[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器是一种用于将光学图像转换为电信号的半导体器件。图像传感器可以粗略地分类为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

在图像传感器的制作过程中，可以采用离子注入在基片中形成光电二极管。为了增加像素数目而不增加芯片尺寸，光电二极管的尺寸减小，因此光接收部分的面积也减小，从而导致图像质量的下降。

而且，由于堆叠高度的减小没有光接收部分的面积的减小那么多，入射到光接收部分的光子的数目也因为称作艾里斑的光的衍射而减少。

作为克服该限制的一种替选，已经进行了如下尝试(称为“三维(3D)”图像传感器)：采用非晶硅(Si)形成光电二极管，或者采用诸如晶片到晶片键合之类的方法在硅(Si)基片上形成读出电路并且在该读出电路上和/或上方形成光电二极管。该光电二极管通过金属互连结构与读出电路相连。

尽管随着CIS的应用扩展到机动车传感器以及移动电话而对具有宽动态范围能够同时表示亮光和暗光的CIS的需求增加，但缺乏能够满足该要求的产品。

此外，由于在相关技术中转移晶体管的源极和漏极两者均是N型杂质重掺杂的，出现了电荷共享现象。当出现电荷共享现象时，输出图像的灵敏度降低并且可能产生图像错误。而且，因为光电荷不容易在光电二极管和读出电路之间移动，产生暗电流并且/或者降低饱和度和灵敏度。

发明内容

本发明的实施例提供了一种具有宽动态范围的图像传感器及其制造方法，采用3D图像传感器来提高填充因子，并且在晶片的上部形成高灵敏度传感器，在该晶片的下部形成低灵敏度传感器。

本发明的实施例也提供了一种在提高填充因子时不出现电荷共享的图像传感器及其制造方法。

本发明的实施例还提供了一种能够最小化暗电流源且通过形成光电二极管和读出电路之间光电荷的平滑转移路径来抑制饱和度下降和灵敏度损失的图像传感器及其制造方法。

在一个实施例中，一种图像传感器包括：读出电路，其在第一基片中；第一图像传感装置，其在所述第一基片的读出电路的一侧；互连结构，其在所述第一基片的上方并且电连接到所述读出电路；以及第二图像传感装置，在所述互连结构的上方。

在另一个实施例中，一种用于制造图像传感器的方法包括：在第一基片中形成读出电路；在所述第一基片的读出电路的一侧形成第一图像传感装置；形成在所述第一基片的上方并且电连接到所述读出电路的互连结构；以及在所述互连结构的上方形成第二图像传感装置。

一个或多个实施例的细节在附图和下面的描述中给出。从下面的描述和附图以及权利要求中其他特征将是显而易见的。

附图说明

图1是根据第一实施例的图像传感器的剖面图。

图2是根据一个实施例的图像传感器的平面图。

图3是示出了根据一个实施例的图像传感器的宽动态范围的图。

图4是根据第二实施例的图像传感器的剖面图。

具体实施方式

下文中，将参照附图描述图像传感器及其制造方法的实施例。

在实施例的描述中，应当理解当一层(或膜)被提到为在另一层或基片“上”时，它可以直接在另一层或基片上，或者也可以存在居间层。另外，应当理解当一层被提到为在另一层“下”时，它可以直接在另一层下，或者也可以存在一个或多个居间层。此外，也应当理解当一层被提到为在两层“之间”时，它可以是两层之间的唯一层，或者也可以存在一个或多个居间层。

图1是根据第一实施例的图像传感器的剖面图。

根据第一实施例的图像传感器可以包括：读出电路120，其在第一基片100中；第一图像传感装置110，其在第一基片100的读出电路120的一侧；互连结构150，其在第一基片100的上方并且电连接到读出电路120；以及第二图像传感装置210，其在互连结构150的上方并且通过互连结构150电连接到读出电路120。

第一图像传感装置110和第二图像传感装置210可以是光电二极管，但是并不限于此，也可以是光电门或者光电二极管和光电门的组合。实施例包括作为示例在晶体半导体层中形成的光电二极管，但是并不限于此，也可以包括在非晶体半导体层中形成的光电二极管。

下文中，将参照图1描述根据一个实施例的制造图像传感器的方法。