[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

一般而言，图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的半导体器件，并且主要分为电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

该CIS在每个单元像素中包括光电二极管和MOS晶体管。从而，在开关模式中，该CIS依次检测各个单元像素的电信号，从而获得图像。

所述的CIS包括，接收光信号以将其转换成电信号的光电二极管区域，以及处理该电信号的晶体管区域。

所述的CIS具有这样的结构，在其中该光电二极管和该晶体管是水平设置的。

所述的CIS克服了该CCD图像传感器的缺点，但是仍有问题须待解决。

尤其是，根据所述的具有水平结构的CIS，在衬底上彼此水平相邻地形成光电二极管和晶体管。这样，该CIS在衬底上需要用于光电二极管的额外区域。从而，该CIS减少了对应于填空系数的区域，并限制了增加其分辨率的可能性。

此外，根据所述的具有水平结构的CIS，很难实现同时形成光电二极管和晶体管的工艺的优化。换句话说，形成晶体管的工艺需要应用浅结以实现低的片阻，但是该浅结对形成光电二极管的工艺是不适合的。

另外，根据所述的具有水平结构的CIS，额外提供有片上功能。因此，为了保持该CIS的灵敏度，就要增加该单元像素的尺寸，或者，为了保持像素尺寸，就要减小用于光电二极管的面积。然而，当增加该像素尺寸时，该CIS的分辨率减小。此外，当减小用于光电二极管的面积时，该CIS的灵敏度则减小。

发明内容

因此，为提高图像传感器的填空系数，本发明的实施例涉及图像传感器及其制造方法，能够提供晶体管电路和光电二极管的垂直集成。

根据本发明的多个实施例的图像传感器及其制造方法，能够提高分辨率和灵敏度。

根据本发明的多个实施例，提供图像传感器及其制造方法，能够应用垂直光电二极管以及防止发生与光电二极管有关的缺陷。

根据实施例，图像传感器包括，衬底，具有包括多个下部互连件的晶体管电路；第一互连件，形成在该晶体管电路之上并电连接到相应的下部互连件；多个第一导电层，形成在多个第一互连件上；多个绝缘层，在多个该第一互连件之间被平坦化；本征层，形成在包括该多个绝缘层以及多个第一导电层的该衬底上；以及第二互连件导电层，形成在该本征层上。

而且，根据实施例，图像传感器的制造方法包括，在衬底上形成包括多个下部互连件的晶体管电路；在该衬底上形成电连接到互连件相应的下部互连件的多个第一互连件，该多个下部互连件彼此隔开；在多个第一互连件上形成多个第一导电层；在该多个第一互连件上形成多个绝缘层；平坦化该多个绝缘层；在该多个平坦化的绝缘层以及多个第一导电层上形成本征层；以及在该本征层上形成第二导电层。

附图说明

图1至图5是描述根据本发明实施例的图像传感器的制造方法的剖面图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图说明根据本发明实施例的图像传感器及其制造方法。

在说明书中，可以理解的是，当指称某层在另一个层或衬底“之上/上方”时，它可以是直接在另一个层或衬底之上/上方，或者也可以存在一个或多个中间层。

图5是描述根据实施例的图像传感器的剖面图。

该图像传感器包括，衬底，具有互补金属氧化物半导体(CMOS)电路(未示出)。下部互连件120，其形成用以将多个光电二极管连接到该CMOS电路。该图像传感器的多个光电二极管部分，包括多个第一互连件140、在该多个第一互连件140之间平坦化的多个绝缘层160、形成在该多个第一互连件140和该多个绝缘层160上的本征层170、以及形成在该本征层170上的第二导电层180。第一导电层150，额外形成在该多个第一互连件140之上。

应该注意的是，在图5中示出的该多个光电二极管为PIN二极管，该多个光电二极管形成在该中间介电层110的上表面上并从外部接收入射光以将其转换和存储成电能形式。

将n型非晶硅、本征非晶硅、以及p型非晶硅结合而形成该PIN二极管的结构。该光电二极管的性能取决于从外部接收光并将其转换成电能形式的效率，以及整体电荷容量。形成在衬底上的所述光电二极管在产生于肖特基结中的耗尽区中产生和存储电荷，该肖特基结例如为P-N、N-P、N-P-N、和P-N-P。然而，因为形成在该p型非晶硅和n型非晶硅之间的整个本征非晶硅都变成耗尽区，所以该PIN二极管有利于产生和存储该电荷。