[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器。

背景技术

图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器分为电荷耦合器件(CCD)和互补型金属氧化物硅(CMOS)图像传感器(CIS)。

注意到CCD具有复杂的驱动过程和过量的能耗。由于其需要多个光刻步骤，所以CCD具有复杂的制造工艺。因此，已经提出使用CIS以克服CCD的缺点。

CIS可包括在每个单位像素中的光电二极管和金属氧化物硅(MOS)晶体管，从而以切换方式顺序检测各个单位像素的电信号，从而实现图像。CIS还可包括光电二极管区域和晶体管区域。光电二极管区域用于接收光学信号并将光学信号转换成能够被晶体管区域处理的电信号。虽然CIS能克服CCD的缺点，但是其具有诸如由暗电流而产生的噪声的缺点。与漏电流类似，暗电流趋于根据温度的增加而快速地产生。

发明内容

本实施方式涉及能防止由于温度升高而引起的暗电流的图像传感器及其制造方法。

实施方式涉及包括以下至少其中之一的图像传感器：互补型金属氧化物半导体图像传感器；直流、PN结热电半导体，形成于所述互补型金属氧化物半导体图像传感器之下，用于选择性冷却所述互补型金属氧化物半导体图像传感器；以及散热器，形成于所述冷却器件下方，其中所述直流、PN结热电半导体包含：由第一传导型材料组成的第一传导层，邻近所述第一传导层并且由第二传导型材料组成的第二传导层，邻近所述第二传导层并且由所述第一传导型材料组成的第三传导层，以及邻近所述第三传导层并且由所述第二传导型材料组成的第四传导层；夹在邻近的传导层之间的分隔层；以及电连接所述传导层的下传导层。

实施方式涉及用于制造图像传感器的方法，该方法包括以下步骤其中至少之一：形成互补型金属氧化物半导体图像传感器；在所述互补型金属氧化物半导体图像传感器下方形成直流、PN结热电器件，用于选择性冷却所述互补型金属氧化物半导体图像传感器；以及在所述直流、PN结热电器件下方形成冷却装置，其中形成所述直流、PN结热电器件的步骤包含：在基板上方形成下绝缘层；在所述下绝缘层上方顺序形成下传导层和本征层；蚀刻所述本征层和下传导层以暴露所述下绝缘层的一部分以及还暴露所述下传导层的一部分；在下绝缘层的已暴露部分和下传导层的已暴露部分上方形成分隔层；在所述本征层中通过注入具有第一传导型的传导离子而形成成对的交替第一传导层；以及在所述本征层中通过注入具有第二传导型的传导离子而形成成对的交替第二传导层。

实施方式涉及用于制造图像传感器的另一种方法，该方法包括以下步骤其中至少之一：形成互补型金属氧化物半导体图像传感器；在所述互补型金属氧化物半导体图像传感器下方形成直流、PN结热电器件，用于选择性冷却所述互补型金属氧化物半导体图像传感器；在所述直流、PN结热电器件下方形成冷却装置，其中形成所述直流、PN结热电器件的步骤包含：在基板上方形成下绝缘层；在所述下绝缘层上方顺序形成下传导层和具有第一传导型的第一传导层；蚀刻所述第一传导层和下传导层以暴露出所述下绝缘层的一部分以及还暴露出所述下传导层的一部分；在所述下绝缘体层的已暴露部分和所述下传导层的已暴露部分上方形成分隔层；以及在所述第一传导层中通过使用暴露所述第一传导层的掩模注入具有第二传导型的传导离子而形成成对的交替的第二传导层。

实施方式涉及用于制造图像传感器的再一种方法，该方法包括以下步骤其中至少之一：形成互补型金属氧化物半导体图像传感器；在所述互补型金属氧化物半导体图像传感器下方形成直流、PN结热电器件，用于选择性冷却所述互补型金属氧化物半导体图像传感器；在所述直流、PN结热电器件下方形成冷却装置，其中形成所述直流、PN结热电器件的步骤包含：在基板上方形成下绝缘层；在所述下绝缘层上方顺序形成下传导层和具有第二传导型的第二传导层；蚀刻所述第二传导层和下传导层以暴露所述下绝缘层的一部分以及还暴露出所述下传导层的一部分；在所述下绝缘层中已暴露的部分上方和所述下传导层中已暴露的部分上方形成分隔层；以及在所述第二传导层中通过使用暴露所述第二传导层的掩模注入具有第一传导型的传导离子而形成成对的交替的第一传导层。