[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及一种图像传感器、用于该图像传感器的基板、包括该图像传感器的图像传感装置以及相关方法。

背景技术

图像传感器可以形成为“前侧”互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，其在基板中包括多个光电二极管。在形成光电二极管之后，金属布线图案可以形成在光电二极管上。金属布线图案可以形成为向光电二极管接收外部光提供开口。然而，以某一角度进入开口的光会被金属布线图案反射。此外，围绕金属布线图案的层间电介质层会吸收入射在其上的光。因此，穿过开口到达光电二极管的光的数量会被减少，导致差的器件灵敏度。此外，在图像传感器内反射的光会影响相邻的光电二极管，使得在光电二极管之间发生串扰(cros-stalk)。前侧图像传感器的一个替代物是背侧图像传感器。然而，目前背侧图像传感器的设计以及制造工艺会经受各种缺陷，例如暗电流、缺乏感光性(也就是低量子效率)以及在制造过程中需要保护热敏结构等。

发明内容

本发明实施例涉及一种图像传感器、用于该图像传感器的基板、包括该图像传感器的图像传感装置以及相关方法，其基本上克服了由于现有技术的限制和缺陷而引起的一个或多个问题。

本发明实施例的一个特征是提供一种图像传感器、用于该图像传感器的基板、包括该图像传感器的图像传感装置以及相关方法，其中暗电流被减小。

本发明实施例的一个特征是提供一种图像传感器、用于该图像传感器的基板、包括该图像传感器的图像传感装置以及相关方法，其中感光性被提高。

本发明实施例的另一特征是提供一种图像传感器、用于该图像传感器的基板、包括该图像传感器的图像传感装置以及相关方法，其在使用高温工艺之后阻止热敏结构(或者形成热阻结构)。

至少一个上述和其它的特征以及优点可以通过提供一种制造CMOS图像传感器的方法来实现，该方法包括：形成基板结构，该基板结构具有第一基板、第二基板以及在第一基板和第二基板之间的氧化层和含氮的指数匹配层(index matching layer)；以及在第二基板中形成至少一个感光器件；在形成基板结构之后，在第二基板的第一表面上形成金属互连结构，该第一表面朝向远离第一基板，使得至少一个感光器件在金属互连结构和指数匹配层以及氧化层之间，金属互连结构电连接到至少一个感光器件。

氧化层可以通过热氧化第二基板的与第一表面相反的第二表面来形成，并且氧化层可以形成在指数匹配层和第二基板之间。

该方法还可以包括在第二基板中形成浅注入层，使得浅注入层位于第二基板的主体(bulk)和氧化层之间。

形成浅注入层可以包括将p型掺杂剂的离子注入到第二基板中并热激活注入的离子。

指数匹配层可以由氮化硅层形成，形成基板结构还可以包括在氮化硅层上形成接合氧化层(bonding oxide layer)，该接合氧化层与第一基板接触。

形成基板结构还可以包括：在第一基板和第二基板接合在一起之后且在形成至少一个感光器件之前，去除第二基板的一部分使得第二基板减薄约50％或更多。

形成基板结构还可以包括：在第一基板和第二基板接合在一起之前，在第二基板中离氧化层预定距离处形成微腔层；将第一基板和第二基板接合在一起；以及去除部分第二基板到微腔层的深度。

该方法还可以包括：在去除部分第二基板到微腔层的深度之后，在第二基板上形成外延层，其中至少一个感光器件在形成外延层之后形成。

形成基板结构还可以包括：在形成氧化层和微腔层之后，在第二基板内形成浅注入层，该浅注入层在第一氧化层和微腔层之间形成。

指数匹配层可以由氮化硅层形成。

氧化层和指数匹配层可以形成抗反射层。

该方法还可以包括：在第二基板中形成相邻的感光器件，并在相邻的感光器件之间形成绝缘层。绝缘层可以被形成为从第二基板的第一表面延伸至足够的厚度以阻止每个相邻感光器件之间的光学串扰。

该方法还可以包括：在形成金属互连结构之后，将第一基板的厚度减少约50％或更多。

形成基板结构可以包括在第一基板和指数匹配层之间形成蚀刻终止层。

该方法还可以包括：在形成金属互连结构之后且在将第一基板的厚度减少约50％或更多之前，将第三基板接合到第二基板的第一表面。