[发明专利]图像传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，本发明涉及一种图像传感器及其制作方法。

背景技术

传统的图像传感器通常可以分为两类：电荷耦合器件(ChargeCoupled Device，CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。其中，CMOS图像传感器具有体积小、功耗低、生产成本低等优点，因此，CMOS图像传感器易于集成在例如手机、笔记本电脑、平板电脑等便携电子设备中，作为提供数字成像功能的摄像模组使用。

CMOS图像传感器通常包括光电二极管以用于收集光能并转换为电荷信号。特别地，为了减少暗电流，在形成光电二极管的衬底表面会掺杂离子以形成钉扎(pinning)层。该钉扎层通常与衬底接触以使得其具有相同的电势，当光电二极管完全耗尽时，光电二极管的电势被钉扎在恒定值，从而减少暗电流。

然而，对于背照式(Back Side Illumination，BSI)图像传感器，其衬底通常需要被减薄到2至4微米以使得光电二极管从背面露出。之后才能在衬底背面继续注入掺杂离子以形成钉扎层。由于衬底厚度太薄，钉扎层的离子注入难以采用快速退火(RTA)来激活注入离子，通常需要改用激光退火工艺。然而激光退火很难保证注入离子激活的均匀性，并且会在衬底背面形成白点，从而影响图像传感器的性能。

因此，需要提供一种具有较佳钉扎效果的图像传感器。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种图像传感器，包括：衬底，所述衬底的第一侧形成有金属互连层；第一类型掺杂区，其位于所述衬底中；第二类型掺杂区，其位于所述衬底中，并与所述第一类型掺杂区相邻以形成光电二极管；电极层，其位于所述衬底的第二侧，其中所述电极层是可透光的；绝缘层，其位于所述电极层与所述衬底之间；其中，所述电极层与所述衬底之间具有预定电势差，以使得所述衬底的第二侧的表面形成第二类型导电层。

在本发明的实施例中，衬底表面形成有导电的电极层，因而可以通过在该电极层上加电而在衬底表面感生出第二类型导电层。该导电层与其下的第一类型掺杂区构成了钉扎二极管，即该第二类型导电层作为所形成的图像传感器的钉扎层，以用于抑制暗电流。

相比于现有技术的图像传感器，该钉扎层具有更为均匀的厚度，从而提高了衬底表面的钉扎效果，有效减少了暗电流。此外，由于可以通过改变电极层的电压来调节电极层与衬底之间的预定电势差，这使得可以通过调节不同的预定电势差来调节钉扎层厚度，进而用以调节钉扎层的钉扎性能。

此外，由于电极层是可透光的，例如包含有一个或多个通孔来透光，或者采用可透光材料来透光，因此，衬底第二侧上的电极层并不会影响图像传感器中的光电二极管的感光。

在一个实施例中，所述第一类型掺杂区从所述衬底的第二侧露出，所述预定电势差使得所述第一类型掺杂区表面反型为所述第二类型导电层。

在一个实施例中，所述第二类型掺杂区从所述衬底的第二侧露出并覆盖所述第一类型掺杂区，所述预定电势差使得所述第二类型掺杂区表面的多数载流子的浓度提高。

在一个实施例中，所述电极层包括一个或多个通孔，其位于所述光电二极管上。这些通孔可以提高电极层的整体透光率，从而进一步提高成像效果。

在一个实施例中，所述通孔的形状是六边形。

在一个实施例中，所述一个或多个通孔的面积超过所述光电二极管面积的10％。

在一个实施例中，所述电极层的厚度不超过2000埃。

在一个实施例中，所述电极层包括氧化铟锡、氧化锌或钛与氮化钛的组合。

在一个实施例中，还包括：电极互连层，其位于所述电极层上，用于将所述电极层电引出。

在一个实施例中，所述电极互连层包括钨、铝或铜。

在一个实施例中，所述电极互连层位于所述光电二极管的边缘。由于电极互连层通常采用不透光材料，因而光电二极管边缘的电极互连层可以防止图像传感器相邻的像素单元之间的交叉串扰(crosstalk)。

在一个实施例中，所述电极互连层的厚度为400埃至5000埃。这既可以避免电极互连层影响光线投射到光电二极管上，又可以减少较薄的电极层上的电压传输损耗。