[發明專利]圖像傳感器及其制造方法

無效

• 申請號: 200810085396.9
• 申請日: 2008-03-14
• 公開（公告）號: CN101266993A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 李玟炯
• 申請（專利權）人: 東部高科股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L31/105;H01L21/822
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔡勝有;王春偉

技術領域

本發明涉及圖像傳感器及其制造方法。

背景技術

通常，圖像傳感器是將光學圖像轉換為電信號的半導體器件。圖像傳感器主要分類為電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器或互補金屬氧化物硅(CMOS)圖像傳感器(CIS)。

CIS包括在單元像素中的光電二極管和MOS晶體管。CIS以切換方式依次檢測每個單元像素的電信號，以實現圖像。

光電二極管區域將光信號轉換為電信號，晶體管處理該電信號。一般地，在CIS中，光電二極管和晶體管水平地布置在半導體襯底上。

根據水平型CMOS圖像傳感器，光電二極管和晶體管在半導體襯底上水平地彼此鄰近。因此，需要在每個像素區域內的附加區域，用于形成光電二極管。

發明內容

本發明的實施方案涉及提供晶體管電路和光電二極管的垂直集成的圖像傳感器，以及制造所述圖像傳感器的方法。

在一個實施方案中，圖像傳感器包括：包括電路區域的半導體襯底；在半導體襯底上的包括金屬互連的層間電介質；在金屬互連上的下電極；和在下電極上的光接收部。所述金屬互連可具有凸起的凸形部分；下電極和光接收部的形狀可遵循(follow)金屬互連的凸起部分的凸形。

根據一個實施方案制造圖像傳感器的方法包括：在包括電路區域的半導體襯底上形成包括金屬互連的層間電介質；和在所述金屬互連上形成具有凸形的光接收部。

一個或多個實施方案的細節闡述在以下的附圖和詳細說明中。其它的特征將會從說明書和附圖以及權利要求中顯而易見。

附圖說明

圖1～7是說明根據一個實施方案制造圖像傳感器的工藝的橫截面圖。

具體實施方式

現在將詳細說明本公開內容的實施方案，其實例在附圖中舉例說明。

圖7是說明根據一個實施方案的圖像傳感器的橫截面圖。

參考圖7，根據一個實施方案的圖像傳感器包括下部互連結構20，該下部互連結構20包括布置在具有電路區域(未顯示)的半導體襯底10上的多個下部互連23。

包括金屬互連35的層間電介質30可以布置在下部互連結構20上。

在一個實施方案中，金屬互連35可由銅(Cu)形成。例如，可以通過電鍍工藝形成金屬互連35。金屬互連35可形成為具有凸半球形形狀，使得其從層間電介質30的上部突出。在另一個實施方案中，可以由金屬材料如鎢(W)形成金屬互連35。

下電極45可以布置在金屬互連35上。

下電極45可以覆蓋金屬互連35的周邊區使得不暴露出金屬互連35。下電極45也可以形成為凸半球形形狀。在一些實施方案中，下電極45可以由Cr、Ti、TiW、或Ta形成。下電極45可具有約50～約5000的厚度。

光接收部100可形成在下電極45和層間電介質30上。光接收部100可包括第一導電層55(例如n-型非晶硅層)、本征層60(例如本征非晶硅層)、和第二導電層70(例如p-型非晶硅層)。

第一導電層55可以以凸半球形形狀僅僅布置在下電極45上。第一導電層55可分隔圖像像素區，這是因為第一導電層55僅布置在金屬互連35和下電極45上。因此，通過僅提供在下電極45上的第一導電層55將光接收部分隔成各個單元像素，可以減少串擾和噪聲。在一個實施方案中，通過將n-型雜質注入硅層或通過約50～約5000厚度的沉積工藝可形成第一導電層55。

本征層60可以布置在第一導電層55和層間電介質30上，厚度為約1000～約10000

第二導電層70可通過注入p-型雜質或通過約10～約5000厚度的沉積工藝而布置在本征層60上。

本征層60和第二導電層70位于從層間電介質30凸出地凸起的第一導電層55上。因此，本征層60和第二導電層70可以以凸半球形形狀布置在第一導電層55上。

因此，PIN二極管形式的光接收部100可以以凸形布置在金屬互連35上，這樣可以改善透光率和光聚焦率。

用作上電極的透明電極層80可布置在光接收部100上。透明電極層80可以形成由氧化銦錫(ITO)形成，厚度為約10～約1000

在一個實施方案中，能選擇性地透射光的濾色器陣列90可布置在透明電極層80上。

在每個圖像像素中，透明電極層80和濾色器陣列90可布置在具有凸半球形形狀的接收部100上。因此，在對應于單元像素的部分處，透明電極層80和濾色器陣列90也形成為凸半球形形狀，從而改善從外部入射的光的聚焦率。

以下，將參考圖1～7描述根據一個實施方案的圖像傳感器。