感器”)的尝试。光电二极管通过金属互联与读出电路连接。

在相关技术中，存在由连接读出电路和光电二极管的接触插塞(contact plug)造成光电二极管中发生电短路的限制。

另外，因为转移晶体管的源极和漏极用N型杂质重掺杂，所以出现电荷分享现象。当出现电荷分享现象时，输出图像的灵敏度降低，并可能产生图像错误。此外，因为光电荷不在光电二极管和读出电路之间容易地移动，所以产生暗电流和/或饱和度和灵敏度下降。

发明内容

本发明的实施例提供一种图像传感器和其制造方法，所述图像传感器能够阻止连接读出电路和图像感测器件的接触插塞中发生电短路。

实施例还提供一种图像传感器和其制造方法，该图像传感器在增加填充因数的同时不发生电荷分享。

实施例还提供一种图像传感器和其制造方法，该图像传感器能够通过形成光电荷在光电二极管和读出电路之间的平顺转移路径来使暗电流源最小以及阻止饱和度减少和灵敏度劣化。

在一个实施例中，图像传感器包括：在第一衬底处的读出电路；在第一衬底上的层间电介质；在层间电介质中的互连，互连电气连接到读出电路；互连上的图像感测器件，该图像感测器件包括第一导电型层和第二导电型层；以及接触，将图像感测器件的第一导电型层和互连电气连接。接触通过去除第二导电层的围绕接触的部分与第二导电型层隔离。

在另一实施例中，本发明提供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；在第一衬底上形成层间电介质，以及在层间电介质中形成电气连接到读出电路的互连；在互连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；形成将图像感测器件的第一导电型层连接到互连的接触；以及去除第二导电型层围绕接触的部分。

在下面的附图和描述中阐述了一个或多个实施例的细节。根据描述和附图、以及权利要求，其它特征将变得明显。

附图说明

图1是根据第一实施例的图像传感器的截面图。

图2到图9是示出根据第一实施例的用于制造图像传感器的方法的截面图。

图10是根据第二实施例的图像传感器的截面图。

具体实施方式

下文中，将参考附图描述图像传感器和其制造方法的实施例。

在实施例的描述中，应理解当提到层(或膜)在另一层或衬底“上”时，可直接位于另一层或衬底上，或还可能存在中间层。此外，应理解当提到层在另一层“下”时，其可以直接位于另一层之下，或还可能存在一个或多个中间层。另外，还应理解当提到层位于两层“之间”时，其可以是两层之间唯一的层，或还可能存在一个或多个中间层。

图1是根据第一实施例的图像传感器的截面图。

参考图1，根据第一实施例的图像传感器包括：在第一衬底100中形成的读出电路120(见图3)；设置在第一衬底100上方的中间电介质160；电气连接到读出电路120的互连150，互连150设置在中间电介质160的上方；包括第一导电型层214和第二导电型层216的图像感测器件210，图像感测器件210设置在互连150上方；以及将图像感测器件210的第一导电型层214和互连150相电气连接的接触230。

图像感测器件210可以是光电二极管，但不限于此，可以是光门，或光电二极管和光门的组合。作为示例，实施例包括在晶体半导体层中形成的光电二极管。然而，实施例不限于此，并可以包括例如在非晶半导体层中形成的光电二极管。

下面将参考示出用于制造图像传感器的方法的图描述图1中未说明的附图标记。

下文中，将参考图2到图13描述根据第一实施例的用于制造图像传感器的方法。