[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

背景技术

图像传感器可以是可将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传 感器可以被分为多类，比如电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金 属氧化硅(CMOS)图像传感器(CIS)。

在图像传感器的制造工艺期间，可以利用离子注入在基板中形成光电 二极管。可以减小光电二极管的尺寸，以增加像素数量而不增大芯片尺寸。 这可能减小光接收部分的面积。由此可能降低图像质量。

由于堆叠高度可能并未减少到与光接收部分的面积的减少一样的程 度，因此入射到光接收部分的光子的数量也可能由于被称为艾里斑(airy disk)的光衍射而减少。

为了克服该缺陷，可以利用非晶硅(Si)来形成光电二极管。此外， 可以利用诸如晶片-晶片接合之类的方法在硅(Si)基板中形成读出电路， 并且可以在读出电路上和/或上方形成光电二极管(被称为三维(3D)图 像传感器)。光电二极管可以通过金属互连连接而与读出电路相连接。

可以在读出电路上和/或上方形成金属互连连接，并且可以执行晶片- 晶片接合，该晶片-晶片接合可以使金属互连连接接触光电二极管。可能 难以实现金属互连连接与光电二极管之间的正确的接触，并且也可能难以 实现金属互连连接与光电二极管之间的欧姆接触。

由于在转移晶体管两侧的源极和漏极均可能被重掺杂有N型杂质， 因此可能发生电荷共享现象。当发生电荷共享现象时，输出图像的灵敏度 可能降低，并且可能产生图像误差。此外，由于光电荷不容易在光电二极 管与读出电路之间移动，因此可能产生暗电流，和/或可能降低饱和度和 灵敏度。

发明内容

实施例涉及图像传感器及其制造方法。实施例涉及可以增强光电二极 管与金属互连连接之间的物理接合力的图像传感器及其制造方法。实施例 涉及可以提高填充系数和获得欧姆接触的图像传感器及其制造方法。

实施例涉及可以防止电荷共享同时提高填充系数的图像传感器及其 制造方法。实施例涉及这样的图像传感器及其制造方法：其可以通过为光 电荷提供在光电二极管和读出电路之间的相对快速的移动路径，来最小化 暗电流源和防止饱和度和灵敏度的降低。

根据实施例，一种图像传感器可以包括以下元件中的至少一个：在第 一基板上方的金属互连连接和读出电路；在金属互连连接上方的金属层； 电连接到金属层的图像感测器件。

根据实施例，一种用于制造图像传感器的方法可以包括以下步骤中的 至少一个：在第一基板上方形成金属互连连接和读出电路；在金属互连连 接上方形成金属层；形成图像感测器件；将金属层与图像感测器件相接合， 以使金属层和图像感测器件接合在一起。

附图说明

示例性的图1至9示出了根据实施例的图像传感器以及用于制造图像 传感器的方法。

具体实施方式

下面将参照附图来描述根据实施例的图像传感器和用于制造图像传 感器的方法。

示例图1是根据实施例的图像传感器的剖视图。参照示例图1，图像 传感器可以包括在第一基板100上和/或上方的金属互连连接150和读出 电路120(参见图2B)。金属层160可以设于金属互连连接150上和/或上 方。可包括第一导电型导电层214和第二导电型导电层216的图像感测器 件210可以电连接到金属层160。

根据实施例，图像感测器件210可以是光电二极管、光电管 (photogate)、或它们的任意组合。为了描述的简明起见，将图像感测器 件210称为光电二极管210。根据实施例，光电二极管可以在晶体半导体 层中形成。根据实施例，光电二极管可以不限于此，而是可以在其它类型 的层中形成，包括在非晶半导体层中形成。

示例图2A是根据实施例的、可包括金属互连连接150和读出电路120 的第一基板100的示意图。示例图2B是根据实施例的第一基板100的另 一图示。

参照示例图2B，根据实施例的用于制造图像传感器的方法可以包括 制备第一基板100。可以在第一基板100上和/或上方形成金属互连连接 150和读出电路120。根据实施例，第一基板100可以是第二导电型的基 板。根据实施例，第一基板100可以不限于第二导电型的基板，而是可以 是任何导电型的基板。