[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及其制造方法。 

背景技术

图像传感器可以是可将光学图像转化为电信号的半导体器件。图像传感器可分类为诸如电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物硅(CMOS)图像传感器(CIS)。 

在图像传感器的制造工艺期间，可使用离子注入在衬底中形成光电二极管。可减小光电二极管的尺寸，以在不增加芯片尺寸的条件下增加像素数目。这可减小光接收部分的面积。图像质量可由此降低。 

由于堆叠高度减小的幅度不与光接收部分面积减小的幅度一样大，所以由于称为艾里斑(Airy disk)的光衍射导致入射至光接收部分的光子数目可也减小。 

为解决该限制，可使用非晶硅(Si)形成光电二极管。此外，使用诸如晶片-至-晶片接合的方法可在硅(Si)衬底中形成读出电路，光电二极管可形成在读出电路上和/或上方(称为三维(3D)图像传感器)。光电二极管可以通过金属互连与读出电路连接。 

根据相关技术，可能难以将光电二极管电连接至读出电路。即，在读出电路上和/或上方可形成金属互连，并且可实施晶片-至-晶片接合使得金属互连可接触光电二极管。因此，金属互连之间的接触可以是困难的，并且金属互连和光电二极管之间的欧姆接触可以是困难的。 

由于在转移晶体管两侧的源极和漏极二者都可重度掺杂有N-型杂质，所以可发生电荷共享现象。当发生电荷共享现象时，输出图像的灵敏度可降低并且可产生图像误差。此外，由于光电荷不易于在光电二极管和读出电路之间移动，所以可产生暗电流和/或饱和度和灵敏度可降低。 

发明内容

一些实施方案涉及可防止发生电荷共享并可增加填充因子的图像传感器及其制造方法。 

一些实施方案涉及可通过在光电二极管和读出电路之间提供相对迅速的光电荷的移动通路可最小化暗电流源并可防止饱和度和灵敏度降低的图像传感器及其制造方法。 

根据一些实施方案，图像传感器可包括以下中的至少一个。第一衬底，在所述第一衬底上和/或上方可形成包括金属互连的电路。在第一衬底上和/或上方的光电二极管，所述光电二极管接触所述金属互连，其中所述第一衬底的电路可包括：在所述第一衬底上方的第一晶体管和第二晶体管。在所述第一晶体管和所述第二晶体管之间的结区。在所述第二晶体管一侧的第一导电型区域，所述第一导电型区域连接至所述金属互连。 

根据一些实施方案，图像传感器可包括以下中的至少一个。第一衬底，在所述第一衬底上和/或上方可形成包括金属互连的电路。在所述第一衬底上方的光电二极管，所述光电二极管接触所述金属互连。所述第一衬底的所述电路可包括：在所述第一衬底上方的第一晶体管和第二晶体管，在所述第一晶体管和所述第二晶体管之间的结区，和在所述第二晶体管一侧的第一导电型区域，所述第一导电型区域连接至所述金属互连，其中所述第一衬底具有掺杂有第二导电型杂质的上部。 

根据一些实施方案，制造图像传感器的方法可包括以下步骤中的至少一个。在第一衬底上方形成包括金属互连的电路。在所述金属互连上方形成光电二极管。形成所述第一衬底的电路可包括以下步骤中的至少一个。在所述第一衬底上方形成第一晶体管和第二晶体管。在所述第一晶体管和所述第二晶体管之间形成结区。在所述第二晶体管的一侧形成第一导电型区域，所述第一导电型区域连接至所述金属互连。 

附图说明

示例性图1～7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

将参考附图详细地描述根据一些实施方案的图像传感器和制造图像传感器的方法。 

示例性图1是根据一些实施方案的图像传感器的截面图。参考示例性图1，根据一些实施方案，图像传感器可包括第一衬底100。在第一衬底100上和/或上方可形成金属互连150和电路120。图像传感器还可包括接触金属互连150的光电二极管210。光电二极管210可形成在第一衬底100上和/或上方。根据一些实施方案，第一衬底100的电路120可包括：在第一衬底100上和/或上方形成的第一晶体管121a和第二晶体管121b，在第一晶体管121a和第二晶体管121b之间形成的结区140，和在第二晶体管121b一侧的连接至金属互连150的高浓度第一导电型区域131b。 

根据一些实施方案，可在晶体半导体层210a(示例性图3)中形成光电二极管210。根据一些实施方案，由于图像传感器可实现光电二极管位于电路上方的垂直型光电二极管，并且光电二极管可形成在晶体半导体层中，所以可防止在光电二极管内部产生缺陷。