[发明专利]背照式图像传感器及其制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2008年12月26日提交的韩国专利申请No.10-2008-0134602的优先权，并通过参考将该申请的全部内容援引于此。

技术领域

本发明涉及一种背照式(back side illumination)图像传感器。

背景技术

图像传感器是用于将光学信号转换为电信号的半导体器件，主要分为电荷耦合器件(CCD)或CMOS图像传感器(CIS)。

根据现有技术的CIS，是通过离子注入方法在衬底上形成光电二极管。但是，为了增加像素数量而不增大芯片尺寸，光电二极管的尺寸逐渐减小，因此光接收部的面积也逐渐缩小，导致图像质量下降。

此外，因为堆叠高度没有对应于光接收部的面积减小而充分减小，所以由于被称为“艾里斑”的光衍射现象，输入到光接收部的光子数量减少。

为了解决上述问题，提供了一种背照式图像传感器，它通过晶片背侧来接收光线，从而将光接收部的上部的阶梯差最小化，并避免因为金属布线所导致的光干涉。

图1是剖视图，示出形成根据现有技术的背照式图像传感器的过程。

根据现有技术的背照式图像传感器，在衬底前侧形成光接收器件和金属线，然后对衬底进行背侧研磨工艺，从而将衬底的背侧去除预定厚度。也就是说，将衬底的背侧研磨掉预定厚度，以调节外部模块与光学透镜之间的距离。

但是，根据现有技术的背照式图像传感器，是将SOI(绝缘体上硅)晶片用作有光接收器件和电路部分的供体晶片(donor wafer)，然后将SOI晶片接合到承载晶片。然后，对供体晶片进行背侧打薄(thinning)工艺。

根据现有技术的供体晶片的背侧打薄工艺如下所述。

首先，对供体晶片进行背侧打薄工艺，使厚度为几十个μm的硅层保留在SOI晶片的埋置氧化物(BOX)层上。然后进行回蚀工艺，从而完成背侧打薄工艺。

但是根据现有技术，是将昂贵的SOI晶片用作供体晶片，会因此而增加制造成本。

此外，根据如图1所示的现有技术，对供体晶片进行背侧研磨时会出现晶片边缘打薄现象。因此，在随后进行回蚀工艺时，在晶片边缘部分会出现芯片故障，导致经济效益显著下降。

此外，根据现有技术，对厚度为几十个μm的晶片进行回蚀工艺时，晶片中心部分会暴露在等离子体损害下，从而降低传感器性能。

此外，根据现有技术，只在形成有光电二极管的衬底的背侧形成隔离区，因此会出现串扰现象。

同时，根据现有技术，可使用非晶硅(Si)来沉积光电二极管。另外，在Si衬底上形成读出电路并在另一个晶片上形成光电二极管之后，也可通过晶片间(wafer-to-wafer)接合方法将光电二极管形成在读出电路上方，以形成图像传感器(下面称为“3D图像传感器”)。在这种情况下，光电二极管通过金属线与读出电路相连接。

然而，根据制造3D图像传感器的现有技术，必须对包括读出电路的晶片与包括光电二极管的晶片进行晶片间接合工艺。由于这种晶片间的接合，所以不能保证读出电路与光电二极管之间的电连接。例如，根据现有技术，在读出电路上形成金属线，然后进行晶片间接合工艺，使金属线与光电二极管形成接触。此时，金属线不一定稳固地与光电二极管形成接触，因此在金属线与光电二极管之间形成欧姆接触会有困难。此外，根据现有技术，在与光电二极管电连接的金属线中会出现短路现象。虽然已经进行了很多研究和探索来防止这种短路现象，但是这需要很复杂的工艺。

发明内容

本发明的实施例提供一种背照式图像传感器及其制造方法，能够稳定有效地去除背照式图像传感器的衬底的背侧。

此外，本发明的实施例提供一种背照式图像传感器及其制造方法，能够抑制串扰现象。

本发明的实施例还提供一种背照式图像传感器及其制造方法，能够显著降低制造成本。

此外，本发明的实施例提供一种背照式图像传感器及其制造方法，当在同一衬底上形成光电探测器和读出电路时，能通过将光接收部上的堆叠最小化而将入射光的光量最大化，并且能抑制因为金属布线(routing)所导致的光干涉和光反射现象。

根据一个实施例，提供一种背照式图像传感器，包括：隔离区和像素区，位于第一衬底的前侧；光电探测器和读出电路，位于所述像素区上；层间介电层和金属线，位于所述第一衬底的前侧；第二衬底，被接合到形成有所述金属线的所述第一衬底的前侧；像素分隔离子注入层，在所述第一衬底的背侧位于所述隔离区上；以及微透镜，在所述第一衬底的背侧位于所述光电探测器上。