[发明专利]具有改进的暗电流性能的图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及具有改进的暗电流性能的图像传感器。

背景技术

半导体图像传感器用于感测诸如光的辐射。互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合元件(CCD)传感器被广泛使用在诸如数字静态照相机或移动电话照相机的多种应用中。这些器件利用在衬底中的像素阵列，包括二极管和晶体管，可吸收向衬底投射的辐射并将感测到的辐射转换为电信号。

背照式(BSI)图像传感器器件是一种类型的图像传感器器件。这些BSI图像传感器器件可操作地检测从背侧投射的光。BSI图像传感器可具有形成在基准像素(reference pixels)(在背侧上)上方的金属防护罩，以阻止光到达基准像素。传统的半导体图像传感器器件可经受大量的应力波动，该应力波动至少部分是由于这些金属防护罩存在而产生的。图像传感器器件内的应力可导致图像传感器具有较差的暗电流性能。

因此，尽管现有的半导体图像传感器总体上能够满足预期目的，但是它们并非在每一方面都能完全满足要求。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制并且仅仅用在说明的目的。实际上，为了清楚地讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。

图1示出了根据本发明的各个方面的用于制造图像传感器的方法的流程图。

图2-5是根据本发明的各个方面的在制造各个阶段的图像传感器器件的部分图解横截面侧视图。

具体实施方式

可以理解，下面公开的内容提供了许多不同的实施例或者例子，用以实现各个实施例中的不同特征。下面将描述组件或者布置的具体例子以简化本发明。当然它们仅为举例说明而并不旨在限制本发明。此外，在以下描述中，第一部件形成在第二部件上方或者在第二部件上可以包括第一部件与第二部件形成为直接接触的实施例，也可以包括附加部件形成在第一部件和第二部件之间使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。为了简化和清晰起见，各种部件也可以以不同的比例任意绘制。

图1中示出了根据本发明的各个方面的用于制造半导体图像传感器器件的方法10的流程图。参考图1，方法10开始于块12，多个辐射感测元件形成在半导体衬底中。衬底包括黑电平校正区域。方法10继续至块14，将第一压缩层形成在衬底上方。方法10继续至块16，将金属器件形成在第一压缩层上。金属器件形成在衬底的黑电平校正区域上方。方法10继续至块18，将第二压缩层形成在金属器件以及第一压缩层上。可以理解在图1的方法10之前、之中或者之后可进行附加的流程步骤。但是为了简化，在此不详细讨论这些附加的流程步骤。

图2至5是根据图1中方法10的方面在制造各个阶段的为背照式(BSI)图像传感器器件30的设备的多个实施例的部分图解横截面侧视图。图像传感器器件30包括像素阵列或者栅格，用于感测和记录向图像传感器器件30的背侧投射的辐射(例如光)的强度。图像传感器器件30可包括电荷耦合元件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)、有源像素传感器(active-pixel sensor，APS)或无源像素传感器。图像传感器器件30还包括附加的电路以及输入/输出，它们设置为与像素栅格相邻以提供对像素的操作环境以及支持像素与外部通信。可以理解，为了更好的理解本发明的发明概念，图1至5已简化并可不按比例绘制。

参考图2，图像传感器器件30包括衬底40，在后文中称作器件衬底。器件衬底40是掺杂有诸如硼的p型掺杂物的硅衬底(例如p型衬底)。可选地，器件衬底40可以是其他适合的半导体材料。例如，器件衬底40可为掺杂有诸如磷或砷的n型掺杂物的硅衬底(n型衬底)。器件衬底40可包括其他元素半导体，诸如锗或者金刚石(diamond)。器件衬底40可选地可以包括复合半导体和/或合金半导体。另外，器件衬底40可包括外延层(epi层)，可应变以增强性能，或可包括绝缘体上硅(SOI)结构。

再次参考图2，衬底40具有前侧(亦被称作前面)50以及背侧(亦被称作背面)60。对于诸如图像传感器器件30的BSI图像传感器器件，辐射从背侧60投射并穿过背面进入衬底40。器件衬底40也具有初始厚度70。在一些实施例中，初始厚度70在大约100微米(um)至大约3000um的范围内，例如在大约500um至大约1000um之间。