[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及图象传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器是用于将光学图像转化为电信号的半导体器件。图像传感器可大致分为电荷耦合器件(CCD)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，可以使用离子注入在衬底中形成光电二极管。随着为了在不增加芯片尺寸的情况下增加像素数目而减小光电二极管的尺寸，接收光的部分的面积也减小，由此导致图像品质降低。而且，由于堆叠高度的降低没有与接收光的部分的面积的减小一样多，所以由于称为艾里斑(airy disk)的光衍射而导致入射至接收光的部分的光子数目也减少。

作为消除该限制的替代方案，已经尝试使用非晶硅(Si)形成光电二极管，或使用诸如晶片-至-晶片结合(wafer-to-wafer bonding)的方法在硅(Si)衬底中形成读出电路并在形成的所述读出电路上和/或上方形成光电二极管(称为“三维(3D)图像传感器”)。光电二极管通过金属互连与读出电路连接。

由于在转移晶体管两侧中的源极和漏极二者是用N-型杂质高度掺杂的，所以发生电荷共享现象。当发生电荷共享现象时，输出图像的灵敏度降低并且可产生图像失真。而且，由于光电荷不易在光电二极管和读出电路之间移动，所以产生暗电流和/或降低饱和度以及灵敏度。

发明内容

一些实施方案涉及在增加填充因子的同时防止发生电荷共享的图像传感器及其制造方法。

一些实施方案涉及图像传感器及其制造方法，其通过在光电二极管和读出电路之间提供用于光电荷的迅速移动通路来最小化暗电流源并且防止饱和度和灵敏度的降低。

一些实施方案涉及图像传感器，该图像传感器可包括以下中的至少一个：在第一衬底上和/或上方的读出电路；在所述第一衬底中的电结区域，所述电结区域电连接至所述读出电路；电连接至所述电结区域的金属互连；和在所述金属互连上和/或上方的图像传感器件。

一些实施方案涉及图像传感器，该图像传感器可包括以下中的至少一个：第二导电型衬底；在所述第二导电型衬底上形成的读出电路；在所述第二导电型衬底中形成的并且电连接至所述读出电路的电结区域，所述电结区域包括在所述第二导电型衬底中形成的第二导电型阱、在所述第二导电型阱中形成的第一导电型离子注入层、和在所述第一导电型离子注入层上形成的第二导电型离子注入层；形成为延伸穿过所述第二导电型离子注入层的第一导电型连接区域；在所述第二导电型衬底上形成的并且通过所述第一导电型连接区域电连接至所述电结区域的金属互连；和在所述金属互连上形成的图像传感器件，该图像传感器件包括形成在所述金属互连上并且与所述金属互连接触的高浓度第一导电型导电层、在所述高浓度第一导电型导电层上形成的第一导电型导电层、和在所述第一导电型导电层上形成的第二导电型导电层。

一些实施方案涉及制造图像传感器的方法，所述方法可包括以下步骤中的至少一个：在第一衬底上和/或上方形成读出电路；然后在所述第一衬底中形成电连接至所述读出电路的电结区域；然后在所述第一衬底上和/或上方形成电连接至所述电结区域的金属互连；然后在所述金属互连上和/或上方形成图像传感器件。

一些实施方案涉及制造图像传感器的方法，所述方法可包括以下步骤中的至少一个：在第一衬底上和/或上方形成读出电路；然后在所述第一衬底中形成电结区域并且电连接至所述读出电路；然后在所述第一衬底上形成金属互连并且电连接至所述电结区域；然后在所述金属互连上形成图像传感器件并与所述金属互连接触。

附图说明

示例性图1～9说明根据一些实施方案的图像传感器及制造图像传感器的方法。

具体实施方式

如示例性图1所示，根据一些实施方案的图像传感器可包括：在第一衬底100上和/或上方形成的读出电路120、在第一衬底100中形成的并且电连接至读出电路120的电结区域140、电连接至电结区域140的金属互连150、和在金属互连150上和/或上方形成的图像传感器件210。第一衬底100可以为但是不限于第二导电型衬底。图像传感器件210可以是但不限于光电二极管。图像传感器件210可以是光电二极管、光栅(photogate)或其任意组合。虽然实施方案描述了形成为结晶半导体层的光电二极管，但是光电二极管不限于此，而且可以形成为无定形半导体层。