[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

背景技术

本发明涉及图像传感器及其制造方法。

图像传感器是将光学图像转换为电信号的半导体器件。图像传感器通常被分为两类：电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物硅(CMOS)图像传感器(CIS)。

在相关技术的图像传感器中，利用离子注入在基板内形成光电二极管。随着半导体工业向超大规模集成度发展，光电二极管的尺寸日益减小以允许在不增加芯片尺寸的情况下增加芯片内的像素数量。反过来，光电二极管的光接收部分的面积可能减小，这可能导致较差的图像质量。

此外，因为光电二极管之上的器件层的堆叠高度可能不会与光接收部分的面积的减小成比例地减小，所以入射到光接收部分的光子的数量还可能由于光的衍射而减少，这导致所谓“艾里斑”的现象。

意欲克服该局限性的可选方法包括利用非晶硅(Si)来形成光电二极管、或者在Si基板内(利用如晶片到晶片键合的方法)形成读出电路并在读出电路上形成光电二极管(被称为“三维(3D)”图像传感器)。光电二极管通过金属线与读出电路相连接。

根据相关技术，在光电二极管上形成两个或更多个绝缘层以保护光电二极管的表面。由于保护绝缘层由不同的材料所形成，因此入射在保护绝缘层上的光可被反射或吸收，这降低了光电二极管的灵敏度。

此外，在根据相关技术的图像传感器中，由于环境因素如温度而产生泄漏电流，其可以在光电二极管中导致暗电流。

另外，根据相关技术，由于连接到光电二极管的转移晶体管的源极和漏极重掺杂了N型杂质，因此可能产生电荷共享(charge sharing)现象。电荷共享现象的产生可降低输出图像的灵敏度以及产生图像错误。另外，根据相关技术，由于光电荷可能没有如希望的那样有效率地在光电二极管和读出电路之间被转移，因此可能产生暗电流、或者可能降低饱和度和灵敏度。

发明内容

本发明的实施例提供了图像传感器及其制造方法，所述方法可以采用垂直型光电二极管、并且通过形成假像素(dummy pixel)来测量泄漏电流。

在一个实施例中，一种图像传感器可以包括：半导体基板，其具有由第一器件隔离层所限定的像素区和周边区；第一和第二读出电路，其在所述像素区内；绝缘层，其包括在所述半导体基板上的第一、第二和第三下金属线以及焊盘，所述第一和第二下金属线分别电连接到所述第一和第二读出电路，并且所述第三下金属线在所述周边区内；第一和第二光电二极管图案，其在所述绝缘层上，并且在每个像素内由间隙区分离，所述第一和第二光电二极管图案分别电连接到所述第一和第二下金属线；第二器件隔离层，其在所述绝缘层以及所述第一和第二光电二极管图案上或之上；上金属线，其在所述第二器件隔离层上，与所述第一光电二极管图案和所述第三下金属线相连接；焊盘孔，其在所述第二器件隔离层和所述绝缘层内，用以暴露所述焊盘；以及钝化层，其在所述绝缘层以及所述上金属线之上。

在另一个实施例中，一种用于制造图像传感器的方法可以包括：在半导体基板内形成器件隔离层，所述器件隔离层限定像素区和周边区；在所述半导体基板的所述像素区上/内形成第一读出电路和第二读出电路；在所述半导体基板上形成绝缘层，所述绝缘层包括第一和第二下金属线、在所述周边区上的第三下金属线、以及焊盘；在所述像素区上的所述绝缘层上形成晶体光电二极管层；在所述光电二极管层内形成间隙区，以形成第一光电二极管图案和第二光电二极管图案，所述第一光电二极管图案和第二光电二极管图案在每个像素内由所述间隙区分离，并且分别与所述第一读出电路和所述第二读出电路相连接；在所述绝缘层以及所述第一和第二光电二极管图案上或之上形成第二器件隔离层；在所述第二器件隔离层上形成上金属线，所述上金属线与所述第一光电二极管图案和所述第三下金属线相连接；在所述第二器件隔离层和所述绝缘层内形成焊盘孔以暴露焊盘；以及在所述绝缘层和所述上金属线之上形成钝化层。

在附图和下面的描述中阐明一个或多个实施例的细节。其它特征将从说明书和附图以及从权利要求中明显看出。

附图说明

图1到9是图示了根据各个实施例的用于制造图像传感器的方法的横截面视图。

图10是根据另一个实施例的图像传感器的局部详细视图。

具体实施方式

将参考附图来详细描述根据本发明的实施例的图像传感器及其制造方法。

第一实施例

图9是根据一个或多个实施例的图像传感器的截面视图。