[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本申请涉及半导体领域，具体而言，涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器是可以将光信号转换成电信号的半导体器件。图像传感器可以被分类成诸如电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物硅(CMOS)图像传感器(CIS)等的类别。

在图像传感器的制造过程中，可利用离子注入在衬底中形成光电二极管。为了在不增大芯片尺寸的情况下增加像素的数量，可减小光电二极管的尺寸。这会减小接收光的部分的面积。因此，会降低图像质量。

因为堆叠高度不会象接收光的部分的面积那样减小得那么多，所以，入射到接收光的部分的光子的数量也会由于被称作艾里斑(Airy disk)的光衍射而降低。

为了解决这种局限性，可利用非晶硅(Si)来形成光电二极管。另外，可利用诸如晶片到晶片的接合(Wafer-to-wafer bonding)等方法在硅(Si)衬底中形成读出电路，并在读出电路上和/或之上形成光电二极管(称作三维(3D)图像传感器)。光电二极管可通过金属互连而与读出电路相连。

根据相关技术，将光电二极管电连接至读出电路可能是困难的。也就是说，可在读出电路上和/或之上形成金属互连，并且可进行晶片到晶片的接合，使得金属互连可接触到光电二极管。因此，金属互连之间的接触可能是困难的，并且金属互连与光电二极管之间的欧姆接触可能是困难的。

在进行晶片到晶片的接合之后，可进行蚀刻工艺，并且可分离用于每个单位像素的光电二极管。光电二极管的界面可被损坏，并且可能发生不饱和键等。这可能会成为暗电流源。

由于转移晶体管的两侧的源极和漏极二者均可用N型杂质来重掺杂，因此，可能发生电荷共享现象。当发生电荷共享现象时，会降低输出图像的灵敏度，并且会产生图像错误。另外，由于光电荷不易在光电二极管与读出电路之间运动，因此，会产生暗电流并且/或者会降低饱和度和灵敏度。

发明内容

实施例涉及能够去除光电二极管的界面中的诸如不饱和键等的损坏、同时提高填充因子的图像传感器及其制造方法。实施例涉及能够防止发生电荷共享、同时提高填充因子的图像传感器及其制造方法。

实施例涉及通过在光电二极管和读出电路之间为光电荷提供相对快速的运动路径而能够最小化暗电流源并能够防止饱和度和灵敏度降低的图像传感器及其制造方法。

根据实施例，一种图像传感器可包括下列部件中的至少一个：在第一衬底上和/或之上的读出电路和金属互连；包括第一传导型的传导层和第二传导型的传导层并电连接至所述金属互连的图像感测装置；形成在所述图像感测装置的像素界面中的第二传导型的界面层。

根据实施例，一种制造图像传感器的方法可包括下列步骤中的至少一个：在第一衬底上和/或之上形成金属互连和读出电路；形成包括第一传导型的传导层和第二传导型的传导层的图像感测装置；将所述金属互连电连接至所述图像感测装置；在所述图像感测装置的像素界面中形成第二传导型的界面层。

附图说明

示例性的图1至图10示出了根据实施例的图像传感器和用于制造图像传感器的方法。

具体实施方式

下面将参考附图详细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。

示例性图1根据实施例的图像传感器的截面图。参考示例性图1，图像传感器包括在第一衬底100之上的读出电路120和金属互连150。根据实施例，图像传感器可包括图像感测装置210，图像感测装置210可包括第一传导型的传导层214和第二传导型的传导层216，并且可电连接至金属互连150。根据实施例，在图像感测装置210的像素界面中可形成第二传导型的界面层220。

根据实施例，图像感测装置210可以是光电二极管、光栅或其任何组合。根据实施例，光电二极管可形成在结晶半导体层中。根据实施例，光电二极管并不局限于此，而是可形成在非晶形半导体层中。

下面将参加示例性图2至图9来描述根据实施例的制造图像传感器的方法。示例性图2A是根据实施例的包括金属互连150和读出电路120的第一衬底100的示意图。示例性图2B是根据实施例的第一衬底100的视图。

参考示例性图2B，可制备第一衬底100。可在第一衬底100上和/或之上形成金属互连150和读出电路120。根据实施例，第一衬底100可以是第二传导型的衬底。根据实施例，第一衬底100可以是任何传导型的衬底。