[發(fā)明專(zhuān)利]圖像傳感器及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710161864.1
• 申請(qǐng)日: 2007-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101266988A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玟炯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東部高科股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/146
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/146;H01L21/82
• 代理公司: 隆天國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 鄭小軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像傳感器及其制造方法。

背景技術(shù)

一般而言，圖像傳感器是用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，并且主要分為電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)。

該CIS在每個(gè)單元像素中包括光電二極管和MOS晶體管。從而，在開(kāi)關(guān)模式中，該CIS依次檢測(cè)各個(gè)單元像素的電信號(hào)，從而獲得圖像。

所述的CIS包括，接收光信號(hào)以將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電二極管區(qū)域，以及處理該電信號(hào)的晶體管區(qū)域。

所述的CIS具有這樣的結(jié)構(gòu)，在其中該光電二極管和該晶體管是水平設(shè)置的。

所述的CIS克服了該CCD圖像傳感器的缺點(diǎn)，但是仍有問(wèn)題須待解決。

尤其是，根據(jù)所述的具有水平結(jié)構(gòu)的CIS，在襯底上彼此水平相鄰地形成光電二極管和晶體管。這樣，該CIS在襯底上需要用于光電二極管的額外區(qū)域。從而，該CIS減少了對(duì)應(yīng)于填空系數(shù)的區(qū)域，并限制了增加其分辨率的可能性。

此外，根據(jù)所述的具有水平結(jié)構(gòu)的CIS，很難實(shí)現(xiàn)同時(shí)形成光電二極管和晶體管的工藝的優(yōu)化。換句話說(shuō)，形成晶體管的工藝需要應(yīng)用淺結(jié)以實(shí)現(xiàn)低的片阻，但是該淺結(jié)對(duì)形成光電二極管的工藝是不適合的。

另外，根據(jù)所述的具有水平結(jié)構(gòu)的CIS，額外提供有片上功能。因此，為了保持該CIS的靈敏度，就要增加該單元像素的尺寸，或者，為了保持像素尺寸，就要減小用于光電二極管的面積。然而，當(dāng)增加該像素尺寸時(shí)，該CIS的分辨率減小。此外，當(dāng)減小用于光電二極管的面積時(shí)，該CIS的靈敏度則減小。

發(fā)明內(nèi)容

因此，為提高圖像傳感器的填空系數(shù)，本發(fā)明的實(shí)施例涉及圖像傳感器及其制造方法，能夠提供晶體管電路和光電二極管的垂直集成。

根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器及其制造方法，能夠提高分辨率和靈敏度。

根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，提供圖像傳感器及其制造方法，能夠應(yīng)用垂直光電二極管以及防止發(fā)生與光電二極管有關(guān)的缺陷。

根據(jù)實(shí)施例，圖像傳感器包括，襯底，具有包括多個(gè)下部互連件的晶體管電路；第一互連件，形成在該晶體管電路之上并電連接到相應(yīng)的下部互連件；多個(gè)第一導(dǎo)電層，形成在多個(gè)第一互連件上；多個(gè)絕緣層，在多個(gè)該第一互連件之間被平坦化；本征層，形成在包括該多個(gè)絕緣層以及多個(gè)第一導(dǎo)電層的該襯底上；以及第二互連件導(dǎo)電層，形成在該本征層上。

而且，根據(jù)實(shí)施例，圖像傳感器的制造方法包括，在襯底上形成包括多個(gè)下部互連件的晶體管電路；在該襯底上形成電連接到互連件相應(yīng)的下部互連件的多個(gè)第一互連件，該多個(gè)下部互連件彼此隔開(kāi)；在多個(gè)第一互連件上形成多個(gè)第一導(dǎo)電層；在該多個(gè)第一互連件上形成多個(gè)絕緣層；平坦化該多個(gè)絕緣層；在該多個(gè)平坦化的絕緣層以及多個(gè)第一導(dǎo)電層上形成本征層；以及在該本征層上形成第二導(dǎo)電層。

附圖說(shuō)明

圖1至圖5是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器的制造方法的剖面圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將結(jié)合附圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器及其制造方法。

在說(shuō)明書(shū)中，可以理解的是，當(dāng)指稱(chēng)某層在另一個(gè)層或襯底“之上/上方”時(shí)，它可以是直接在另一個(gè)層或襯底之上/上方，或者也可以存在一個(gè)或多個(gè)中間層。

圖5是描述根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器的剖面圖。

該圖像傳感器包括，襯底，具有互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路(未示出)。下部互連件120，其形成用以將多個(gè)光電二極管連接到該CMOS電路。該圖像傳感器的多個(gè)光電二極管部分，包括多個(gè)第一互連件140、在該多個(gè)第一互連件140之間平坦化的多個(gè)絕緣層160、形成在該多個(gè)第一互連件140和該多個(gè)絕緣層160上的本征層170、以及形成在該本征層170上的第二導(dǎo)電層180。第一導(dǎo)電層150，額外形成在該多個(gè)第一互連件140之上。

應(yīng)該注意的是，在圖5中示出的該多個(gè)光電二極管為PIN二極管，該多個(gè)光電二極管形成在該中間介電層110的上表面上并從外部接收入射光以將其轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)成電能形式。

將n型非晶硅、本征非晶硅、以及p型非晶硅結(jié)合而形成該P(yáng)IN二極管的結(jié)構(gòu)。該光電二極管的性能取決于從外部接收光并將其轉(zhuǎn)換成電能形式的效率，以及整體電荷容量。形成在襯底上的所述光電二極管在產(chǎn)生于肖特基結(jié)中的耗盡區(qū)中產(chǎn)生和存儲(chǔ)電荷，該肖特基結(jié)例如為P-N、N-P、N-P-N、和P-N-P。然而，因?yàn)樾纬稍谠損型非晶硅和n型非晶硅之間的整個(gè)本征非晶硅都變成耗盡區(qū)，所以該P(yáng)IN二極管有利于產(chǎn)生和存儲(chǔ)該電荷。