[发明专利]图像传感器和用于制造图像传感器的方法

说明书

技术领域

本公开涉及图像传感器和用于制造图像传感器的方法。

背景技术

图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的半导体装置。图像传感器可被粗略地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)。

在制造图像传感器期间，可使用离子注入在衬底中形成光电二极管。随着出于增加像素数量而不增大芯片尺寸的目的而减小光电二极管的尺寸，光接收部分的面积也减小，从而导致图像质量的下降。

此外，由于堆叠高度不像光接收部分的面积那样减小那么多，因此入射到光接收部分的光子的数量也由于被称为艾里斑(airy disk)的光衍射而减少。

作为用于克服该限制的替代方案，进行了以下尝试：使用非晶硅(Si)形成光电二极管，或使用诸如晶片-晶片接合之类的方法在硅(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(被称为三维(3D)图像传感器)。该光电二极管通过金属互连连接而与读出电路相连接。

在现有技术中，连接读出电路和光电二极管的接触插塞导致光电二极管中的短路。

此外，由于转移晶体管的源极和漏极均被重掺杂N型杂质，因此发生电荷共享现象。当发生电荷共享现象时，输出图像的灵敏度被降低，并且可能产生图像误差。

另外，由于光电荷不容易在光电二极管与读出电路之间移动，因此产生暗电流，和/或饱和度和灵敏度被降低。

发明内容

实施例提供了可以抑制在连接读出电路与图像传感装置的接触插塞处的短路的图像传感器以及用于制造该图像传感器的方法。

实施例还提供了在增大填充系数的同时不发生电荷共享的图像传感器以及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以及用于制造该图像传感器的方法，其中该图像传感器可通过形成光电荷在光电二极管与读出电路之间的平滑转移路径来最小化暗电流源以及抑制饱和度降低和灵敏度劣化。

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；层间电介质中的互连连接，该互连连接电连接到读出电路；在互连连接上的图像传感装置，该图像传感装置包括第一导电型的层和第二导电型的层；将图像传感装置的第一导电型的层与互连连接电连接的接触，该接触通过离子注入区域与第二导电型的层电隔离；以及在图像传感装置的像素边界处的像素分离层。

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；在第一衬底上形成层间电介质，在层间电介质中形成电连接到读出电路的互连连接；在互连连接上形成包括第一导电型的层和第二导电型的层的图像传感装置；在图像传感装置处形成像素分离层；在第二导电型的层中形成第一导电型离子注入区；以及形成将图像传感装置的第一导电型的层电连接到互连连接的接触，该第一导电型离子注入区使得该接触与该图像传感装置的第二导电型的层电隔离。

在以下的附图和描述中提出了一个或多个实施例的细节。从说明书、附图和权利要求中来看，其它的特征将是明显的。

附图说明

图1是示出了根据第一实施例的图像传感器的横截面视图。

图2-7是示出了根据第一实施例的用于制造图像传感器的方法的横截面视图。

图8是示出了根据第二实施例的图像传感器的横截面视图。

具体实施方式

以下将参考附图说明图像传感器及用于制造图像传感器的方法的实施例。

在对实施例的说明中，应当理解，当层(或膜)被称为在另一层或衬底“上”时，其可直接在另一层或衬底上，或者还可存在中间层。进一步地，应当理解，当层被称为在另一层“下”时，其可直接在另一层下，或者还可存在一个或多个中间层。另外，还应当理解，当层被称为在两个层“之间”时，其可以是两个层之间的唯一的层，或者还可存在一个或多个中间层。

本公开不限于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，因此可应用于包括光电二极管的图像传感器。

图1是示出了根据第一实施例的图像传感器的横截面视图。

根据第一实施例的图像传感器可包括：在图3所示的第一衬底100处的读出电路120；在第一衬底100上的层间电介质160；电连接到读出电路120且被布置在层间电介质160中的互连连接150；在互连连接150上的包括第一导电型的层214和第二导电型的层216的图像传感装置210；将图像传感装置210的第一导电型的层214连接到互连连接150的接触270；在图像传感装置210的像素边界处的像素分离层250。